Volumen 6, Número 29 by Revista Mexicana de Ciencias Forestales

REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS FORESTALES www.cienciasforestales.inifap.gob.mx ISSN: 2007-1132 La Revista Mexicana de Ciencias Forestales (antes Ciencia Forestal en México) es una publicación científica del sector forestal del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), Centro Público de Investigación y Organismo Público Descentralizado de la Secretaría de Agricultura, Ganadería, Desarrollo Rural, Pesca y Alimentación (Sagarpa). Tiene como objetivo difundir los resultados de la investigación que realiza el propio Instituto, así como la comunidad científica nacional e internacional en el ámbito de los recursos forestales. El contenido de las contribuciones que conforman cada número es responsabilidad de los autores y su aceptación quedará a criterio del Comité Editorial, con base en los arbitrajes técnicos y de acuerdo a las normas editoriales. Se autoriza la reproducción de los trabajos si se otorga el debido crédito tanto a los autores como a la revista. Los nombres comerciales citados en las contribuciones, no implican patrocinio o recomendación a las empresas referidas, ni crítica a otros productos, herramientas o instrumentos similares. Revista Mexicana de Ciencias Forestales está inscrita en el Índice de Revistas Mexicanas de Investigación Científica y Tecnológica, del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt). Es referida en el servicio de CABI Publishing (Forestry Abstracts y Forest Products Abstracts) de CAB International, así como en el Catálogo de Revistas del Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas de América y El Caribe, España y Portugal (LATINDEX); en el Índice de Revistas Latinoamericanas en Ciencias (PERIÓDICA); en el Catálogo Hemerográfico de Revistas Latinoamericanas, Sección de Ciencias Exactas y Naturales (HELA); en la Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal (REDALYC) y en la Scientific Electronic Library Online (SciELO-México). La Revista Mexicana de Ciencias Forestales Volumen 6, Número 29, mayo-junio 2015, es una publicación bimestral editada por el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Av. Progreso No. 5, Barrio de Santa Catarina, delegación Coyoacán, C. P. 04010, México D. F. www.inifap.gob.mx, www. cienciasforestales.inifap.gob.mx. Distribuida por el Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Conservación y Mejoramiento de Ecosistemas Forestales (Cenid Comef). Editor Responsable: Marisela C. Zamora Martínez. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo No. 04-2010-012512434400-102. ISSN: 2007-1132, otorgados por el Instituto Nacional del Derecho de Autor (Indautor). Certificado de Licitud de Título y Licitud de Contenido: en trámite por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. El presente archivo digital PDF correspondiente al Volumen 6, Número 29 de la Revista Mexicana de Ciencias Forestales, es una versión íntegra y fiel de la impresa en mayo de 2015 por: Graphx, S.A. de C.V. Tacuba 40 - 205 Col. Centro, C.P. 06010, deleg. Cuauhtémoc, México, D.F.

Portada: Biól. Luciano Vela Gálvez, investigador forestal del INIF-INIFAP (1960-1989).

COMITÉ EDITORIAL

M.C. Marisela C. Zamora Martínez EDITORA EN JEFE

Dra. Adriana Rosalía Gijón Hernández EDITORA ADJUNTA

Dra. Cecilia Nieto de Pascual Pola COORDINADORA EDITORIAL

CONSEJO CONSULTIVO INTERNACIONAL Dr. Celedonio Aguirre Bravo Forest Service, United States Department of Agriculture. Estados Unidos de América Dra. Amelia Capote Rodríguez. Instituto de Investigaciones Fundamentales en Agricultura Tropical. La Habana, Cuba Dr. Carlos Rodriguez Franco Forest Service United States Research and Development. Estados Unidos de América Ing. Martín Sánchez Acosta Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Argentina Dra. Laura K. Snook International Plant Genetic Resources Institute. Roma, Italia Dr. Santiago Vignote Peña E.T.S.I. de Montes, Universidad Politécnica de Madrid. España

CONSEJO CONSULTIVO NACIONAL Dr. Miguel Caballero Deloya Fundador de la Revista Ciencia Forestal en México Dr. Oscar Alberto Aguirre Calderón Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Nuevo León Dr. Francisco Becerra Luna Centro de Investigación Regional - Centro, INIFAP Dra. Patricia Koleff Osorio Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad Ing. Francisco Javier Musálem López Academia Nacional de Ciencias Forestales M.C. Carlos Mallén Rivera Ex-Editor en Jefe de la Revista Mexicana de Ciencias Forestales M.C. Francisco Moreno Sánchez Director de Soporte Forestal, INIFAP Dra. María Valdés Ramírez Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional Dr. Alejandro Velázquez Martínez Especialidad Forestal, Colegio de Postgraduados Dr. Hugo Ramírez Maldonado División de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Chapingo Dr. Jorge Méndez González Departamento Forestal, Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro Dr. Carlos Galindo Leal Dirección de Comunicación Científica, Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad

REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS FORESTALES

CO N T E N I D O EDITORIAL Bótanico de profesión, profesor por vocación (1930-2015)

Marisela Cristina Zamora Martínez

ENSAYO TÉCNICO El subsector forestal mexicano y su apertura comercial

The Mexican forestry subsector and its opening to trade

Plácido Salomón Álvarez-López, Arturo Perales Salvador y Elizabeth Trujillo Ubaldo

ARTÍCULOS Información hidrológica, primer paso para diseñar una política local de pago por servicios ambientales

Hydrological information, the first step to design a local policy of payment for ecosystem services Jorge Luis Chagoya Fuentes, Carlos Mallén Rivera, Morag Anne McDonald, Francisco Jiménez Otarola, Muhammad Akbar Ibrahim, Lourdes Velázquez Fragoso y Francisco Becerra Luna

Efecto de Arceuthobium vaginatum (Willd.) Presl. subsp. vaginatum en Pinus hartwegii Lindl. en Colima

Effect of Arceuthobium vaginatum (Willd.) Presl. subsp. vaginatum in Pinus hartwegii Lindl. in Colima State Martín Martínez Salvador, Salvador Madrigal Huendo, Ignacio Vázquez Collazo, Efraín Velasco Bautista, Carlos Raúl Morales Nieto y Federico Villareal Guerrero

Conocimiento de los bosques para la gente Knowledge of forests for the people

Vo l . 6 Nú m . 2 9 m a yo - j u ni o 2 015

Regeneración inducida de Pinus pseudostrobus Lindl., bajo diferentes densidades del dosel y preparación de sitio

Pinus pseudostrobus Lindl. induced regeneration under different canopy densities and site conditioning Miguel Ángel Bello González, Gerardo Segura Warnholtz, María Elena Tinoco Espinosa, María Blanca Nieves Lara Chávez y Rafael Salgado Garciglia

Régimen y distribución de los incendios forestales en el Estado de México (2000 a 2011)

Forest fire regime and distribution in the State of Mexico (2000 to 2011) Gabriela Gutiérrez Martínez, María Estela Orozco Hernández, José Antonio Benjamín Ordóñez Díaz y José Manuel Camacho Sanabria

Crecimiento en diámetro normal para Pinus en Durango

108

Diameter at breast height growth for Pinus in Durango State Gerónimo Quiñonez Barraza, Héctor Manuel De los Santos Posadas y Juan Gabriel Álvarez González

Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo forestal de Ixtlán de Juárez, Oaxaca

126

Tree carbon estimation in the forest management area of Ixtlán de Juárez, Oaxaca Guadalupe Pacheco-Aquino, Elvira Durán Medina y José Antonio Benjamín Ordóñez-Díaz

Editorial Bótanico de profesión, profesor por vocación. (1930-2015) Luciano Vela Gálvez, el “Profesor Vela”, nació un 28 de agosto de 1930 en una localidad de pedanía denominada El Plateado, hoy El Plateado de Joaquín Amaro, Zacatecas, pueblo enclavado en la majestuosa sierra de Morones, cuyos asentamientos se remontan a los tiempos prehispánicos (Quanacatl = Plateado) y su primer ayuntamiento data de 1821. La actividad profesional de Luciano Vela Gálvez se desarrolló en dos campos muy relacionados entre sí: la docencia y la investigación botánica y, como un complemento de ambos, el periodismo científico, además de su notable interés por la participación social. Su cercanía, cuando niño, con la profesora María Murillo, conocida como la Mártir de Huiscolco y la influencia de su mentor, el destacado educador José Santos Valdés despertaron su interés por las labores docentes. Asimismo, durante su educación secundaria, Escuela Normal Rural, San Marcos, Zacatecas, se acercó a las ciencias biológicas, quedando prendado de ellas; fascinación que lo llevó, incluso, a tener un ríspido enfrentamiento con, el Secretario de Educación Pública. Luciano Vela, el estudiante, en su carácter de representante estudiantil, en cierta ocasión solicitó al señor Secretario que autorizara la compra de un microscopio para que los alumnos pudieran observar directamente las células. La respuesta fue de tal naturaleza que se produjo un intercambio de palabras, el cual terminó en una invitación al representante estudiantil para abandonar el despacho, donde tuvo lugar la entrevista en cuestión. Pasados unos días, el incidente fue olvidado por ambas partes. No hubo microscopio, pero sí una modesta dotación de libros para la biblioteca de cada una de las 18 Escuelas Normales Rurales existentes en los años cincuenta del siglo XX. Al concluir su educación normal ingresó a la Secretaría de Educación Pública como profesor de enseñanza primaria, cargo que desempeñaba por las mañanas, mientras que por la tarde y noche cursaba los estudios correspondientes a la carrera de biólogo en la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional (1957-1960). En 1961, por invitación del Director General del Instituto Politécnico Nacional, se incorporó como profesor en el nivel prevocacional de dicha institución. El Profesor Vela escogió esa fase del ciclo educativo por considerar que en ella se presentan las mayores dificultades técnico-pedagógicas, como resultado de la edad de los educandos. Su labor docente también incluyó la preparación de los futuros ingenieros forestales, ya que impartió la cátedra de Botánica Forestal en la Escuela Nacional de Agricultura, Universidad Autónoma de Chapingo, en el periodo 1975-1978. Durante el último año de sus estudios de licenciatura (1960) ingresó al Instituto Nacional de Investigaciones Forestales (el actual Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias), en la Sección de Botánica, a cargo del ingeniero Jesús Vázquez Soto. Ahí conoció al biólogo Xavier Madrigal Sánchez con quién estableció una fuerte relación como compañeros de trabajo. En la Sección de Botánica era necesario dar apoyo al personal adscrito a las áreas de Semillas, Tecnología de la Madera, Comisión de Dioscóreas, Comisión de Zonas Áridas para la identificación de las especies vegetales, ayuda que era extensiva a los prestadores de servicios técnicos forestales, actividad que llevó a la acumulación de material botánico, lo cual condujo, por razón natural, a la necesidad de integrar el Herbario Nacional Forestal (INIF), que ahora lleva su nombre. En paralelo, el Profesor Vela diseñó un control a base de tarjetas que hizo posible, sin tocar los ejemplares de herbario, saber con cierta facilidad cuántos ejemplares formaban parte de la colección, cuántas especies estaban representadas, cuántos ejemplares había de cada especie y por entidad federativa. Así, durante muchos años fue el único herbario en México que contó con un sistema de control de este tipo. Al ser nombrado Jefe del Departamento de Ecología y posteriormente al frente del de Protección Forestal elaboró los correspondientes programas de trabajo a nivel nacional y dedicó muchas horas de trabajo a orientar a los investigadores que estaban bajo su responsabilidad, esfuerzo que le impidió realizar más trabajos de investigación de los que llevó a cabo. Además, su manera de dirigir al personal a su cargo fue un reflejo claro de su ineludible vocación docente. Resultaba inconfundible su actitud

retadora ante cualquier investigador, novato o de experiencia, que llegaba al Herbario para que identificara una serie de ejemplares botánicos, lo cual de inicio podía resultar incómodo, por decir lo menos, pero que siempre llevaba la intención de enseñar cómo hacerlo y despertar el interés por la taxonomía, como herramienta indispensable en el manejo de los recursos naturales. Es por ello que si se juzga la obra del biólogo Luciano Vela solamente a partir de los escuetos datos de su hoja de vida, muchas de sus aportaciones al sector forestal quedan ocultas.

maestros para el campo de alta calidad técnico pedagógica; además de buscar su transformación en puestos de avanzada del Desarrollo Sustentable Regional. Luciano Vela también documentó el conocimiento tradicional y su significado ecológico; así, en la obra intitulada Morada de Duendes, Hongos y Fabulas, el Señor de los Animales castiga al cazador que hace mal su trabajo, y en consecuencia mata animales salvajes sin cubrir una necesidad básica; y la deidad maya sanciona al agricultor que desmonta más tierra de la necesaria. Además, por un periodo superior a 20 años mantuvo vigente dos colaboraciones semanales, Novedades Científicas, en la página de Ciencia del periódico El Día, firmadas con el seudónimo de Agustín Graco.

El análisis general de la obra documental del biólogo Luciano Vela evidencia que gran parte de su trabajo estuvo enfocado a la investigación ecológica; prueba de ello son sus contribuciones a la ecología de Pinus patula, de los encinos de la Meseta Tarasca, de la jojoba; influencia de la luz solar sobre plantas de vivero de Pinus patula y P. montezumae, a la dinámica de los bosques de coníferas de México, por mencionar algunas. Además de la aplicación de la ecología a los procesos productivos, entre los que destacan: la tipología ecológica como base de la planeación agropecuaria y forestal; una perspectiva ecológica en el aprovechamiento de los recursos naturales de la península de Baja California; la selección de especies, criterios para el establecimiento de plantaciones forestales por área ecológica; el plan de desarrollo de la sierra de Morones.

El interés por la participación social lo llevó a incursionar en el terreno de las actividades sindicales. En la actualidad, todos los trabajadores del Estado reciben una prestación al momento de jubilarse, conocida como prejubilación que consiste en una licencia para no asistir a sus labores durante los tres últimos meses de trabajo, con el fin de realizar los trámites correspondientes a su jubilación. Este beneficio lo consiguió el biólogo Luciano Vela para los trabajadores de la Subsecretaría Forestal y posteriormente se hizo extensivo para todos los trabajadores de la Secretaría de Agricultura, al final se generalizó a todo el personal al servicio del gobierno federal.

La taxonomía vegetal es otra área en la cual incursionó, con especial atención a la administración de los herbarios y su importancia en el manejo y aprovechamiento de los bosques. Algunos de los documentos representativos de su labor en esta área del conocimiento son los referentes a Pinus strobus var. chiapensis en la Sierra Madre del Sur; Lista florística de Zacatecas; Importancia de los herbarios, Instructivo para la colecta de material botánico; Importancia del Herbario Nacional Forestal (INIF).

La prolífica vida profesional de Luciano Vela fue reconocida, afortunadamente en vida, en más de una ocasión mediante la entrega de diversos galardones entre ellos: la mención honorífica en el examen para optar por el título de Biólogo; denominación del Herbario Nacional Forestal (INIF) como Luciano Vela Gálvez (1989); diploma de reconocimiento otorgado por la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas (1994); varios diplomas de reconocimiento otorgados por el gobierno del estado de Zacatecas (1995, 1998); diploma de reconocimiento del Centro de Actualización del Magisterio en el Estado de México (1998); reconocimiento de la Sociedad Etnobiológica Mexicana (1999); Premio Nacional Forestal. Sector Académico (1999); Medalla al Mérito Sanmarqueño José Santos Valdés, otorgada por la Asociación de Ex-Alumnos de San Marcos, con motivo del 75 Aniversario de la fundación de la Escuela (octubre de 2008); reconocimiento por contribuir al desarrollo de la ciencia y tecnología a favor del sector forestal otorgado por el INIFAP (2009). A partir de marzo de 2011, el Museo Comunitario de El Plateado, Zac., lleva su nombre.

Luciano Vela estaba convencido de la necesidad de promover el desarrollo sustentable. Al respecto, impulsó el ecoturismo en la sierra de Morones, y la creación de posadas rurales. Logró que un grupo de pequeños propietarios dominaran la técnica de construcción y manejo de hornos de mampostería para producir carbón vegetal de mejor calidad que el generado en hornos tradicionales de tierra. Esta tarea forma parte de todo un plan general de conservación y aprovechamiento sustentable de los recursos bióticos, del suelo y el agua de esa región, y que llevó a constituir una Unidad de Manejo Sustentable de la Vida Silvestre, en la que participa un número regular de pequeños propietarios y cada año se practica el deporte cinegético.

Estas líneas constituyen un asomo a la vida profesional de un biólogo, pionero de la botánica forestal, mentor de una gran cantidad de biólogos e ingenieros forestales, tanto en las aulas como en la labor cotidiana de la investigación forestal; quien, además, fue ejemplo del respeto y cuidado que se debe tener a los ecosistemas forestales.

En el mismo tenor, y como elemento de su siempre latente vocación docente, en forma conjunta con otros egresados de las normales rurales elaboró una propuesta para la modificación de dichas instituciones, cuyo fin último es el de preparar

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 4-7

El Comité Editorial de la Revista Mexicana de Ciencias Forestales dedica el presente número al biólogo Luciano Vela Gálvez como homenaje póstumo a la trayectoria de uno de los investigadores insignes del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, quien además formó parte, en su momento, del comité editorial de la revista Ciencia Forestal en México antecesora de la actual publicación.

Celebremos, entonces, la vida de Luciano Vela Gálvez reconociendo sus aportaciones al conocimiento, en general, y las enseñanzas que de manera particular recibimos quienes tuvimos la oportunidad de conocerlo. Recordémoslo dicharachero, bromista y, a la vez, severo.

“No hay que llorar la muerte, es mejor celebrar la vida” (Jaime Sabines)

Marisela Cristina Zamora Martínez

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol.6 (29): 8-23

Ensayo técnico / Technical assay

El subsector forestal mexicano y su apertura comercial The Mexican forestry subsector and its opening to trade Plácido Salomón Álvarez-López1, Arturo Perales Salvador1 y Elizabeth Trujillo Ubaldo1

Resumen La actividad forestal desempeña un papel menor en el sector agropecuario y forestal de México. Por otro lado, la industria forestal y, en especial, la producción de madera, no son consideradas competitivas a nivel internacional; de acuerdo con el Banco Mundial, los costos de producción son altos, el manejo de los bosques es ineficiente y la falta de infraestructura hacen que gran parte de la madera permanezca sin aprovecharse. Solo 30 % de los bosques son accesibles para cosecharse. En el presente trabajo se muestra un estudio comparativo de las condiciones que han prevalecido en la producción forestal maderable de México y como ha sido afectada, a partir de la apertura comercial en 1994, y la firma del Tratado Trilateral de Libre Comercio con Estados Unidos de América y Canadá. El objetivo central es analizar el comportamiento de la producción forestal maderable durante el periodo 1994-2012. Si bien, a nivel nacional se ha incrementado más del doble, aunque las importaciones han tenido un dinamismo mayor, en cuanto a su crecimiento. Sin embargo, el aumento de la producción forestal no se refleja en el Producto Interno Bruto. Aun cuando el tipo de cambio puede ser un factor de explicación coyuntural del déficit de la balanza comercial forestal. El hecho es que en México, la falta de competitividad del subsector obedece también a otros factores.

Palabras clave: Balanza comercial, competitividad, eficiencia, PIB forestal, tipo de cambio, Tratado de Libre Comercio de América del Norte.

Abstract Forest activity plays a minor role in the agriculture, livestock and forestry sector of Mexico. On the other hand, the forest industry and particularly timber production are not considered to be competitive at an international level. According to the World Bank, the production costs are high, forest management is insufficient, and the lack of infrastructure causes that a large part of timber remains unexploited. Only 30 % of the forests are accessible for harvesting. The present work shows a comparative study of the conditions that have prevailed in the timber forest production of Mexico and how this has been affected since the opening to trade in 1994 and the signing of the North American Free Trade Agreement. The central objective is to analyze the behavior of the forest production during the 1994-2012 period. Although timber production at a national level has more than doubled, imports have increased even more. However, the increase in forest production is not reflected in the Gross Domestic Product. Even though the exchange rate is an economic circumstance that may account for the deficit of the forest trade balance, it is a fact that the lack of competitiveness of this sector in Mexico is equally due to other factors.

Key words: Trade balance, competitiveness, efficiency, forest GDP, exchange rate, The North American Free Trade Agreement.

Fecha de recepción/date of receipt: 11 de febrero de 2014; Fecha de aceptación/date of acceptance: 9 de diciembre de 2014. 1 División de Ciencias Económico-Administrativas, Universidad Autónoma Chapingo. Correo-e: salomones141@gmail.com

Álvarez-López et al., El subsector forestal mexicano y su...

The new economy is characterized by high technology companies, the building of global markets, distributed in international economic blocks, high-speed communication networks allowing intense capital flows, and electronic trade. Likewise, pressure has been laid on forest resources (unsustainable exploitation) to meet the international demand for primary products. There are few signs that the tendency of the exploitation (deforestation and degradation) of the resources is changing, and Mexico is no exception. According to Conafor (2013), during the 1990-2010 period Mexico succeeded in decelerating the loss of forest surface; the deforestation rate decreased from 0.35 % in the 2000-2005 period to 0.24 % in the 2005-2010 period.

La nueva economía está caracterizada por empresas de alta tecnología; la formación de mercados globales, distribuidos en bloques económicos internacionales; redes de comunicación de gran velocidad que permiten un intenso flujo de capitales; y el comercio electrónico. Asimismo, se han generado presiones sobre los recursos forestales (aprovechamiento no sustentable), con la finalidad de abastecer la demanda internacional de productos primarios. Hay pocos indicios de que la tendencia explotadora (deforestación y degradación) de los recursos esté cambiando y México no es la excepción. Con base en la Conafor (2013), durante el periodo de 1990 a 2010, México logró desacelerar la pérdida de la superficie forestal; la tasa de deforestación disminuyó de 0.35 % en el lapso de 2000-2005 a 0.24 % de 2005-2010.

With the incorporation of Mexico to the General Agreement on Tariffs and Trade (GATT) in 1986 and the entry into force of the North American Free Trade Agreement (NAFTA) in January, 1994, pressures on the forest resources have increased. The deterioration of these resources prevails in Mexico; this is not only due to free trade, for there are causes that go beyond commercial exchanges, such as poor forest management plans, the growth of the urban sprawl, the increase of agricultural and stockbreeding land and clandestine felling (Barton and Merino, 2004).

Con la incorporación de México al Acuerdo General sobre Aranceles Aduaneros y de Comercio (GATT), en 1986, y con la entrada en vigor del Tratado de Libre Comercio de América del Norte (TLCAN), en enero de 1994, las presiones sobre los recursos forestales se han incrementado. Destaca el deterioro de estos en México, el cual no debe adjudicarse únicamente al libre comercio, pues existen causas que rebasan los intercambios comerciales como son los malos planes de administración forestal, el crecimiento de la mancha urbana, el aumento de las tierras agrícolas y ganaderas, y la tala clandestina (Barton y Merino, 2004).

The signing of NAFTA and other commercial agreements brought exchange relationships that are inequitable for the forestry subsector of Mexico, as well as major existing asymmetries with its trade partners in production, infrastructure, resourcing, supply of species and accessibility. It is noteworthy that free trade is not intended to hinder or eliminate these asymmetries. NAFTA exacerbated the existing differences in the Mexican timber production due to the competition against lower prices. These agreements have evidenced the lack of competitiveness of this subsector, which is reflected in a low participation of national products in the international market and in the increase of imports. As a result of this lack of competitiveness, the deficit of the forest trade balance increased (5 791 million dollars in 2011), and so did the balance of timber products (964 million dollars in 2011) (Semarnat, 2013).

Con la firma del TLCAN y otros tratados comerciales, se obtuvieron relaciones de intercambio inequitativas para México en el subsector forestal y se evidenciaron las grandes asimetrías existentes con sus socios comerciales en la producción, la infraestructura, la dotación de recursos, la dotación de especies y la accesibilidad. Cabe destacar que el libre comercio no pretende eliminarlas, pero tampoco las obstaculiza. El Tratado acentuó las diferencias existentes en la producción maderable mexicana, debido a la competencia contra precios más bajos. Estos tratados han puesto de manifiesto la falta de competitividad del subsector, lo que se refleja en la poca participación de los productos nacionales en el mercado internacional y el aumento de las importaciones. Como resultado de esa falta de competitividad, se presentó un incremento en el déficit de la balanza comercial forestal (5 791 millones de dólares en 2011) y en la de productos maderables (964 millones de dólares en 2011) (Semarnat, 2013).

Despite the precarious situation in general, Mexico is a forest country but not necessarily a timber-producing one, since most of the forest has no commercial resources, and out 64.9 million hectares of forests and rainforests, only 15 million are estimated to have the potential for timber exploitation; however, their incorporation is limited due to legal, technical or administrative issues (Conafor, 2013).

No obstante, la situación precaria que en general se presenta, México es un país forestal, pero no necesariamente maderero, dado que la mayor parte del boque no tiene recursos comerciales, y se estima que de las 64.9 millones de hectáreas de bosques y selvas, 15 millones tienen potencial para el aprovechamiento maderable; sin embargo, su incorporación está limitada por problemas legales, técnicos o administrativos (Conafor, 2013).

According to data of the international Food and Agriculture Organization (FAO), 60 % of the forest surface of the world is distributed in seven countries: the Russian Federation (22 %), Brazil (15 %), Canada (7 %), the United States of America (6 %), China (3.9 %), Indonesia 3.2 %) and Zaire (3.1 %). Mexico occupies the eighth place at world level for its forest expanse, and is second

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Según datos de la Organización Internacional para la Agricultura y la Alimentación 60 % de la superficie forestal mundial se distribuye en siete países: Federación Rusa (22 %), Brasil (15 %), Canadá (7 %), Estados Unidos de América (6 %), China (3.9 %), Indonesia (3.2 %) y Zaire (3.1 %). México ocupa el octavo lugar a nivel mundial por su extensión forestal, y el segundo lugar entre los países de América Latina, solo superado por Brasil que, a su vez, ocupa el segundo lugar en el mundo, con una extensión forestal que rebasa las 540 millones de hectáreas (FAO, 2011).

among Latin American countries, after Brazil –which occupies the second place at world level–, having a forest surface of over 540 million hectares (FAO, 2011). This paper presents a comparative study of the conditions that have prevailed in the Mexican forest timber production and how this had been affected since the opening to trade in 1994. The central objective is to analyze its behavior during the 1994-2012 period. Through this analysis it was intend to prove that the Mexican forest subsector has a downward behavior in timber production which responds to the well-known theoretical patterns of supply and demand, as well as to the assumptions of international trade, and therefore it is barely feasible to increase the timber production to 11 million cubic meters in six years as established in the National Forest Program (Conafor, 2013).

En el presente trabajo se muestra un estudio comparativo de las condiciones que han prevalecido en la producción forestal maderable de México y como ha sido afectada, a partir de la apertura comercial en 1994. El objetivo central es analizar su comportamiento durante el periodo 1994-2012. Se pretende probar que el subsector forestal mexicano presenta un comportamiento a la baja en la producción maderable que responde a los patrones teóricos conocidos de la oferta y demanda, así como a los supuestos del comercio internacional, por lo que incrementar la producción maderable a 11 millones de metros cúbicos en seis años, como se estipula en el Programa Nacional Forestal (Conafor, 2013), resulta poco viable.

The data for the 1994-2013 period of the forest subsector were analyzed, with an emphasis on timber production, using the comparative method to determine the conditions that prevail in the forest timber production, at both national and international levels. In general terms, the comparative method consists in promoting the advance of knowledge through the simultaneous examination of the similarities and differences between the objects that must be known (Olivera, 2008). Additionally, the forest trade balance of Mexico was analyzed. The statistical sources utilized were Inegi, Semarnat, FAO and CNIDS.

Se analizaron los datos correspondientes al periodo de 1994 al 2013 del subsector forestal, con énfasis en la producción maderable, con el método comparativo para determinar las condiciones prevalecientes en la producción forestal maderable, en cuanto al panorama mundial y nacional. En términos generales, el método comparativo consiste en revisar el avance del conocimiento mediante el examen simultáneo de las semejanzas y diferencias entre los objetos que se quieren conocer (Olivera, 2008). Además se analizó la balanza comercial forestal de México. Las fuentes estadísticas utilizadas fueron: Inegi, Semarnat, FAO y CNIDS.

Evolution of the forest activity in Mexico According to speculation, in the last 100 years the planet has lost almost half of the original forest surface area, and 50 % of this deforestation occurred in the 1980s, mainly in six countries: Brazil, Indonesia, the Democratic Republic of the Congo, Bolivia, Venezuela and Mexico (FAO, 2010).

Evolución de la actividad forestal en México

In 2007, the surface area occupied by natural vegetation in Mexico was 139.9 million hectares, equivalent to 73 % of the country’s territory; of these, 99.3 millions corresponded to primary vegetation, and 40.6 millions, to secondary vegetation. Temperate and mesophylic forests are distributed mainly in the mountainous areas of the country, two thirds of which are concentrated in the states of Chihuahua, Durango, Oaxaca, Jalisco, Guerrero and Sonora. Temperate forests cover 32.3 million hectares, and mesophylic mountain forests, 1.8 million hectares. The rain forest consists of humid and sub-humid tropical vegetation, distributed among the southern states of the country. Together, the two former types of forests and the rain forests occupy 33 million hectares. The vegetation of arid zones covers 50.4 million hectares, basically in the northwestern region of the country (Semarnat, 2013).

Se especula que en los últimos 100 años, el planeta ha perdido casi la mitad de la superficie forestal original, y que 50 % de esa deforestación se produjo en los años 80, principalmente, en seis países: Brasil, Indonesia, República Democrática del Congo, Bolivia, Venezuela y México (FAO, 2010).

A relevant aspect to be considered is the agrarian structure, which doubtless has an impact on the modernization processes and on public policies targeting the subsector. According to

Álvarez-López et al., El subsector forestal mexicano y su...

FAO, in 2006 80 % percent of the national forest surface were under the social property regime; 15 % were private, belonging to small forest owners with less than 20 ha, and 5 % are national lands.

En 2007, la superficie ocupada por vegetación natural en México era de 139.9 millones de hectáreas, equivalente a 73 % de su territorio; de ellas, 99.3 millones correspondieron a vegetación primaria y 40.6 a secundaria. Los bosques templados y mesófilos se distribuyen principalmente en las áreas montañosas del país, con dos terceras partes concentrados en Chihuahua, Durango, Oaxaca, Jalisco, Guerrero y Sonora. Los bosques templados cubren 32.3 millones de hectáreas y los bosques mesófilos de montaña 1.8 millones de hectáreas. La selva está integrada por vegetación del trópico húmedo y subhúmedo, distribuida en los estados del sur del país. En conjunto, ambas ocupan 33 millones de hectáreas. La vegetación de zonas áridas se extiende en 50.4 millones de hectáreas, básicamente en la región noroeste del territorio nacional (Semarnat, 2013).

A publication by the National Agrarian Register (RAN) and the Interamerican Institute of Cooperation for Agriculture (IICA) estimated in 2012 the existence of 15 584 agrarian nuclei with surface areas above 200 ha each, who own 62.6 million ha of forests, rainforest and forest vegetation of arid areas, equivalent to 45 % of the forest area of Mexico. In the 2003-2012 period, the forest GDP (calculated based on constant weights at 2008 prices) ranged between 8.6 % and 9.8 % of all the production generated by the primary sector, which comprises agriculture, stockbreeding, forestry and fishing. The participation of forest production in the national GDP, in 2003, decreased from 0.33 % to 0.28 % in 2011, and in 2012 presented an upturn of two percentage hundredths (Table 1).

Un aspecto relevante por considerar es la estructura agraria, que sin duda impacta en los procesos de modernización y en las políticas públicas orientadas al subsector; de acuerdo con la FAO, en el 2006, 80 % de la superficie forestal nacional pertenecía al régimen de propiedad social; 15 % era privada, y correspondía a pequeños propietarios con bosques de menos de 20 ha; mientras que 5 % eran terrenos nacionales. Una publicación, del Registro Agrario Nacional (RAN) y del Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura (IICA), en 2012, estimó la existencia de 15 584 núcleos agrarios, con superficies superiores a las 200 ha, que tienen la propiedad de 62.6 millones de ha de bosques, selvas y vegetación forestal de zonas áridas, equivalente a 45 % del área forestal del país.

World and national timber production In 2012, the worldwide sawn wood production was 28.9 million cubic meters. The main producing countries are: The United States of America (16.87 %), Canada (13.64 %), the Russian Federation (10.40 %), China (7.72 %) and Germany (6.93 %), with a participation of 55.57 % of the total. Mexico occupies the 24th place, with a participation of 0.72 % (FAO-STAT, 2013). National roundwood production in 2012 was 5.7 million cubic meters. During the 1980-2012 period, the annual average value was 7.66 million cubic meters, with maximum records in the years 1985 and 1987 (9.90 million m3r) and minimum records in 2011 (5.50 million m3r). Within the national economy, two periods can be observed: one without commercial aperture (before 1994) and one after the main trade agreement (NAFTA). An average of 8.71 million m3r were produced during the first period, and 6.9 million m3r during the second, i.e. after the opening to trade, the production decreased by 1.81 million m3r. This decrease in forest production may be accounted for by five factors: 1) increased restrictions and regulations for timber activity in natural forests, restriction of exports and non-tariff measures; 2) poor financing for the subsector and obsolete technology; 3) lack of knowledge of the forest exploitation process by forest (particularly communal) land owners; 4) the high costs of forest exploitation, and 5) an overvaluated exchange rate (Figure 1).

En el periodo 2003-2012, el PIB forestal (calculado con base en pesos constantes, a precios de 2008) varió entre 8.6 % y 9.8 % de toda la producción generada por el sector primario, el cual comprende al agropecuario, silvícola, ganadero y pesquero. La participación de la producción forestal en el PIB nacional cayó de 0.33 % en el 2003 a 0.28% en el 2011, con un repunte en 2012 de dos centésimas porcentuales (Cuadro 1).

Producción maderable mundial y nacional En 2012, la producción de madera aserrada a nivel mundial fue de 28.9 millones de metros cúbicos. Los principales países productores son: Estados Unidos de América (16.87 %), Canadá (13.64 %), Federación Rusa (10.40 %), China (7.72 %) y Alemania (6.93 %), con una participación de 55.57 % del total. México ocupa el lugar número 24, con una participación de 0.72 % (FAO-STAT, 2013).

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 8-23

Cuadro 1. Producto Interno Bruto de los sectores Manufacturero, Agropecuario y Forestal 2003–2012. Año 2003

Valor

Total Nacional

Industrias manufactureras

Industria de la madera

Fabricación de celulosa, papel y cartón

Agropecuario silvicultura y pesca

Forestal

10 119 898

1 824 420

20 037

13 195

360 290

33 232

10 545 910

1 889 526

20 096

14 042

364 847

34 138

4.21 %

3.57 %

0.29 %

6.42 %

1.26 %

2.73 %

10 870 105

1 941 123

19 846

14 583

351 456

34 429

3.07 %

2.73 %

-1.24 %

3.85 %

-3.67 %

0.85 %

11 410 946

2 028 482

20 099

14 781

373 045

34 880

4.98 %

4.50 %

1.27 %

1.36%

6.14 %

1.31 %

11 778 878

2 047 910

20 821

15,044

390 308

35 865

3.22 %

0.96 %

3.59 %

1.78 %

4.63 %

2.82 %

11 941 199

2 027 255

19 213

14 944

392 984

34 157

1.38 %

-1.01 %

-7.72 %

-0.66 %

0.69 %

-4.76 %

11 374 630

1 857 907

18 315

14 810

377 848

33 125

-4.74 %

-8.35%

-4.67 %

-0.90 %

-3.85 %

-3.02 %

11 965 979

2,016,704

19 319

15 009

390 856

34 328

5.20 %

8.55 %

5.48 %

1.34 %

3.44 %

3.63 %

12 424 948

2 109 693

20 284

14 651

366 739

34 935

3.84 %

4.61 %

5.00 %

-2.39 %

-6.17 %

1.77 %

12 912 907

2 188 872

23 157

15 116

397 044

38 273

3.93 %

3.75 %

14.16 %

3.17 %

8.26 %

9.55 %

Variación anual % 2004

Valor Variación anual %

2005

Valor Variación anual %

2006

Valor Variación anual %

2007

Valor Variación anual %

2008

Valor Variación anual %

2009

Valor Variación anual %

2010

Valor Variación anual %

2011

Valor Variación anual %

2012

Valor Variación anual %

Fuente: Elaboración propia con datos del Inegi (2013). Millones de pesos constantes a precios de 2008.

Álvarez-López et al., El subsector forestal mexicano y su...

Table 1. 2003–2012 Gross domestic product of the manufacturing, agricultural, stockbreeding and forestry sectors. Year 2003

Value

National Total

Manufacturing industries

Timber industry

Manufacture of cellulose, paper and cardboard

Agriculture, stockbreding, forestry and fishing

Forestry

10 119 898

1 824 420

20 037

13 195

360 290

33 232

10 545 910

1 889 526

20 096

14 042

364 847

34 138

4.21 %

3.57 %

0.29 %

6.42 %

1.26 %

2.73 %

10 870 105

1 941 123

19 846

14 583

351 456

34 429

3.07 %

2.73 %

-1.24 %

3.85 %

-3.67 %

0.85 %

11 410 946

2 028 482

20 099

14 781

373 045

34 880

4.98 %

4.50 %

1.27 %

1.36%

6.14 %

1.31 %

11 778 878

2 047 910

20 821

15,044

390 308

35 865

3.22 %

0.96 %

3.59 %

1.78 %

4.63 %

2.82 %

11 941 199

2 027 255

19 213

14 944

392 984

34 157

1.38 %

-1.01 %

-7.72 %

-0.66 %

0.69 %

-4.76 %

11 374 630

1 857 907

18 315

14 810

377 848

33 125

-4.74 %

-8.35%

-4.67 %

-0.90 %

-3.85 %

-3.02 %

11 965 979

2,016,704

19 319

15 009

390 856

34 328

5.20 %

8.55 %

5.48 %

1.34 %

3.44 %

3.63 %

12 424 948

2 109 693

20 284

14 651

366 739

34 935

3.84 %

4.61 %

5.00 %

-2.39 %

-6.17 %

1.77 %

12 912 907

2 188 872

23 157

15 116

397 044

38 273

3.93 %

3.75 %

14.16 %

3.17 %

8.26 %

9.55 %

Annual variation % 2004

Value Annual variation %

2005

Value Annual variation %

2006

Value Annual variation %

2007

Value Annual variation %

2008

Value Annual variation %

2009

Value Annual variation %

2010

Value Annual variation %

2011

Value Annual variation %

2012

Value Annual variation %

Source: Developed by the authors from data of Inegi (2013). Millons of constant weight at 2008 prices.

La producción de madera en rollo nacional fue de 5.7 millones de metros cúbicos en 2012. Durante el periodo de 1980 a 2012 el valor promedio anual fue 7.66 millones de metros cúbicos de madera en rollo, con registros máximos en los años 1985 y 1987 (9.90 millones de m3r) y mínimos en 2011 (5.50 millones de m3r). Dentro de la economía nacional se aprecian dos periodos: uno sin apertura comercial (antes de 1994) y el posterior al principal tratado comercial (TLCAN). En el primero, se produjeron en promedio al año 8.71 millones m3r, y en el segundo 6.9 millones m3r; es decir, a partir de la apertura comercial se presentó un descenso de 1.81 millones de m3r. Este decremento en la producción forestal puede explicarse por cinco factores: 1) crecimiento de las restricciones y reglamentaciones sobre la actividad maderera en los bosques naturales, limitantes a las exportaciones y medidas no arancelarias (exigencia de certificados verdes), así como a los altos costos para la

Not only was there a loss of competitiveness in forest timber production, but in 1993 the production level was below the annual average because there was speculation about a crisis in the country; one of the first indicators was increased external debt. Subsequently, in 1994, in addition to the opening to trade, Mexico experienced a contraction of the market caused by the devaluation of the Mexican peso. According to Alba (2008), this financial crisis increased the extreme poverty rate in rural areas, causing most economic sectors to enter a recession. Another important contraction occurred in 2008 with the great 21st century systemic crisis, which affected the following years (Stiglitz, 2010). From 1990 to 2012, the industry of the forestry subsector in Mexico was mainly concentrated in those regions where conifer (pine, sacred fir) forests grow, such as the states of Durango,

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certificación y etiquetado; 2) poco financiamiento para el subsector y tecnología obsoleta; 3) desconocimiento del proceso de aprovechamiento forestal, por parte de los poseedores de las tierras forestales (principalmente de las comunales); 4) altos costos de aprovechamiento forestal; y 5) un tipo de cambio sobrevaluado (Figura 1).

Chihuahua, Michoacán, Oaxaca, State of Mexico and Jalisco, since this group of species concentrates an average of 84 % of the timber production; at the same time, pine species concentrate approximately 75 % of all the timber production; in general, this production has a downward tendency. Next come the broadleaves (oak and others), with an average

Fuente: CNIDS, 1981-1988; CNIF, 1989-1992; Sánchez et al., 2005; SARH 1993; SAGAR, 1994; Semarnap, 1995-1998; Semarnat, 1999-2012. Source: CNIDS, 1981-1988; CNIF, 1989-1992; Sánchez et al., 2005; SARH 1993; SAGAR, 1994; Semarnap, 1995-1998; Semarnat, 1999-2012.

Figura 1. Producción forestal maderable en México. Figure 1. Forest timber production in Mexico. participation of 11 % of the production, concentrated in the states of Durango, Michoacán, Sonora, Chihuahua and Jalisco; this production shows an ascending behavior. Tropical (precious and common) woods have the lowest participation –an average of 5 %–, and the most important productions are those of Tamaulipas, Campeche, Quintana Roo, Veracruz and Sinaloa. The production of precious woods shows a downward tendency, and that of common woods, an upward tendency (Figure 2).

Aunado a la pérdida de competitividad de la producción forestal maderable, en 1993 el nivel de producción estuvo por debajo del promedio anual, debido a que se empezaba a especular sobre una crisis en el país; uno de los principales indicadores fue el alza en el endeudamiento externo. Posteriormente, en 1994, sumado a la apertura comercial, México experimentó una contracción del mercado provocada por la devaluación del peso mexicano; de acuerdo con Alba (2008) esta crisis financiera incrementó la tasa de pobreza extrema en las zonas rurales; lo cual originó que la mayor parte de los sectores económicos entraran en recesión. Otra contracción importante ocurrió en 2008 con la gran crisis sistémica del siglo XXI, que afectó los años siguientes (Stiglitz, 2010).

The main product obtained during the 1997-2012 period was square timber, with a participation of 70 %, followed by cellulose, with 12 %; ply and plywood, with 5 %; charcoal, with 5 %; posts, pilings and beams, with 3%, and railroad ties, 2 % (Semarnat, 2013).

La industria del subsector forestal en México de 1990 a 2012, se concentró, principalmente, en las regiones donde se localizan los bosques de coníferas (pino, oyamel), como son los estados de Durango, Chihuahua, Michoacán, Oaxaca, Estado de México y Jalisco, ya que este grupo de especies aglutina en promedio 84 % de la producción maderable, a su vez, las especies de pino concentran cerca de 75 % de toda la producción maderable, en términos generales, presenta una producción maderable, en términos generales, presenta una producción maderable, en términos generales, presenta una tendencia decreciente en la producción. En segundo plano están las latifoliadas (encino y otras), con una participación promedio de 11 % de la producción, concentrada

The forest timber subsector of Mexico faces serious problems. On one hand, there are large areas with primary vegetation (99.3 mha), of which 64.9 mha are covered by forests and rainforest; of these, 15 mha have timber-yielding potential, and only 7.4 mha are incorporated to a forest timber management program (Conafor, 2013). On the other hand, there is the belief that most timber exploitation must come from conifers. This has caused the forest wealth to fail to be reflected in the economy of the communal landowners who have the

Álvarez-López et al., El subsector forestal mexicano y su...

en los estados de Durango, Michoacán, Sonora, Chihuahua y Jalisco; a su vez este conjunto de especies muestra un comportamiento creciente en la producción. Las tropicales (maderas preciosas y comunes) tienen la menor participación con un promedio de 5 %, y los más importantes son Tamaulipas, Campeche, Quintana Roo, Veracruz y Sinaloa. La producción de maderas preciosas evidencia una tendencia a la baja, y las maderas comunes al alza (Figura 2).

possession of the forest areas. Furthermore, the orography of the natural forest is a significant obstacle for the extraction processes, as it greatly increases production costs. The lack of sufficient forest management plans and the high regulatory costs involved in planning are equally obstacles to a good management of the resources.

El principal producto obtenido en el periodo 1997-2012 fue la escuadría, con una participación de 70 %, seguida por

In 2000, the production of the United States of America amounted to 30 % of the world total, and the average per

International trade

Fuente: Datos de Semarnat, 2013. Source: Data from Semarnat, 2013.

Figura 2. Participación porcentual de los estados productores de madera. Figure 2. Percentage participation of timber producing states. la celulosa con 12%, chapa y triplay 5 %, carbón 5 %, postes, pilotes y morillos 3 %, leña 3 % y durmientes 2 % (Semarnat, 2013).

capita consumption of paper and other products quadrupled the global average. This country is Mexico’s main business partner, as well as the country from which most of the forest products demanded by the Mexican domestic market are imported. During the 2000-2010 period, the imports from the United States decreased, and so did the introduction of other nations into the Mexican market (Figure 3).

El subsector forestal maderable de México enfrenta grandes problemas, por un lado se tienen amplias zonas con vegetación primaria (99.3 mha), de ellas, se estima que 64.9 mha están cubiertas por bosque y selva, de las cuales 15 mha tienen potencial maderero, y solo 7.4 mha están incorporadas al manejo forestal maderable (Conafor, 2013); y la idiosincrasia de considerar que el aprovechamiento maderable provenga mayormente de coníferas. Esto ha ocasionado que la riqueza forestal no se refleje en la economía de los ejidatarios y comuneros dueños de las áreas boscosas. Asimismo, la orografía del bosque natural es un gran obstáculo para los procesos de extracción, puesto que eleva sustancialmente los costos de producción,

The United States of America exerts supremacy over Mexico in regard to the forest production; three main kinds of factors account for this: technical, administrative and fiscal, and infrastructure and investment. The first element refers to the fact that there is more investment for technological research in the United States and in Canada than in Mexico (FAO, 2011). The second factor is the level of protection of the United States

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además la existencia de planes forestales ineficientes y pesados costos normativos de planeación hacen que no se lleve un buen manejo de los recursos.

through non-tariff measures that restrict the entry of competitive products, hindering the generation of additional resources or preventing these from being used for investment or to create of infrastructure for this subsector. Likewise, in 2003, subsidies to production costs in the United States reportedly ranged between 20 % and 25 %, while –according to Sánchez et al. (2005)– subsidies in Mexico are barely competitive. The third factor is related to production processes; in this regard, the roads in the forest areas of Mexico are dirt trails accessible only during the dry season, most of which were made with no consideration for ecological guidelines. Conversely, the United States of America has adequate forest traffic networks, a transportation system, machinery and incentives for production. It is also noteworthy that the national currency has remained overvalued; this has cheapened imports and increased the cost of exports, bringing about a loss of competitiveness of the forestry subsector and in an internal production standstill (Sánchez et al., 2005).

Comercio internacional En el 2000, la producción de Estados Unidos de América representó 30 % del total mundial y su consumo promedio per cápita de papel y productos fue cuatro veces mayor al promedio mundial. El principal socio comercial de México es dicho país, del cual se importa la mayor parte de los productos forestales que demanda el mercado nacional. En el periodo 2000-2010 se apreció un descenso en las importaciones provenientes de ese país y la penetración de otras naciones en el mercado mexicano (Figura 3).

Fuente: Semarnat (2013). Source: Semarnat (2013).

Figura 3. Principales países exportadores de productos maderables a México. Figure 3. Main timber producing countries exporting to Mexico. Estados Unidos de América ejerce una supremacía sobre México en la producción forestal, que se explica, principalmente por tres factores: los técnicos, los administrativo-fiscales y los de infraestructura e inversión. El primer elemento refleja la inversión en investigación tecnológica, la cual es mayor en los países de América del Norte (FAO, 2011). El segundo es el nivel de protección que ejerce Estados Unidos de América, mediante medidas no arancelarias que restringen la entrada de productos competitivos, lo que ocasiona que no se generen recursos extras que vayan a la inversión o a la creación de infraestructura para el

Mexico apparently has a forestry production deficit (Conafor, 2013). In relation to exports, there are two stationary periods: the first, from 1996 to 2002, during which an average of 304.17 million dollars were sold abroad; the annual average of the second period, from 2003 to 2011, was 1 393.73 million dollars. A similar behavior may be observed in forest imports, which since 2003 exhibited accelerated growth. From 1996 to 2011, the forest trade balance (comprising timber, cellulose and paper) was negative, registering accelerated growth since 2003 (Figure 4).

Álvarez-López et al., El subsector forestal mexicano y su...

subsector; asimismo, en 2003, se registró que los subsidios a los costos de producción en ese país oscilaban entre 20 % y 25 %, mientras que para México, Sánchez et al. (2005) indican que los subsidios son poco competitivos.

A rapidly growing increase in imports has been registered primarily for paper production. During the 1996 to 2001 period, 63 % of the trade balance deficit was attributed to paper production, followed by timber and cellulose products, with an annual participation of 18 % (Semarnap, 1996 to 1998; Semarnat, 1999 to 2011).

El tercer factor corresponde a los procesos de producción; sobre el particular, los caminos de México en las zonas forestales son brechas, solo transitables durante la estación seca, y la mayoría fueron creadas sin considerar lineamientos ecológicos. En contraparte, Estados Unidos de América cuenta con redes de tráfico forestal adecuadas, además de un sistema de transporte, maquinaria e incentivos para la producción. También es importante destacar que la moneda nacional se ha mantenido sobrevaluada, por lo que se han abaratado las importaciones y encarecido las exportaciones, esto se ha reflejado en una pérdida de competitividad del subsector forestal, y ha generado un estancamiento de la producción interna (Sánchez et al., 2005).

Apparent national consumption The apparent consumption of forest products in Mexico exhibits a growing tendency, influenced by increased imports of paper and its by-products. In 2011 the highest value for national apparent consumption was reached. Imports have also increased at more accelerated rates than the domestic production of forest products; therefore, the ratio of the domestic production to the national apparent consumption shows a downward tendency; i.e. only 38.41 % of the national apparent consumption in the year 2011 was covered by domestic production. From 1997 to 2002, loss of competitiveness may be observed in the forestry

Fuente: Anuarios estadísticos de la producción forestal (Semarnat, 2000-2011). Source: Anuarios estadísticos de la producción forestal (Semarnat, 2000 - 2011).

Figura 4. Balanza comercial forestal de México (1996-2011). Figure 4. Forest trade balance of Mexico (1996-2011). México es un país, aparentemente, deficitario en la producción forestal (Conafor, 2013). En relación con las exportaciones se observan dos periodos estacionarios: el primero de 1996 a 2002, cuando en promedio se vendieron en el exterior 304.17 millones de dólares; el segundo de 2003 a 2011, con un promedio anual de 1 393.73 millones de dólares. Un comportamiento similar se aprecia en las importaciones forestales, los cuales, a partir de

subsector due to the difference in prices and quality. The lower prices at which the products are introduced have resulted in a crisis in forest communities, which generally exploit and commercialize timber in the form of boards and planks at higher than market prices and with a lower quality (Keyes, 2009) (Table 2).

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 8-23

2003, exhibieron un crecimiento acelerado. De 1996 a 2011, la balanza comercial forestal (compuesta de maderables, celulósicos y papel) fue deficitaria, con crecimientos acelerados desde 2003 (Figura 4).

The main forest products consumed in Mexico are paper and square timber, representing 86 % of the apparent national consumption (Figure 5).

A proposal to overcome the challenges of the forestry subsector

El incremento de las importaciones se ha relacionado principalmente con la producción de papel, el cual presenta un crecimiento acelerado. En el periodo de 1996 a 2011, 63 % del déficit de la balanza comercial se atribuyó a la producción de papel, seguida por los productos maderables y celulósicos con una participación anual de 18 %, respectivamente (Semarnap, 1996-1998; Semarnat, 199-2011).

In the face of the general scenario of the forestry subsector described herein with an emphasis on the timber production, the lack of competitiveness of Mexico and the significant asymmetries existing in the commercial aperture, we present below a brief proposal to overcome the challenges of this subsector. Three major headings are highlighted as critical for a good reorientation of forest exploitation:

Consumo nacional aparente

1. Conservation and increase of forest resources: The main challenge is the conservation and permanence of forest areas. For this purpose, there must be investments in research to improve the existing forest management plans to include reforestation strategies, restoration and efficient use of domestic energies; in addition, forest fires and pests must be minimized. Accordingly, an alternative must be sought to remove the pressures from the resources for the establishment of forest plantations.

El consumo aparente de productos forestales en México evidencia una tendencia creciente, influida por el incremento de las importaciones papeleras y sus derivados. En 2011 se obtuvo el valor más alto del consumo nacional aparente. Asimismo, se aprecia que las importaciones han tenido tasas de crecimiento más aceleradas que la producción nacional de productos forestales; por lo tanto, la relación entre producción nacional y consumo aparente muestra una tendencia decreciente; es decir, para el año 2011, 38.41 % del consumo nacional aparente correspondió a la producción nacional. De 1997 a 2002 se observa una pérdida de competitividad del subsector forestal, por el diferencial de precios y la calidad. Los bajos precios a los que se introducen los productos ha provocado una crisis en las comunidades forestales, que generalmente aprovechan y comercializan madera en forma de tablas y tablones, a precios más altos que los del mercado, y con menor calidad (Keyes, 2009) (Cuadro 2).

2. Economic growth and development of the forestry subsector: investment for sustainable exploitation must be promoted to increase the production and productivity of the subsector, and the industry must be modernized by opening new commercialization channels with competitive prices.

Cuadro 2. Consumo nacional aparente de productos forestales 1997-2011. Año

Producción nacional

Importación

Exportación

Consumo aparente

1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

7 712 8 331 8 497 9 430 8 124 6 665 6 997 6 719 6 424 6 481 6 988 20 960 20 473 20 666 20 545

6 320 6 716 7 667 7 612 9 015 20 452 22 629 18 180 18 430 20 286 25 041 31 254 35 897 31 080 38 359

694 517 815 727 474 445 2 094 2 769 3 186 2 980 4 397 9 052 8 641 5 264 5 419

13 338 14 530 15 349 16 315 16 665 26 672 27 532 22 129 21 667 23 788 27 633 43 163 47 730 46 482 53 485

Fuente: Anuarios estadísticos de la producción forestal, Semarnat (1997-2011). (Miles de m3r).

Relación prod./consumo (%) 57.82 57.34 55.36 57.80 48.75 24.99 25.41 30.36 29.65 27.24 25.29 48.56 42.89 44.46 38.41

Álvarez-López et al., El subsector forestal mexicano y su...

Table 2. Apparent national consumption of forest products, 1997-2011. Production/ Year

National production

Import

Export

Apparent consumption

consumption ratio (%)

1997

7 712

6 320

694

13 338

57.82

1998

8 331

6 716

517

14 530

57.34

1999

8 497

7 667

815

15 349

55.36

2000

9 430

7 612

727

16 315

57.80

2001

8 124

9 015

474

16 665

48.75

2002

6 665

20 452

445

26 672

24.99

2003

6 997

22 629

2 094

27 532

25.41

2004

6 719

18 180

2 769

22 129

30.36

2005

6 424

18 430

3 186

21 667

29.65

2006

6 481

20 286

2 980

23 788

27.24

2007

6 988

25 041

4 397

27 633

25.29

2008

20 960

31 254

9 052

43 163

48.56

2009

20 473

35 897

8 641

47 730

42.89

2010

20 666

31 080

5 264

46 482

44.46

2011

20 545

38 359

5 419

53 485

38.41

Source: Anuarios estadísticos de la producción forestal, Semarnap (1997-1998); Semarnat (1999-2011). (Thousands of m3r).

Los principales productos forestales consumidos en México son papel y escuadría, que representan 86 % del consumo nacional aparente (Figura 5).

3. Better life conditions for communal forest owners must be generated. The investment must be directed toward education in order to strengthen the productive organizations committed to conservation and sustainable exploitation so as to incorporate communal landowners to the production processes.

Propuesta para superar los retos del subsector forestal Ante el panorama general del subsector forestal que se ha descrito, con énfasis en la producción de madera, en la falta de competitividad de México y las grandes asimetrías que existen ante la apertura comercial. A continuación se presenta una breve propuesta para superar los retos del subsector. Se destacan tres grandes rubros que deben ser prioritarios para un buen redireccionamiento del aprovechamiento forestal:

The commercial aperture in 1994 resulted in an average annual decrease of 1.81 million m3r in the forest timber production; i.e. the average production from 1980 to 1993 was 8.71 million m3r, and from 1994 to 2012, 6.9 million m3r. Historically, the national forest production has focused on the extraction of conifers; however, a change has been observed in recent years, and relative attention has been given to broadleaf and tropical species.

1. Conservación e incremento de los recursos forestales: el principal reto debe centrarse en la conservación y permanencia de las zonas forestales. Para ello es necesario invertir en investigaciones para mejorar los planes de administración forestal existentes, los cuales incluyan estrategias de reforestación, restauración y uso eficientes de los energéticos domésticos; asimismo, hay que minimizar los incendios y las plagas forestales. En sintonía con lo anterior, una alternativa para quitar las presiones sobre los recursos es el establecimiento de plantaciones forestales.

The national forest timber production has experienced a descent; the consumption of forest products more than doubled during the 1997-2011 period; thus, imports exhibit a more dynamic growth, with the consequent dependence upon products from other countries. Furthermore, the growth of the forest economy is not reflected in the national GDP because other sectors of the economy show larger increases.

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Fuente: Anuario estadístico de la producción forestal, Semarnat (2011). Source: Anuario estadístico de la producción forestal, Semarnat (2011).

Figura 5. Participación porcentual del consumo nacional aparente de productos forestales en 2011. Figure 5. Percentage participation of the apparent national consumption of forest products in 2011. With the commercial aperture, Mexico has diversified the provenance of its forest imports, thereby reducing its strong economic dependency upon the United States of America.

2. Crecimiento y desarrollo económico del subsector forestal: se requiere promover la inversión direccionada hacia el aprovechamiento sustentable, el cual incremente la producción y productividad del subsector y la modernización de la industria, mediante la apertura de nuevos canales de comercialización, y con precios competitivos.

Although the exchange rate may be a circumstantial factor accounting for the deficit in the trade balance, the lack of competitiveness of Mexico is equally due to other factors that are technical, administrative and fiscal, as well as related to infrastructure and investment.

3. Generar mejores condiciones de vida para los poseedores de las tierras forestales de carácter social: la inversión debe estar direccionada a la educación, para fortalecer las organizaciones productivas relacionadas con la conservación y aprovechamiento sustentable, con la finalidad de incorporar a los ejidatarios y comuneros a los procesos productivos.

Despite the fact that Mexico has sufficient forest resources to increase its production to 11 million m3r, the existing problems prevent a better exploitation by forest owners, particularly by communal landowners.

Con la apertura comercial en 1994, se presentó un descenso promedio anual en la producción forestal maderable de 1.81 millones de m3r; es decir, de 1980 a 1993, en promedio, la producción fue de 8.71 millones de m3r; y de 1994 a 2012 de 6.9 millones de m3r. Históricamente, la producción nacional forestal se ha concentrado en la extracción de coníferas; en los últimos años, se ha observado un cambio y se ha puesto relativa atención a las especies latifoliadas y tropicales. La producción nacional forestal maderable ha experimentado un descenso, los productos forestales presentan un incremento, superior al doble, en el periodo 1997-2011; de tal manera que las importaciones tienen un dinamismo mayor, en cuanto a su crecimiento, con la consecuente dependencia de los productos

Álvarez-López et al., El subsector forestal mexicano y su...

provenientes de otros países. Asimismo, el crecimiento de la producción forestal no se refleja en el PIB nacional, debido a que otros sectores de la economía tienen incrementos mayores.

Conflict of interests

Con la apertura comercial, México ha diversificado la procedencia de sus importaciones forestales, lo cual genera que la fuerte dependencia económica de Estados Unidos de América esté decreciendo.

Contribution by author

The authors declare no conflict of interests.

Plácido Salomón Álvarez-López: data analysis, description of the forest context and structuring of the manuscript; Arturo Perales Salvador: determination of the research methodology, economic and political description and revision of the manuscript; Elizabeth Trujillo Ubaldo: support for the data analysis, analysis of the trade balance and revision of the manuscript.

Aun cuando el tipo de cambio pudiese ser un factor de explicación coyuntural del déficit de la balanza comercial forestal, el hecho es que, en México, la falta de competitividad del subsector obedece también a otros factores como los técnicos, los administrativo-fiscales y los de infraestructura e inversión.

Acknowledgements The authors wish to express their gratitude to Conacyt and to the Universidad Autónoma Chapingo for the financial support they provided for this research.

End of the English version

A pesar de que existen suficientes recursos forestales en México, como para incrementar la producción a 11 millones de m3r, los problemas existentes impiden que haya un mejor aprovechamiento por parte de sus poseedores, especialmente, aquellos que se rigen bajo el sistema comunal y ejidal.

Conflicto de intereses Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución por autor Plácido Salomón Álvarez-López: análisis de datos, descripción del contexto forestal y estructuración del manuscrito; Arturo Perales Salvador: determinación de la metodología de investigación, descripción económica y política y revisión del manuscrito; Elizabeth Trujillo Ubaldo: apoyo en el análisis de datos, análisis de datos del balance comercial y revisión del manuscrito.

Agradecimientos Los autores desean expresar su reconocimiento al Conacyt y a la Universidad Autónoma Chapingo por el financiamiento proporcionado para la realización de esta investigación.

Referencias Alba, C. 2008. El TLCAN 10 años después. Balance y perspectiva para México. El Colegio de México. México, D. F., México. pp .35-57. Barton, D. y L. Merino. 2004. La experiencia de las comunidades forestales en México: veinticinco años de silvicultura y construcción de empresas forestales comunitarias. Instituto Nacional de Ecología. México, D. F., México. 270 p. Cámara Nacional de las Industrias Derivadas de la Silvicultura (CNIDS). 1981. Memoria Económica 1980-1981. México, D. F., México. 84 p. Cámara Nacional de las Industrias Derivadas de la Silvicultura (CNIDS). 1982. Memoria Económica 1981-1982. México, D. F., México. 75 p. Cámara Nacional de las Industrias Derivadas de la Silvicultura (CNIDS). 1983. Memoria Económica 1982-1983. México, D. F., México. 71 p. Cámara Nacional de las Industrias Derivadas de la Silvicultura (CNIDS). 1984. Memoria Económica 1983-1984. México, D. F., México. 76 p. Cámara Nacional de las Industrias Derivadas de la Silvicultura (CNIDS). 1985. Memoria Económica 1984-1985. México, D. F., México. 76 p.

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Cámara Nacional de las Industrias Derivadas de la Silvicultura (CNIDS). 1986. Memoria Económica 1985-1986. México, D. F., México. 81 p. Cámara Nacional de las Industrias Derivadas de la Silvicultura (CNIDS). 1987. Memoria Económica 1986-1987. México, D. F., México. 62 p. Cámara Nacional de las Industrias Derivadas de la Silvicultura (CNIDS). 1988. Memoria Económica 1987-1988. México, D. F., México. 60 p. Cámara Nacional de la Industria Forestal (CNIF). 1989. Memoria Económica 1988-1989. CNIF. México, D. F. México. 62 p. Cámara Nacional de la Industria Forestal (CNIF). 1990. Memoria Económica 1989-1990. CNIF. México, D. F. México. 62 p. Cámara Nacional de la Industria Forestal (CNIF). 1991. Memoria Económica 1990-1991. CNIF. México, D. F. México. 61 p. Cámara Nacional de la Industria Forestal (CNIF). 1992. Memoria Económica 1991-1992. CNIF. México, D. F. México. 63 p. Comisión Nacional Forestal (Conafor). 2013. Pronafor-Programa Nacional Forestal 2013-2018. México, D. F., México. 144 p. Instituto Nacional de Estadística y Geografía (Inegi). 2013. Banco de Información Económica. http://www.inegi.org.mx/sistemas/bie/?idserPadre=10200 110#D10200110 (30 de octubre de 2013). Keyes, M. 2009. Departamento de productos forestales y conservación del bosque del Instituto de Ecología, A. C. Madera y Bosque 1(1):49-59. Olivera, C. 2008. Introducción a la educación comparada. EUNED. 2ª ed. San José, Costa Rica. 380 p. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO). 2006. Tendencias y perspectivas del sector forestal en América Latina y el Caribe. Roma, Italia.148 p. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO). 2010. Evaluación de los recursos forestales mundiales 2010: Informe principal. Roma, Italia. 346 p. Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO). 2011. El estado mundial de la agricultura y la alimentación. http://www.fao.org/docrep/013/i2050s/i2050s.pdf (2 de noviembre de 2013) Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación Statistics Division (FAO-STAT). 2013. Producción forestal y comercio. http://faostat3.fao.org/faostat-gateway/go/to/download/F/FO/S (30 de octubre de 2013). Sánchez, A., A. Palma y V. Sánchez. 2005. La situación del subsector forestal en México ante el TLCAN; retos y oportunidades 10 años después. CIESTAAM. México, D. F, México. 59 p. Secretaría de Agricultura y Recursos Hidráulicos (SARH). 1993. Compendio Estadístico de la Producción Forestal 1993. Dirección General de Información Agropecuaria, Forestal y de Fauna Silvestre. México, D. F., México.141 p. Secretaría de Agricultura, Ganadería y Desarrollo Rural (SAGAR). 1994. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 1994. Dirección General de Información Agropecuaria, Forestal y de Fauna Silvestre. México, D. F., México. 136 p. Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca (Semarnap). 1995. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 1995. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 152 p. Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca (Semarnap). 1996. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 1996. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D .F., México 161 p. Secretaría de Medio ambiente, Recursos Naturales y Pesca (Semarnap). 1997. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 1997. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 130 p. Secretaría de Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca (Semarnap). 1998. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 1998. Subsecretaría

de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 151 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 1999. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 1999. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 151 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2000. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2000. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 210 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2001. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2001. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 149 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2002. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2002. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 148 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2003. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2003. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 152 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2004. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2004. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 158 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2005. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2005. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 234 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2006. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2006. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 224 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2007. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2007. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 224 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2008. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2008. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D .F., México. 222 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2009. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2009. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 222 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2010. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2010. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 226 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2011. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2011. Subsecretaría de Recursos Naturales. Dirección General Forestal. México, D. F., México. 226 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2012. Anuario Estadístico de la Producción Forestal 2012. Dirección General de Gestión Forestal y de Suelos. México, D. F. México. 232 p. Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat). 2013. SNIARN-Consulta temática. http://dgeiawf.semarnat.gob.mx:8080/ ibia_ pps/WFServlet?IBIF _ ex=D3 _ RFORESTA04 _ 01&IBIC _ user=dgeia _ mce&IBIC _pass=dgeia _ mce (29 de octubre de 2013). Stiglitz, J. 2010. Caída libre: el libre mercado y el hundimiento de la economía mundial. Taurus, S. A. Bogotá, Colombia. 424 p.

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Artículo / Article

Información hidrológica, primer paso para diseñar una política local de pago por servicios ambientales Hydrological information, the first step to design a local policy of payment for ecosystem services Jorge Luis Chagoya Fuentes1, Carlos Mallén Rivera2, Morag Anne McDonald3, Francisco Jiménez Otarola4, Muhammad Akbar Ibrahim4, Lourdes Velázquez Fragoso5 y Francisco Becerra Luna6 Resumen Los recursos hidrológicos tienen significativa importancia en países con problemas de escasez de agua, parte de los cuales se atribuyen a la inexistencia de una relación entre los proveedores de servicios ambientales y de los usuarios. Los esquemas de pago por servicios ambientales hidrológicos (PSAH) surgen como una estrategia para conectarlos. El desarrollo de este esquema debería garantizar que los usos de la tierra de protección generen el servicio que se va a vender correctamente. Este estudio determinó el comportamiento hidrológico de los usos del suelo ubicados en un área de recarga de la Sierra de Otontepec, que correspondieron a: regeneración de bosques secundarios (SRF), pastizales estrella africana (GWT), pasto estrella africana y terrenos con arbustos (GS); bosque perturbado de Quercus oleoides (QF) y pastizales naturales (NG). Los indicadores fueron: precipitación, escorrentía, cambios de humedad del suelo, evapotranspiración y percolación. Los saldos hidrológicos mostraron que la percolación fue mayor en GWT (1 608 mm), GS (1 744 mm) y NG (1 314 mm), que en SRF (1 119 mm) y QF (974 mm). Los resultados indican que la recarga de agua subterránea durante el período de estudio proporcionó servicios ambientales hidrológicos convenientes, aun cuando la demanda del suministro de agua corriente en las tierras bajas está en un nivel máximo. Lo anterior implica que el uso del agua debe ser regulado y distribuido de manera más eficiente, en lugar de basarse en el aumento de la disponibilidad.

Palabras clave: Balance hídrico, escorrentía, evapotranspiración, infiltración, percolación, servicios ambientales. Abstract Water resources have significant importance in countries with water scarcity. Part of this problem is attributed to the lack of relatedness between ecosystems service suppliers and users, and schemes of payment for hydrological ecosystem services (PHES) are emerging as a strategy to connect them. However, in the development of a scheme of PHES, one critical point is to find out if the protective land uses are adequately generating the service to sell. The aim of this study was to determine the hydrologic behaviour of land uses located in a hydrological recharge area of Sierra de Ocontepec. The land uses were secondary regeneration forest (SRF), African star grasslands (GWT), African star grasslands with shrubs (GS), disturbed Quercus oleoides forest (QF) and natural grasslands (NG). Indicators were precipitation, throughfall, runoff, soil moisture changes, evapotranspiration and percolation. Hydrological balances showed that percolation was higher in GWT (1 608 mm), GS (1 744 mm) and NG (1 314 mm), than in SRF (1 119 mm) and QF (974 mm). Results indicate that groundwater recharge during the study period generated adequate water shed services; however, the demand for piped water supply in the lowlands is at a maximum. This implies that the use of water should be regulated, more efficiently distributed, rather than relying on the increased availability.

Key words: Water balance, runoff, evapotranspiration, infiltration, percolation, environmental services. Fecha de recepción/date of receipt: 12 de septiembre de 2012; Fecha de aceptación/date of acceptance: 10 de enero de 2015. 1 Fundación Pedro y Elena Hernández, A. C. 2 Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Conservación y Mejoramiento de Ecosistemas Forestales. INIFAP. Correo-e: mallen.carlos@inifap.gob.mx 3 Bangor University. 4 Centro Agronómico Tropical de Investigación y Enseñanza (CATIE). 5 Coordinación de Investigación, Innovación y Vinculación. INIFAP. 6 Sitio Experimental Pachuca. CIR-Centro. INIFAP.

Chagoya et al., Información hidrológica, primer paso para diseñar...

Introducción

Introduction

Los seres vivos dependen del agua para vivir y tener buena salud. Sin embargo, la Organización Mundial de la Salud (OMS) informa que alrededor de 80 por ciento de la población mundial vive en lugares donde el único líquido disponible es inseguro para el consumo (OMS, 2011). Los problemas relacionados con el agua, tales como el uso excesivo, la escasez, la contaminación, las inundaciones y las sequías son un desafío cada vez más importante para el desarrollo sostenible, como lo reconoció la Organización de Naciones Unidas al declarar al periodo de 2005-2015 como “La década del agua para la vida” (FAO, 2007).

Living beings depend on water for life and health. However, the World Health Organization (WHO) reports that about 80 percent of the people of the world live where the only available water is unsafe (OMS, 2011). Water-related problems such as overuse, scarcity, pollution, floods and drought are an increasingly important challenge to sustainable development, as the United Nations recognized in declaring 2005-2015 the “Water for Life” Decade (FAO, 2007). In addition, growing populations, global climatic change, soil erosion, and social expectations are factors that have reduced the availability of fresh and clean drinking water. More than one billion people across the globe do not have available safe water in sufficient quantities to meet the minimum levels of health and income (Rosegrant et al., 2002; World Bank, 2004).

Además, las poblaciones en crecimiento, el cambio climático global, la erosión del suelo, y las expectativas sociales son factores que han reducido la disponibilidad de agua potable fresca y limpia. Más de mil millones de personas en todo el mundo no tienen agua en cantidades suficientes para satisfacer los niveles mínimos de bienestar (Rosegrant et al., 2002; World Bank, 2004).

Safe drinking water supply is a serious problem in Mexico because of the increasing demand of its growing population (25.8 million in 1950 to 103.4 million in 2005), and per capita income (1.9 % per year) (Meadows et al., 2004; CNA, 2008). Political conflicts between Tamaulipas and Nuevo León, and Guanajuato and Jalisco States, originated by the boundary distribution of river water are a clear example of the aforementioned situation.

En México, el suministro de este servicio ha generado problemas importantes debido al aumento en la demanda, determinada por el crecimiento de la población (25.8 millones de habitantes en 1950 a 103.4 millones en 2005), y el ingreso per capita (1.9% anual) (Meadows et al., 2004; CNA, 2008). Los conflictos políticos entre los estados de Tamaulipas y Nuevo León, Guanajuato y Jalisco originados por la distribución limítrofe de agua de ríos ponen en evidencia lo anterior.

The Comisión Nacional del Agua (CNA) (the National Water Commission) predicts that due to the current population growth (1.02 % period 2000-2005) and water management, the water scarcity problem will be more critical in coming years (CAN, 2010).

La Comisión Nacional del Agua (CNA) predice que, a partir del crecimiento de la población actual (1.02 % para el periodo 2000-2005) y la gestión del agua, la escasez será más crítica en los próximos años (CNA, 2010).

Veracruz State is located in the Gulf of Mexico watershed and is divided into three regions: north, central and south. The northern region has an average precipitation of 1 552 mm, with an evaporation rate over 70 %. Following the FAO ranking for pressure on hydrologic resources, an indicator that considers the amount of water available and water used, climatic conditions and population size, this region generates a medium pressure on water availability, from 10 to 20 % (Fundación Gonzalo Río Arronte and Fundación Javier Barros Sierra, 2004; CAN, 2008).

El estado de Veracruz, que se localiza en la vertiente del Golfo de México, se divide en tres regiones: norte, centro y sur. La región del norte tiene una precipitación media de 1 552 mm anuales y su tasa de evaporación superior a 70 % genera una presión media sobre la disponibilidad de agua de 10 a 20 %, la cual es un indicador que incluye la cantidad de agua disponible y utilizada, las condiciones climáticas y el tamaño de la población (4.94 millones de habitantes), de acuerdo a la clasificación de la FAO para el efecto (Fundación Gonzalo Río Arronte y Fundación Javier Barros Sierra, 2004; CNA, 2008).

To face water scarcity is not an easy task because the problem originates not only in the lack of protection of hydrological ecosystem services, but also with water extraction, transport, storage, use and pollution (World Bank, 2004; CNA, 2006; UNESCO, 2006).

Enfrentar la escasez de agua no es una tarea fácil debido a que el problema se origina no solo por la falta de protección de los servicios hidrológicos ecosistémicos, sino también por la extracción del agua, su transporte, almacenamiento, uso y contaminación (World Bank, 2004; CNA, 2006; UNESCO, 2006).

In this context, the payment for hydrological ecosystem services (PHES) program (FAO, 2004b) is an action suggested to protect the areas that produce water. In Mexico this strategy was designed to give economic incentives to the owners of forest lands to support conservation practices and avoid soil use changes (Conafor, 2009). In general, PHES improves natural

En este contexto, el programa de Pago por Servicios Ambientales Hidrológicos (PSAH) (FAO, 2004b) es una acción

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forest conservation (Pagiola et al., 2006). However, these schemes are based on hydrologic “Cause-Effect” suppositions, creating a situation that could generate false expectations and social conflicts (Landell-Mills and Porras, 2002; Kaimowitz, 2004; FAO, 2004b).

propuesta para proteger las áreas que generan el agua. En México dicha estrategia se diseñó para brindar incentivos económicos a los dueños de terrenos forestales para apoyar las prácticas de conservación y evitar cambios de uso de suelo (Conafor, 2009). En general, PSAH mejora la conservación de los bosques naturales (Pagiola et al., 2006); sin embargo, se basa en suposiciones hidrológicos “Causa-Efecto” y crea una situación que podría originar falsas expectativas y conflictos sociales (Landell-Mills y Porras, 2002; Kaimowitz, 2005; FAO, 2004b).

Whilst it is acknowledged that biophysical information is necessary to support PHES schemes (FAO, 2004), there are few instances where hydrological information is intrinsic to the decision-making (UNESCO, 2006). Consequently, the generation of site specific information is strongly recommended as a first step in the construction of local PHES and policies (FAO, 2004b).

Aun cuando la información biofísica es necesaria para apoyar esquemas de PSAH (FAO, 2004a), son pocos los casos en que es intrínseca a la toma de decisiones (UNESCO, 2006). En consecuencia, la obtención de datos específicos del sitio se recomienda como un primer paso en la construcción de PSAH y de políticas locales (FAO, 2004b).

In this context, the objective of the study here described was to determine the hydrological behaviour of natural forests and grasslands located in the catchment area of the highlands of Otontepec mountains at the north of Veracruz State.

Al respecto, el objetivo del estudio que se describe a continuación fue determinar el comportamiento hidrológico de bosques naturales y pastizales localizados en el área de captura de las partes altas de las montañas de Otontepec, en el norte del estado de Veracruz.

Materials and Methods Study area The study was conducted in the Tepetzintla Municipality, in a basin located in an isolated volcanic mountain of Sierra de Otontepec. This mountain is located between 97°58’30’’ and 97°48’00’’ West, and 21°19’19’’ and 21°09’34’’ North (SDSMA, 2007).

Materiales y Métodos Área de estudio El estudio se llevó a cabo en el municipio Tepetzintla, en una cuenca ubicada en la Sierra de Otontepec, sobre una montaña volcánica aislada, entre 97°58’30’’ y 97°48’00’’ oeste y 21°19’19’’ y 21°09’34’’ norte (SDSMA, 2007).

The climate is A(w2) sub-humid tropical (Köppen classification) with a dry season from March to June and a wet season from July to February. The average precipitation in the zone is around 1 552 mm year-1 (CAN, 2008).

El clima es A (w2) tropical subhúmedo (clasificación de Köppen), con una estación seca de marzo a junio y una lluviosa de julio a febrero. La precipitación media en la zona es de alrededor de 1 552 mm año-1 (CNA, 2008).

The altitudinal interval de 350 hasta 900 m. Geology is made up by igneous, basaltic, volcanic and sedimentary rocks, all of them from the Miocene (INEGI, 2010; SGM, 2004). Topography is intricate and it gathers sharp edge structures, cliffs and colluvial processes. Previous studies about the genesis of Sierra de Otontepec show that the mountain was formed by volcanic processes (Robin, 1976). The base of the mountain, as well as all the coast valley, is at 220 masl, and was the results of the increment of the continental tectonic plaque in the Oligocene (35 to 23 million years). Soils are inceptisols and alfisols (FAO, 1990).

La altitud tiene un intervalo de 350 hasta 900 m. La geología está representada por rocas ígneas, basálticas, volcánicas y sedimentarias, todas ellas desde el período Mioceno (Inegi, 2010; SGM, 2004). La topografía es intrincada y reúne estructuras de cantos afilados, barrancos y procesos coluviales. Estudios previos sobre la génesis de la Sierra de Otontepec indican que la montaña se formó por procesos volcánicos (Robin, 1976). Su base, al igual que todo el valle costero, está a 220 msnm, y resultó del aumento de la placa tectónica continental en el período Oligoceno (35-23 millones de años). Los suelos son Inceptisoles y Alfisoles (FAO, 1990).

Natural vegetation consists of a semi-deciduous tropical forest, with Quercus oleoides Cham & Schlecht. in the upland areas (SGM, 2004). A 68 hectares (ha) catchment in the Sierra de Otontepec highlands was selected for the study from the great amount of available information.

La vegetación natural es el bosque tropical semideciduo, representado por Quercus oleoides Cham. & Schlecht. en las zonas altas (SGM, 2004). Con base en la gran cantidad de información disponible, se seleccionó una cuenca de 68 ha en las tierras altas de la Sierra de Otontepec.

The catchment was divided in two subzones, the highlands and the lowlands. In the first ones, the selected land use forms 26

Chagoya et al., Información hidrológica, primer paso para diseñar...

were the secondary regeneration forests (SRF), African Star grasslands (Cynodon nlemfuensis Vanderyst var. nlemfuensis) without trees (GWT), and African Star grasslands (C. nlemfluensis) with shrubs of Conostegia xalapensis (Bonpl.) D. Don ex DC) (GS). In the lowlands, the land use that were selected were disturbed Quercus oleoides forests (QF) and Paspalum notatum Flüggé grasslands without trees (NG). Land use characteristics were determined following the methodology used by Chacón et al. (2007).

La cuenca se divide en dos subzonas: las tierras altas y las tierras bajas. En las primeras, los usos de la tierra elegidos fueron los bosques de regeneración secundaria (SRF); pastizales de estrella africana (Cynodon nlemfuensis Vanderyst var. nlemfuensis) sin árboles (GWT); y los pastizales estrella africana (C. nlemfluensis) con arbustos de Conostegia xalapensis (Bonpl.) D. Don ex DC (GS). En las tierras bajas, los usos de la tierra correspondieron a bosques perturbados de Quercus oleoides (QF) y pastizales de Paspalum notatum Flügge sin árboles (NG). Las características de uso del suelo se determinaron con la metodología utilizada por Chacón et al. (2007).

SRF was located at 848 masl with a slope of 40 % and a complex topography. Forest owners indicated that the primary forest was cut and burned in 1980, as a Government policy promoted forest conversion to agriculture. Maize was cultivated for two years, after which, the land was abandoned to regeneration.

Los SRF se localizan a 848 msnm con una pendiente de 40 % y una topografía compleja. Los propietarios de bosques indicaron que la vegetación primaria fue cortada y quemada en 1980, por una política gubernamental que promovía la conversión del bosque a la agricultura. El maíz fue cultivado durante dos años y después la tierra fue abandonada a la regeneración natural.

Three strata can be identified in the forest: trees, shrubs and weeds, and soil covered by a thick litter layer. The number of trees per hectare was 546 with a basal area of 745 m2 ha-1, the average tree height was 8.3 m, and the total canopy area occupied 12 212 m2 ha-1. The more common species were Heliocarpus donnell-smithii Rose ex Donn. Sm. (19 %); Persea spp. (16.2 %), Muntingia calabura L. (13.4 %); Inga spuria Humb. et Bonpl. ex Willd. (12.7 %) and Croton draco Schltdl. & Cham. (9.9 %) et. The number of shrubs per hectare was 2 133 being Turpinia insignis (HBK) Tul. (23.9 %) and C. xalapensis (9.9 %) the most common species.

En el bosque se identifican tres estratos: árboles, arbustos y malezas, y el suelo está cubierto por una gruesa capa de hojarasca. El número de árboles por hectárea fue de 546 con un área basal de 745 m2 ha-1, la altura media del arbolado fue de 8.3 m, y el área total del dosel ocupado 12 212 m2 ha-1. Las especies más comunes fueron Heliocarpus donnell-smithii Rose ex Donn. Sm. (19 %); Persea spp. (16.2 %); Muntingia calabura L. (13.4 %); Inga spuria Humb. et Bonpl. ex Willd. (12.7 %) y Croton draco Schltdl. & Cham. (9.9 %). El número de arbustos por hectárea fue 2 133; las especies más comunes son Turpinia insignis (HBK) Tul. (23.9 %) y C. xalapensis (9.9 %).

GWT were located at 825 masl with a slope of 29 % and complex topography. Cattle farmers indicated that the grasslands are elder than 30 years, dating from the time when the forest was cut and burned and Guinea grass seeds (Panicum maximum Jacq.) were spread to establish pastures. However, this grass was replaced within the last 15 years by C. nlemfluensis. Stocking rates were 0.90 Animal Unit AU ha-1, and had a slow rotational grazing management system (30 days grazing, 60 days release).

El GWT se ubica a 825 msnm con una pendiente de 29 % y una topografía compleja. Los ganaderos revelaron que los pastizales tienen más de 30 años, a partir del momento en el que el bosque fue cortado, quemado y que se dispersaron semillas de pasto de Guinea (Panicum maximum Jacq.) para establecer pastizales. Sin embargo, este fue remplazado dentro de un lapso de 15 años por C. nlemfluensis. Los índices de agostadero fueron de 0.90 de Unidad Animal (UA) ha-1, y tuvieron un sistema de manejo de rotación de pastoreo lento (30 días de pastoreo, 60 días de liberación).

GS was located at 815 masl with a slope of 55 % and complex topography. C. xalapensis shrubs were common in disturbed forest areas, had well developed trunks and dense canopy, and were not grazed by livestock. The number of shrubs per hectare in the Silvopastoral System (SPS) was 516, and their canopy area occupied 3 637 m2 (36.3 %). Shrubs control was manual without agrochemical use. Stocking rates were 0.45 AU ha-1, with slow rotational grazing management.

El GS está en los 815 msnm con una pendiente de 55 % y topografía compleja. Los arbustos de C. xalapensis son comunes en las áreas forestales perturbadas, con troncos bien desarrollados, copas densas y no fueron pastoreados. El número de arbustos por hectárea en el sistema silvopastoril (SPS) fue de 516, y su área de dosel ocupó 3 637 m2 (36.3 %). El control de arbustos se practica de forma manual sin el uso de agroquímicos. Las cargas fueron de 0.45 UA ha-1, con el manejo del pastoreo rotacional lento.

QF was at 715 masl with a slope of 32 %, and a complex topography. Forest characteristics were; 131 trees per hectare, 15.1 m average height, 277 m2 ha-1 basal area, and only one canopy stratum. Interviews with forest owners indicated that this forest was over 50 years old. From the farmers’ points of view, oak trees were a problem, because they are very difficult

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 24-43

El QF se localiza a los 715 msnm con una pendiente de 32 % y topografía compleja. Se caracteriza por reunir un promedio de 131 árboles por hectárea con altura promedio de 15.1 m, área basal de 277 m2 ha-1, y un solo estrato de dosel. Los propietarios de bosques señalaron que la edad de esta comunidad supera los 50 años y que los encinos representan un problema porque es difícil producirlos por abajo del dosel y su crecimiento es muy lento, pero su madera tiene una gran demanda en los mercados locales para postes de cercas, leña y escuadría. A partir de un corte adecuado o por los daños causados por el viento, se aprovecha la oportunidad para introducir los pastizales, y la regeneración secundaria se controla con agroquímicos.

to produce beneath the canopy and they have a slow growth rate, but their wood has a high demand in local markets for fence poles, firewood and lumber. From the right cutting or wind damage, there was an opportunity to introduce grasslands and secondary regeneration is controlled with agrochemicals.

Por último, NG se localiza a los 713 msnm con una pendiente de 36 % y topografía irregular. Los propietarios de pastizales mencionaron que esta hierba “aparece” cuando hay sobrepastoreo, y es muy difícil de erradicar. El pastizal estaba bajo pastoreo continuo por el ganado y los caballos. La carga animal se calculó en 1.5 UA ha-1 .

Experimental design

Finally, NG was located at 713 masl with a slope of 36 % and irregular topography. Grassland owners mentioned that this grass “appears” in this area when it is overgrazed, and it is very difficult to eradicate. This grassland was under continuous grazing by cattle and horses and the stocking rate was calculated as 1.5 AU ha-1.

From the sources variability in the recharge area such as geology, slope grade, land use, colluvial processes and soil type, the basin was divided into two subsections, highlands and lowlands. In each area, several land uses were selected and each one was considered as a case study. Highlands land uses were SRF (24 years old), GWT (>30 years old) and GS (>30 years old). The land uses of the Lowlands were QF (>50 years old) and NG (>15 years old).

Diseño del estudio A partir de la variabilidad de las fuentes en el área de recarga, como la geología, el grado de la pendiente, el uso del suelo, los procesos coluviales y el tipo del suelo, la cuenca se dividió en tierras altas y bajas; dentro de cada una de ellas, se seleccionaron varios usos del suelo, los cuales se consideraron en forma individual, como caso de estudio. Las tierras altas correspondieron a SRF (24 años), GWT (> 30 años) y GS (> 30 años). Las tierras bajas, a QF (> 50 años) y NG (> 15 años).

The measured variables were bulk density, rainfall, throughfall, infiltration rate, surface runoff, and changes in soil moisture. Calculated variables were evapotranspiration, canopy interception and percolation. The hydrological balance in each land use was estimated by the following formula, adapted from Pilbeam et al. (1995):

Las variables medidas fueron densidad aparente, lluvia, escurrimiento, infiltración, escorrentía superficial y cambios en la humedad del suelo. Las variables calculadas fueron evapotranspiración, intercepción del dosel y percolación. El balance hidrológico por uso del suelo se estimó mediante la siguiente fórmula, adaptada de Pilbeam et al. (1995):

R = ET + I + P + R*+∆S

(1)

Where: R = Precipitation (mm) R* = Runoff (mm) ET = Evapotranspiration (mm) I = Canopy interception* (mm) P = Percolation (mm) ∆S = Change in water storage within the soil profile (mm)

(1)

Donde:

* In secondary regeneration forest and Quercus oleoides forest.

R = Precipitación (mm) R* = escorrentía (mm) ET = Evapotranspiración (mm) I = Intercepción por el dosel* (mm) P = percolación (mm) ∆S = Cambio en el almacenamiento de agua en el perfil del suelo (mm)

Precipitation and throughfall Three rustic pluviometers made with recycled and rigid plastic conainer and one standard HOBO® Rain Gauge Data Logger – RG3 pluviometer were used, which were located near the selected land uses. In the case of QF and SRF, throughfall was measured near the runoff plots with eight horizontal pluviometers of 1 m long (Ford and Deans, 1978; Bruijnzeel, 1990; Pilbeam et al., 1995; Wallace et al., 1995; Ward and Elliot, 1995; Hafkenscheid, 2000).

*En la regeneración secundaria del bosque y del bosque de Quercus oleoides.

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Precipitación y percolación

Runoff

Se utilizaron tres pluviómetros rústicos hechos con envases reciclados de plástico rígido y un pluviómetro estándar (HOBO® Rain Gauge Data Logger – RG3), los cuales se colocaron en las inmediaciones de los usos de suelo seleccionados. En el caso de QF y SRF, el escurrimiento se midió cerca de las parcelas de escorrentía con ocho pluviómetros horizontales de 1 m de longitud (Ford y Deans, 1978; Bruijnzeel, 1990; Pilbeam et al., 1995; Wallace et al., 1995; Ward y Elliot, 1995; Hafkenscheid, 2000).

One runoff plot was established in the middle of the slope of each land use type. Runoff plot size was 10 x 20 m (downslope) (from McDonald et al., 2002). In order to stabilize the soil after runoff plot installation, plots were installed one year in advance (May–July 2006). Runoff was then recorded from August 2007 to July 2010. The grasslands without trees and with shrubs were grazed all year round at the same stocking rate and at the same rotation time that the farmers use, with the aim of conserving the existing management system.

Escurrimiento Se estableció una parcela de escorrentía a la mitad de la pendiente de cada tipo de uso de suelo, cuyas dimensiones fueron de 10 x 20 m (pendiente abajo) (McDonald et al., 2002). Para estabilizar el suelo después de la parcela de escorrentía, se instalaron parcelas con un año de antelación, entre mayo y julio de 2006; y de agosto de 2007 a julio de 2010 se registraron los escurrimientos.

The runoffs plots in this kind of land use were frequently damaged by livestock, but were repaired immediately. In order to stop the effect of rainfall inside and outside each one of them, they were delimited with zinc plates that were placed inside the ground at 7.5 cm deep and that protrude over the ground at 7.5 cm high. Each plot was drained to one corner where there was a 10 cm diameter drainpipe. The drainpipe was connected to a series of specially adapted and calibrated plastic drums; the trenches connecting drums were covered to prevent direct rainfall input (Acharya et al., 2007; Acharya et al., 2008).

Los pastizales sin árboles y los pastizales con arbustos fueron pastoreados durante todo el año en la misma proporción y al mismo tiempo de rotación que los agricultores utilizan, con el fin de conservar el sistema de manejo existente.

On September 25th, 2006, a rainstorm was recorded to have precipitated 200 mm of rain in 24 hours. Taking this storm into account, the field equipment was designed with three drums and a multi-slot collection system. The first drum had a capacity of 250 L and passed one eighth of the runoff to the next drum. The second drum had a capacity of 1 600 L and passed one tenth of the runoff to the next drum. Finally, the third drum had a capacity of 20 000 L. This system was designed to record a maximum of 21 850 L or 110 mm of runoff per rainstorm event (Acharya et al., 2007; Acharya et al., 2008).

Las parcelas de escorrentía instaladas en este tipo de uso de suelo se siniestraban con frecuencia debido al ganado, pero se reparaban de inmediato. Con el fin de detener el efecto de la lluvia por dentro o por fuera de cada una de ellas, se les delimitó con láminas de zinc, que se clavaron en el suelo a 7.5 cm de profundidad y sobresalientes por encima del suelo a 7.5 cm de altura. Cada parcela se drenó hacia una esquina donde había tubería de desagüe de 10 cm de diámetro. El tubo de drenaje estaba conectado a una serie de tambores de plástico especialmente adaptados y calibrados; las zanjas que conectaban a los tambores estaban cubiertas, para evitar la entrada directa de luvia (Acharya et al., 2007; Acharya et al., 2008).

Infiltration Infiltration rates were measured by the double ring method (Anderson and Ingram, 1993; Ward and Elliot, 1995) in areas near the runoff plots when soil was at field capacity (wet season: July – December). Five sites were randomly selected and the infiltration rate was calculated in each land use with the Kostiakow equation:

El 25 de septiembre de 2006 se registró una tormenta con una precipitación de 200 mm en 24 horas; por ello se diseñó un sistema de recolección multi-ranura con tres tambores. El primero tenía una capacidad de 250 L y a través del mismo se pasaba una octava parte del líquido para el próximo tambor. La capacidad del segundo era 1 600 L y conducía un décimo de la ecorrentía para el tercer tambor, cuya capacidad era de 20 000 L. El sistema se diseñó para registrar un máximo de 21 850 L o 110 mm de escurrimiento por tormenta (Acharya et al., 2007; Acharya et al., 2008).

I = atb Where: I = Accumulated infiltration t = Accumulated time (a) y (b) = Soil parameters (Henríquez y Cabalceta, 1999) In GS, infiltration tests were developed under the shrub canopy and in open areas (four tests in each area).

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Infiltración

Bulk density

Las tasas de infiltración se midieron utilizando el método del anillo doble (Anderson e Ingram, 1993; Ward y Elliot, 1995) en las zonas vecinas a las parcelas de escorrentía, cuando el suelo estaba a capacidad de campo (temporada de lluvias: julio - diciembre). Fueron seleccionados al azar cinco sitios, y la tasa de infiltración se calculó en cada uso de la tierra con la ecuación Kostiakow: I = atb

The open bag method was used to determine soil bulk density due to the high content and size of rocks and gravel (USDA, 1999). Twenty replicate samples were taken in each land use, except grasslands and shrubs (GS) where 15 samples were collected under canopy and in open areas.

Evapotranspiration and drainage Due to the stoniness of the soils it was not possible to install vertical soil moisture sensors. Therefore, soil pits were excavated and the ECH2O – Decagon© sensors were installed horizontally in a small hole in the pit wall at three depths; 15, 45 and 75 cm. Each hole was carefully filled after the analysis. Soil moisture was measured every 2 hours and information was stored in a datalogger (ECH2O Decagon©). Changes in soil moisture profile were calculated every 24 hrs. Evapotranspiration and percolation were calculated from changes in soil moisture content with the following equations (Klaij and Vachaud, 1992):

Donde: I = Infiltración acumulada t = Tiempo acumulado (a) y (b) = Parámetros del suelo (Henríquez y Cabalceta, 1999) La prueba de infiltración (GS), se desarrolló bajo el dosel de arbustos y en áreas abiertas (cuatro pruebas en cada área).

Densidad aparente

Dry season (from March to June) El método de la bolsa abierta se utilizó para determinar la densidad aparente del suelo, debido al alto contenido y tamaño de las rocas y grava (USDA, 1999). Veinte muestras replicadas se tomaron en cada uso del suelo, excepto los pastizales y arbustos (GS) donde se obtuvieron 15 muestras cada una bajo el dosel y en áreas abiertas.

ET = Som (t) - Som (t + Δt) Wet season (from July to February)

ET = Pr - R - I + Som (t) - Som (t + Δt) - K (θa) Δt

Evapotranspiración y drenaje

Percolation

Debido a la pedregosidad de los suelos, no fue posible colocar sensores verticales de humedad del suelo ECH2O - Decagon©. Por lo tanto, se excavaron calicatas y los sensores ECH2O Decagon© se instalaron horizontalmente en un pequeño agujero en el muro del hoyo a tres profundidades: 15, 45 y 75 cm. Cada orificio se llenó cuidadosamente después del análisis. La humedad del suelo se midió cada 2 h y la información se almacenó en un record de datos ECH2O Decagon©. Los cambios en el perfil de humedad del suelo se calcularon cada 24 h. La evapotranspiración y la percolación se determinaron a partir de los cambios en el contenido de humedad del suelo con las siguientes ecuaciones (Klaij y Vachaud, 1992):

P = Srm (t) - Srm (t + Δt) Where: ET = Evapotranspiration Som(t) = Water stored in soil profile from surface o to the maximum root depth m in a Δt period Pr = Precipitation R = Runoff I = Canopy interception P = Percolation K(θa) Δt = Unsaturated hydraulic conductivity Srm(t) = Moisture stored in the layer from the maximum rooting depth m to the maximum depth of soil moisture measurements r in a Δt period

Estación seca (de marzo a junio)

ET = Som (t) - Som (t + Dt)

Spring flow measurement

Temporada de lluvias (de julio a febrero)

The land uses considered in this study were located at the base of the Recharge Area (RA); the presence of springs that provide water to the low lands was recognized. By constructing rustic infrastructure, the flow was measured from July, 2006 to Mayo,

ET = Pr - R - I + Som (t) - Som (t + Δt) - K (θa) Δt

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Percolación

2010. Flow was recorded in L seg-3 or m seg-1 andand volumetric flow was determined by the time it takes to release a particular amount of water (Villon, 2002) with the following formula:

P = Srm (t) - Srm (t + Δt) Donde:

Q = V/t

ET = Evapotranspiración Som (t) = Agua almacenada en el perfil del suelo desde la superficie o a la máxima m profundidad de la raíz en un lapso de tiempo Δt Pr = Precipitación R = Escorrentía I = Intercepción del dosel P = Percolación K(θa) Δt = Conductividad hidráulica no saturada Srm (t) = Humedad almacenada en la capa de la profundidad máxima de enraizamiento m a la profundidad máxima de las mediciones de humedad del suelo r en un tiempo Δt

Where: Q = Base water flow (L seg-1) V = Volume of water (L) t = Time (seconds)

Statistical analyses Bulk density and infiltration rate results were analyzed by a paired t-test using the software InfoStat Version 1 (InfoStat, 2004).

Results and Discussion Soil description

Medición de flujo de manantiales

The study area is found in the mountain highlands at 700-850 masl and soil profile descriptions were made according to the FAO (1990) methodology. The summary of the soil profile descriptions, bulk density and double ring infiltration tests are shown in Tables 1a and 1b.

En la base de la zona de recarga (RA) se ubicaron los usos del suelo en estudio; se reconoció la presencia de manantiales que abastecen a las comunidades de las tierras bajas. Mediante la construcción de infraestructura rústica se midió su flujo de julio de 2006 a mayo de 2010. El flujo se registró en L seg-3 o m seg-1, y se calculó el flujo volumétrico medido por el tiempo que se tarda en liberar una cantidad precisa de agua (Villon, 2002) con la siguiente fórmula:

It is worth-noting that the underground water recharge zone consists of extrusive alkaline-basaltic lava (Robin, 1976), and that during the cooling process of this material, deep creeks developed in the rock, a situation that favors erosion and porosity, and thus, water infiltration. Thus, it is probable that the rock bed of the subsoil in the study area is porous and permeable, which could limit soil saturation and generate a fast drainage (Smith, 2004; UNESCO, 2006). In fact, basalt aquifers tend to generate low runoff in rainfall events, either in low-intensity long-duration winter storms, or short-duration high-intensity summer thunderstorms (Stephenson and Zuzel, 1981). Additionally, underground runoff is common in volcanic soils with steep slopes and colluvial processes (Weiler et al., 2005).

Q = V/t Donde: Q = Caudal de agua base (L seg-1) V = Volumen de agua (L) t = Tiempo (segundos)

Análisis estadísticos

Bulk density results indicated that, soils under grasslands without trees showed statistical difference (p<0.050) in comparison with soils under forest or grasslands and shrubs; 1.18d, 1.17c, 0.97a, 0.99b, and 0.99b g cm-3 for GWT, NG, SRF, QF and GS, respectively. These results show a similar tendency at the results mentioned by McGinty et al., (1979), Weerts (1991), Yates et al. (2000) and Taddese et al. (2002).

Los resultados de densidad y velocidad de infiltración a granel fueron analizados por una t-test y se utilizó el software InfoStat Versión 1 (InfoStat, 2004).

Resultados y Discusión Características del suelo

Infiltration results indicated statistical difference (p<0.050) between grasslands without trees, and forest and grasslands and shrubs; 0.99c, 0.56c, 11.15a, 14.1a, 7.82b cm h-1 by GWT, NG, SRF, GS, and QF, respectively (Table 2). This tendency is similar to data reported by Yates et al. (2000), Schultz et al. (2004) and Zimmermann et al. (2006). The large differences between SRF, GS, QF and GWT, NG were likely due to a

La zona de trabajo de campo se localiza en las tierras altas de montaña a 700-850 msnm, y las descripciones de perfiles de suelos se hicieron de acuerdo a la metodología de FAO (1990). El resumen de las descripciones de los perfiles de suelo, densidad aparente y pruebas de infiltración de doble anillo se muestran en los cuadros 1a y 1b. 31

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Cuadro 1a. Descripción del perfil del suelo, densidad aparente y tasa de infiltración en los tres usos de suelo localizados en la parte alta de la zona de recarga hídrica Sierra de Otontepec, Norte de Veracruz, 2008. Table 1a. Description of the soil profile, bulk density and infiltration rate in the three land uses located in the highlands of the water recharge zone of Sierra de Otontepec, North of Veracruz, 2008. Uso de suelo Bosque en regeneración secundaria

Pasturas sin árboles

Pasturas + Arbustos de C. xalapensis

Altitud msnm

848

805

779

Grado de pendiente en el sitio %

40 (compleja)

29 (compleja)

55 (compleja)

Cobertura Vegetal %

> 80 (hojas y mulch)

> 80 (pasturas)

> 80 (arbustos y pasturas)

Material Parental

Depósitos Coluviales de Lava Basáltica

Tipo de Suelo (USDA 1998)

Inceptisol

Evidencia de Erosión

Ninguna

Profundidad Suelo (cm)

> 100

> 90

Tipo de drenado

bien drenado

Profundidad (cm)

Color (Munsell)

7.5YR2.5/3

7.5YR4/4

5YR3/2

Textura

Arcilloso - Limoso

Franco-arcillo-arenosos

37.84 28.16 34.00

39.84 32.16 28.00

47.84 28.16 24.0

6.29

6.74

6.23

Materia orgánica %

3.8

5.09

5.56

Presencia de fragmentos de roca %

- 40

15 – 40

Estructura del suelo

Bloques Sub- angulares

Consistencia Húmeda

Muy friable

Friable

Muy Friable

Espacio Intersticial

Común

Abundancia de raíces

Común

Algunas

Común

Densidad Aparente (g cm-3)

0.97a

1.18d

0.99b

Tasa de Infiltración (cm h-1)

11.15a

0.99c

14.1a

Características Horizonte A

Arena % Arcilla % Limo %

Pruebas de Suelo

Letras distintas indican diferencia estadística (p<0.050). Different letters are equivalent to a satistical difference (p<0.050).

Chagoya et al., Información hidrológica, primer paso para diseñar...

Cuadro 1b. Descripción del perfil del suelo, densidad aparente, tasa de infiltración en los tres usos de suelo localizados en la parte baja de la zona de recarga hídrica. Sierra de Otontepec, Norte de Veracruz, 2008. Table 1b. Description of the soil profile, bulk density and infiltration rate in the three land uses located in the lowlands of the water recharge zone of Sierra de Otontepec, North of Veracruz, 2008. Usos de suelo Bosque Perturbado de Quercus oleoides

Pastizal de Paspalum spp sin árboles

Altitud msnm

715

713

Grado de pendiente en el sitio %

32 compleja

36 lineal

Cobertura vegetal %

> 80

> 90

Material parental

Depósitos Coluviales, Lava basáltica

Tipo de suelo (USDA 1998)

Inceptisol

Alfisol

Evidencia de erosión

Ninguna

Profundidad del suelo (cm)

> 95

Tipo Drenaje

Bien drenado

Profundidad (cm)

Color (Munsell)

7.5YR2.5/2

7.5 YR3/3

Textura

Franco-arcillo-arenosos

47.84 26.16 26.0

45.84 32.16 22.0

6.74

6.49

Materia orgánica %

4.21

4.55

Presencia de fragmentos de roca %

40 - 80

2–5

Estructura del suelo

Bloques granulares y sub angulares

Consistencia Húmeda

Friable

Espacio Intersticial

Común

Abundancia de raíces

Común

Densidad aparente (g cm-3)

0.99b

1.17c

Tasa de Infiltración (cm h-1)

7.82b

0.56c

Características del Horizonte A

Arena % Arcilla % Limo %

Pruebas de suelo

Letras distintas indican diferencia estadística (p<0.050). Different letters are equivalent to a satistical difference (p<0.050).

Es importante destacar que la zona de recarga del agua subterránea es de lava basáltica alcalina extrusiva (Robin, 1976), y que, durante el proceso de enfriamiento de este material, las fisuras profundas se desarrollan en la roca, situación que favorece su erosión y la porosidad y, por lo tanto, la infiltración del agua. Es probable, entonces, que el lecho de roca del subsuelo en el área de trabajo de campo sea porosa y permeable, lo que podría impedir la saturación del suelo y generar un

higher percentage of rocks throughout the soil profile (Farvolden, 1963), and the presence of deep roots from trees and shrubs (Bergkamp, 1998).

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 24-43

rápido drenaje (Smith, 2004; UNESCO, 2006). De hecho, los acuíferos de basalto tienden a generar baja escorrentía en eventos de precipitación, ya sea en las tormentas de invierno de larga duración de baja intensidad, o las tormentas de verano de alta intensidad y corta duración (Stephenson y Zuzel, 1981). Además, el escurrimiento subterráneo es común en suelos volcánicos con pendientes pronunciadas y procesos coluviales (Weiler et al., 2005).

Precipitation

Los resultados de la densidad aparente indican que los suelos bajo pastizales sin árboles mostraron diferencia estadística (p <0.050) en comparación con los suelos bajo bosques o pastizales y arbustos (1.18d, 1.17c, 0.97a, 0.99b y 0.99b g cm-3 para GWT, NG, SRF, QF y GS, respectivamente), mismos que siguen una tendencia similar a los obtenidos por McGinty et al. (1979), Weerts (1991), Yates et al. (2000) y Taddese et al. (2002).

Historically (1971 – 2000) the mean rainfall in the study zone was 1 675 mm (CAN, 2008). However, in 2007 the impact of hurricanes “Dean” (date: 22/08/2007, Saffir/Simpson rank: 2, total rain: 301 mm in 25 hours, and maximum rain rate: 450 mm h-1) and “Lorenzo” (date: 27/09/2007, Saffir/Simpson rank: 1, total rain: 182 mm in 26 hours, and maximum rain rate: 180 mm h-1) and tropical storms Number 28 (date: 02/09/2007, total rain: 69 mm in 22 hours, and maximum rain rate 140 mm h-1) and Number 29 (date 03/09/2007, total rain: 102 mm in 14 hours, and maximum rain rate 120 mm h-1) generated an irregular rainfall season with high precipitation in August and September 2007.

Rainfall was recorded from June 2006 until July 2010. Total annual rainfall was calculated from June to May of the next year, with the aim to follow the natural rainfall cycle. Rainfall records were: 1 617 mm in 2006-2007; 1 989 mm in 2007-2008; 1 641 mm in 2008-2009 and 1 458 in 2009-2010 and their distribution every month are shown in Figure 1.

Los datos de infiltración indican diferencia estadística (p <0.050) entre los pastizales sin árboles y los bosques con pastizales y arbustos (0.99c, 0.56c, 11.15a, 14.1a, 7.82b cm h-1 para GWT, NG, SRF, GS, y QF, respectivamente) (Cuadro 2). Dicho comportamiento se acerca a los datos de Yates et al. (2000), Schultz et al. (2004) y Zimmermann et al. (2006). Las grandes diferencias entre SRF, GS, QF y GWT, NG responden, probablemente, a un mayor porcentaje de rocas a lo largo del perfil del suelo (Farvolden, 1963), y la presencia de raíces profundas de los árboles y los arbustos (Bergkamp, 1998).

Cuadro 2. Capacidad de infiltración (cm h-1) a dos profundidades (0-5 cm y 45-50 cm) en una zona de recarga localizada en la Sierra de Otontepec, al norte del estado de Veracruz, México. Table 2. Infiltration capacity (cm h-1) at two depths (0-5 cm and 45-50 cm) in a recharge zone area located in the Sierra Otontepec, Northern Veracruz state, Mexico. Capacidad de infiltración Uso del suelo

(cm h-1) 0-5 cm

45-50 cm

Bosque de regeneración secundaria

5.99

2.64

Bosque de Quercus

5.32

4.86

Pastizales con arbustos

1.25

0.29

Pastizales nativos

2.33

0.29

Pastizales de Cynodon nlemfuensis

1.21

0.09

Fuente: Sandoval (2010). Source: Sandoval (2010).

Precipitación

Soil moisture

La lluvia se registró a partir de junio de 2006 hasta julio de 2010. La precipitación anual total se calculó desde junio y hasta mayo del siguiente año, con el objetivo de seguir el ciclo natural de la lluvia. Los registros fueron: 1 617 mm en 2006-2007, 1 989 mm de 2007 a 2008, 1 641 mm de 2008 a 2009 y 1 458 de 2009-2010 y su distribución se muestra a continuación (Figura 1).

Total annual soil moisture changes were calculated from August 2007 to July 2010. The different land uses exhibited similar soil moisture performance. For example, soil moisture at 15 cm depth had greater variability than at 45 and 75 cm, possibly due to the uptake and evaporation behavior caused by roots. The most stable soil moisture was observed at 75 cm deep, which

Chagoya et al., Información hidrológica, primer paso para diseñar...

Figura 1. Distribución de la lluvia durante el periodo 2006-2010 en una zona de recarga de La Sierra de Otontepec, norte de Veracruz, México. Figure 1. Rainfall distribution during four periods (since 2006 to 2010) in a recharge area located in the Sierra Otontepec, Northern of Veracruz, Mexico. Históricamente (1971 - 2000) la precipitación media en la zona de estudio es de1 675 mm (CNA, 2008). Sin embargo, en 2007 el impacto de los huracanes Dean (22 de agosto de 2007, de Saffir / Simpson clase 2, luvia total de: 301 mm en 25 h, y tasa máxima de lluvia: 450 mm h -1) y “Lorenzo” (27 de septiembre de 2007, de Saffir / Simpson clase 1, lluvia total: 182 mm en 26 h y tasa máxima de lluvia: 180 mm h-1) y las tormentas tropicales Número 28 (9 de febrero de 2007), lluvia total: 69 mm en 22 h, y máxima velocidad: 140 mm h-1) y Número 29 (3 de septiembre de 2007), lluvia total: 102 mm en 14 h, y máxima intensidad de lluvia: 120 mm h-1) generaron una precipitación irregular, pues la temporada se caracterizó por altas precipitaciones en agosto y septiembre de 2007.

might be explained by the fact that plant roots seldom reached this depth. Additionally, in all the cases and at all depths excess soil moisture drained over a short-time (24 hours), even after high intensity storms. This means that soils under study showed an extraordinary capacity to transport water through the soil profile, regardless of the land use. Figure 2 shows the soil moisture behavior during the strongest meteorological event recorded during the study time (Hurricane “Dean” Saffir/Simpson rank 2).

Hidrological balance The information recorded and calculated was used to calculate the hydrological balances of each land use during three periods (August 2007 – July 2008, August 2008 – July 2009, and August 2009 – July 2010) (Table 3a-e).

Humedad del suelo Las modificaciones anuales de humedad del suelo fueron calculadas de agosto a julio de 2007 a 2010. Los diferentes usos del suelo exhiben un rendimiento similar de este parámetro. Por ejemplo, a los 15 cm de profundidad hubo mayor variabilidad que la registrada a los 45 y 75 cm, posiblemente debido al

The hydrological balances indicate that runoff was scarce in all land uses, 26, 12, 63, 17, and 18 mm for SRF, GS, GWT, NG, and QF, respectively. This tendency is similar to the findings

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Figura 2. Comportamiento de la humedad del suelo en cinco usos del suelo localizados en una zona de recarga durante el impacto del durante el huracán Dean (22 de agosto 2007). Figure 2. Soil moisture behavior in five land uses located in a recharge zone during the impact of the Hurricane Dean (August 22th, 2007).

comportamiento de absorción y evaporación causado por las raíces. El valor más estable se observó a los 75 cm, lo que pudiera responder a que rara vez dichas estructuras llegaban tan abajo.

reported in Oaxaca, Mexico, by Martínez and López (2001), and in the Blue Mountains of Jamaica by McDonald et al. (2002). This is probably due to the interaction among soil cover, vegetation roots, microtopography, soil characteristics and the

Chagoya et al., Información hidrológica, primer paso para diseñar...

Además, en todos los casos y en todas las profundidades, el exceso de humedad drena durante un tiempo corto (24 h), incluso después de tormentas intensas. Esto significa que los suelos estudiados mostraron una extraordinaria capacidad para el transporte de agua a través del perfil del suelo, independientemente del uso de la tierra. La Figura 2 muestra el comportamiento de la humedad del suelo durante el fenómeno meteorológico más fuerte registrado en el tiempo de estudio (el huracán Dean, clase de Saffir/Simpson 2).

presence of soil macropores (Bergkamp, 1998; Scherrer and Naef, 2003; Weiler and Naef; 2003). Total evapotranspiration calculated during these three years was higher in QF, SRF and NG, than in GS and GWT, 1 716, 1 384, 1 723, 1 166 and 1 283 mm, respectively. These results are similar to the information reported by Carbon et al. (1982), Hodnett et al. (1995), Jipp et al. (1998), Waterloo et al. (1999), Calder (2007) and Calder et al, (2007). Finally, balances showed that forests and Native Grasslands percolated less water than introduced grasslands, 1 707, 2 486, 2 401, 3 270, and 3 518 mm by QF, SRF, NG, GWT and GS, respectively. These results are in agreement with Bosch and Hewlett (1982), Carbon et al. (1982), Bruijnzeel (1990), Waterloo et al. (1999), Kaimowitz (2005), Van der Salm et al. (2006) and Calder et al. (2007).

Balances hídricos La información registrada y calculada se utilizó para estimar los balances hídricos de cada uso del suelo para tres períodos (agosto 2007 a julio 2008, agosto 2008 a julio 2009 y agosto 2009 a julio 2010) (Cuadro 3).

Cuadro 3. Balance hídrico en cinco tipos de uso de suelo durante tres periodos* en la Sierra de Otontepec, norte de Veracruz, México. Table 3. Hydrological balance in five land uses during three periods* in Sierra de Otontepec, Northern Veracruz, Mexico. a) Bosque con Regeneración Secundaria (SRF) a) Secondary Regeneration Forest (SRF) Periodo*

Parámetro

Total

2007-2008

2008-2009+

2009-2010++

(Tres años)

Intercepción del dosel (mm)

403

106

132

641

Lluvia neta (mm)

2 019

1 087

2 117

5 223

Escorrentía (mm)

ET (mm)

448

505

431

1 384

Cambios en la humedad del suelo (mm)

431

392

504

1 327

1 119

190

1 177

2 486

Percolación (mm)

b) Pastizales con arbustos (GS) b) Grasslands with shrubs (GS) Parámetro

Periodo*

Total

2007-2008

2008-2009

2009-2010

(Tres años)

Intercepción del dosel (mm)

N/D

Lluvia neta (mm)

2 417

1 193

2 229

5 839

Escorrentía (mm)

ET (mm)

342

406

418

1 166

Cambios en la humedad del suelo (mm)

320

351

472

1 143

Percolación (mm)

1 746

436

1 336

3 518

Continúa Cuadro 3...

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 24-43

Continuación Cuadro 3... c) Pastizales sin árboles (GWT) c) Grasslands without trees (GWT) Parámetro

Periodo* 2007-2008

2008-2009

Intercepción del dosel (mm)

N/D

Lluvia neta (mm) Escorrentía (mm)

Total 2009-2010

(Tres años)

N/D

2 416

1 193

2 229

5 838

ET (mm)

400

445

438

1 283

Cambios en la humedad del suelo (mm)

368

365

489

1 222

1 607

373.

1 290

3 270

Percolación (mm)

d) Pastizales nativos (Paspalum spp.) (NG) d) Native grasslands (Paspalum spp.) (NG) Parámetro

Periodo*

Total

2007-2008

2008-2009+

2009-2010++

(Tres años)

N/D

Lluvia neta (mm)

2 388

1 164

2 159

5 711

Escorrentía (mm)

ET (mm)

581

565

577

1 723

Cambios en la humedad del suelo (mm)

487

479

604

1 570

Percolación (mm)

1 313

120

968

2 401

Intercepción del dosel (mm)

e) Bosque perturbado de Quercus oleoides (QF) e) Disturbed Quercus oleoides forest(QF) Parámetro

Periodo*

Total

2007-2008

2008-2009+

2009-2010++

(Tres años)

Intercepción del dosel (mm)

180

227

502

Lluvia neta (mm)

2 121

1 027

1 934

5 082

Escorrentía (mm)

ET (mm)

578

657

481

1 716

Cambios en la humedad del suelo (mm)

563

523

555

1 641

Percolación (mm)

974

-153

886

1 707

*12 meses de agosto a julio; * = año “Niño” (año seco); ** = año “Niña” (año lluvioso). * 2 months from August to July; * = “Niño” year (dry year); ** = “Niña” year (wet year).

Chagoya et al., Información hidrológica, primer paso para diseñar...

Spring flow measurement

Los balances hidrológicos indican que el escurrimiento fue escaso en todos los usos de la tierra, 26, 12, 63, 17, y 18 mm para la SRF, GS, GWT, NG, y QF, respectivamente. Esta tendencia es similar a los resultados en Oaxaca, México de Martínez y López (2001), y en las Montañas Azules de Jamaica de McDonald et al. (2002). Esto se debe, probablemente, a la interacción entre la cobertura del suelo, las raíces de la vegetación, la microtopografía, las características del suelo y la presencia de macroporos en él (Bergkamp, 1998; Scherrer y Naef, 2003; Weiler y Naef, 2003). La evapotranspiración total expresada en los tres años fue mayor en QF, SRF y NG, de GS y GWT, i.e., 1 716, 1 384, 1 723, 1 166 y 1 283 mm, respectivamente. Estos datos son similares a lo registrado por Carbon et al. (1982); Hodnett et al. (1995), Jipp et al. (1998), Waterloo et al. (1999), Calder (2007) y Calder et al. (2007).

Springs that supply communities were identified at 650 masl. Their mean flows at the end of the dry season (May) were 4.52, 4.74, 4.05 and 4.8 L second-1 in 2006-2007, 2007-2008, 2008-2009, 2009-2010 periods, respectively. When these flows were divided among the total population (2 072 inhabitants) each citizen received between 160 and 200 L day-1 (Table 4). However, this amount is lower than the 250 L inhabitants-1 day-1 referred to by the Ley del Agua en México (Law of Water in México), to fulfill basic domestic requirements (CNA 2008). Figure 3 shows spring measurements during four periods (from June to May each one); for 2006-2007 1 617 mm were obtained; in 2007-2008, 1 989 mm; in 2008-2009, 1 641 mm and finally, in 2009-2010, 1 458 mm. In this graphic it is clear that spring flows at the end of the dry season (May) were similar in the four periods, even though the amount of rainfall (mm) recorded in these periods was different.

Por último, los datos de balance mostraron que los bosques y pastizales nativos se extienden en terrenos con menos agua que los pastizales introducidos (1 707, 2 486, 2 401, 3 270 y 3 518 mm por QF, SRF, NG, GWT y GS, respectivamente). Lo anterior coincide con las cifras consignadas por Bosch y Hewlett (1982), Carbon et al. (1982), Bruijnzeel (1990), Waterloo et al. (1999), Kaimowitz (2005), Van der Salm et al. (2006) y Calder et al. (2007).

This information generates several questions about the amount of rain and percolation water to recharge the aquifer, for example; how much percolation is needed to fulfill the subsoil in the recharge area? If Secondary Regeneration forest recorded less percolation than grasslands, this amount impacts in the spring flow? Or is it enough to reload the aquifer? In addition, if the base flow in May is around 5 L per second it

Medición de flujo de los manantiales Los manantiales que abastecen a las comunidades se identificaron a 650 msnm. Sus caudales medios al final de la estación seca (mayo) fueron 4.52, 4.74, 4.05 y 4.8 L segundo-1 en 2006-2007, 2007-2008, 2008-2009, 2009-2010. Cuando se dividieron estos flujos entre la población total (2 072 habitantes) cada ciudadano recibió entre 160 y 200 L hab -1 día -1(Cuadro 4).

Cuadro 4. Medición del flujo de manantiales al final de la estación seca (mayo) durante cuatro periodos (2006-2007, 2007-2008, 2008-2009 y 2009-2010) en la Sierra de Otontepec, norte de Veracruz, México. Periodo (de junio a mayo cada uno)

Indicador

2006-2007

2007-2008

2008-2009

2009-2010

1 617

1 989

1 641

1 458

4.52

4.74

4.05

4.82

390 528

409 536

349 920

416 448

188.5

197.65

168.9

200.1

Lluvia (mm) Flujo de manantiales en mayo (L segundo ) -1

Flujo de manantiales in 24 h (L) Disponibilidad de agua/ habitante (2 072 habitantes en total) (L día-1)

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Table 4. Springs flow measurement at the end of the dry season (May) during four periods (2006–2007, 2007–2008, 2008–2009 and 2009–2010) in Sierra de Otontepec, Northern Veracruz, Mexico. Indicator Rainfall (mm)

Period (from June to May each one) 2006-2007

2007-2008

2008-2009

2009-2010

1 617

1 989

1 641

1 458

4.52

4.74

4.05

4.82

390 528

409 536

349 920

416 448

188.5

197.65

168.9

200.1

Spring flow in May (L second ) -1

Spring flow in 24 hours (L) Water availability/ inhabitant (2 072 inhabitants in total) (L day-1) Sin embargo, esta cantidad es inferior a los 250 L hab-1 día-1 mencionado por la Ley del Agua en México, para cumplir con los requisitos básicos domésticos (CNA, 2008). La Figura 3 muestra mediciones de primavera durante cuatro períodos (de junio a mayo de cada uno), para 2006-2007 se obtuvo 1 617 mm, en 2007-2008 1 989 mm, en 2008-2009 1 641 mm y finalmente en 2009-2010 1 458 mm. En esta gráfica es claro que los flujos de manantiales al final de la estación seca (mayo) fueron similares en los cuatro períodos, pero la cantidad de lluvia (mm) registrada en estos lapsos fue diferente.

means that the total amount of water released in one year, taking in account only the base flow, is around 158 000 000.00 L. If the recharge area has 68 hectares, mathematically, 230 mm year-1 by percolation are needed to support the base flow. The excess of percolated water is released by peak flows during the storms. In this case the geology of the aquifer regulates the amount of water released after the storms and maintains the base flow during the next months.

Figura 3. Flujo volumétrico del manantial durante cuatro periodos (de junio a mayo cada uno) en la Sierra de Otontepec, norte de Veracruz, México. Figure 3. Hydrological balance measured during four periods (June to May) in Sierra de Otontepec, Northern Veracruz, Mexico.

Chagoya et al., Información hidrológica, primer paso para diseñar...

Esta información da lugar a varias preguntas acerca de la cantidad de lluvia y la percolación del agua para recargar el acuífero; por ejemplo: ¿cuánta percolación se necesita para saturar con el subsuelo en la zona de recarga? Si los bosques de regeneración secundaria registran menos percolación que los pastizales, ¿esta cantidad impacta en el flujo de los manantiales? o ¿es suficiente para recargar el acuífero? Además, si el flujo de base del mes de mayo es de alrededor de 5 L segundo-1 significa que la cantidad total de agua liberada en un año, únicamente a partir del flujo de base, es de alrededor de 158 000 000 L. Si el área de recarga cuenta con 68 hectáreas, matemáticamente, se necesitan 230 mm año-1 por percolación para apoyar el flujo base. El exceso de agua filtrada es liberado por los flujos máximos durante las tormentas. En este caso, la geología del acuífero regula la cantidad de agua liberada después de las tormentas y mantiene el flujo base durante los próximos meses.

Conclusions The hydrological data presented generates necessary information to be taken into account in the construction of a local scheme of PHES in the study basin. It is not feasible to propose an increment in the aquifer base flow by changing grasslands to forest, as the land uses located in the groundwater recharge zone during the period of study generate appropriate hydrological ecosystem services. It is suggested that forest conservation needs to be supported, but not as the ecosystem that percolates more water, but as the land use most likely to maintain good and stable hydrological services on the long run. Grassland management is more vulnerable to rapid change in response to changes in the farmers’ socioeconomic situations. Hydrological results indicate that the current water supply to lowland water users is at its maximum supply. This implies that water use needs to be regulated and distributed more efficiently, rather than relying on its increasing availability.

Conclusiones

The application of a local PSEH policy is part of a more ambitious plan to face the water supply problem revealed by the populations. This strategy mush take into account several actions such as the protection of the underground water recharge zone, the construction of an efficient hydraulic infrastructure, the improvement of the local organization and the demographic growth control.

Los datos hidrológicos presentados conducen a información necesaria para la construcción de un esquema local del PSAH en la cuenca de captación en la que se realizó el estudio. No es factible proponer un aumento en el caudal de base del acuífero y cambiar pastizales por bosques, pues los usos de suelo ubicados en la zona de recarga del agua subterránea durante el período de trabajo generan servicios ambientales hidrológicos satisfactorios. Se propone que la conservación de los bosques debe ser apoyada, pero no como el ecosistema en el que se infiltra más agua, sino como el uso del suelo más cercano a mantener buenos y estables servicios hidrológicos en el largo plazo. La gestión de los pastizales es más vulnerable a los cambios rápidos en respuesta a las modificaciones en la situación socioeconómica de los agricultores. Los resultados hidrológicos indican que el suministro de agua corriente a los usuarios del agua de las tierras bajas está en su máximo nivel. Esto implica que el aprovechamiento del vital líquido debe ser regulado y distribuido de manera más eficiente, en lugar de basarse en el aumento de la disponibilidad. La aplicación de una política PSAH local es parte de un plan más complejo para enfrentar el problema de abastecimiento de agua informado por las comunidades. Esta estrategia debe tener en cuenta varias acciones como la protección de la zona de recarga de aguas subterráneas, la construcción de infraestructura hidráulica eficiente, la mejora de la organización local y el control del crecimiento demográfico.

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 24-43

Conflicto de intereses

Conflict of interests

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

The authors declare no conflict of interests.

Contribución por autor

Contribution by author

Jorge Luis Chagoya Fuentes: ejecución de la investigación, captura de datos y análisis estadístico;Carlos Mallén Rivera: conceptualización, estructuración, corrección y edición del manuscrito; Morag A. McDonald: formulación, planeación y desarrollo de la investigación; Francisco Jiménez Otarola: formulación, planeación y desarrollo de la investigación; Muhammad Akbar Ibrahim: análisis estadístico, ajuste de los modelos probados; Lourdes Velázquez-Fragoso: análisis de resultados, revisión del manuscrito e incorporación de correcciones; Francisco Becerra-Luna: revisión técnica del texto y análisis biblográfico.

Jorge Luis Chagoya Fuentes: research study, data organization and statistical analysis; Carlos Mallén Rivera: concept, structuring, correction and editing of the manuscript; Morag A. McDonald: organization, planning and development of the research study; Francisco Jiménez Otarola: organization, planning and development of the research study; Muhammad Akbar Ibrahim: statistical analysis and fitting of the proved models; Lourdes Velázquez-Fragoso: data analysis, review and correction of the manuscript; Francisco Becerra-Luna: technical review of the manuscript and bibliographical analysis.

Acknowledgements

Agradecimientos

The authors would like to express their gratitude to PhD. Sampurno Bruijnzeedl, PhD. Andreas Nieuwenhuyse, M. Sc. Ney Ríos and to the support team of the Unidad de Ganadería y Manejo Ambiental of CATIE, Costa Rica, for their great advice. To the members of the School of the Environment and Natural Resources of Bangor University, United Kingdom, for their guidance. To the Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP), the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), the Fundación Produce de Veracruz and the Comisión Nacional Forestal (Conafor) por their financial support which was basic. To Ing. Jesús Zenil Méndez, Presidente Municipal of Tepetzintla, for his ambition to face a political problem under a scientific viewpoint. And finally, to Alberto de la Cruz and Loreto de la Cruz for their kind help during field work and data capture.

Los autores desean expresar su agradecimiento al PhD. Sampurno Bruijnzeedl, al PhD. Andreas Nieuwenhuyse, al M. Sc. Ney Ríos y al cuerpo de apoyo de la Unidad de Ganadería y Manejo Ambiental del CATIE, Costa Rica, por su invaluable asesoría. A los miembros de la School of the Environment and Natural Resources de Bangor University, Reino Unido de la Gran Bretaña, por su orientación. Al Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (NIFAP), al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), a la Fundación Produce de Veracruz y a la Comisión Nacional Forestal (Conafor) por su apoyo financiero, que fue fundamental. Al Ing. Jesús Zenil Méndez, Presidente Municipal de Tepetzintla, por su visión para enfrentar un problema político bajo un punto de vista científico. Y, finalmente, a los señores Alberto de la Cruz y Loreto de la Cruz por su ayuda en el trabajo de campo y en la captura de datos. El artículo se enmarca en el proyecto Valoración y optimización de los esquemas del pago de servicios ambientales en ecosistemas forestales de México (Fondos Fiscales INIFAP)

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Chagoya et al., Información hidrológica, primer paso para diseñar...

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Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol.6 (29): 44-55

Artículo / Article

Efecto de Arceuthobium vaginatum (Willd.) Presl. subsp. vaginatum en Pinus hartwegii Lindl. en Colima Effect of Arceuthobium vaginatum (Willd.) Presl. subsp. vaginatum in Pinus hartwegii Lindl. in Colima State Martín Martínez Salvador1, Salvador Madrigal Huendo2, Ignacio Vázquez Collazo2, Efraín Velasco Bautista3, Carlos Raúl Morales Nieto4 y Federico Villareal Guerrero4 Resumen A pesar de que los muérdagos son abundantes en México, se sabe muy poco acerca de su comportamiento en los diferentes hospederos. Existen algunos trabajos que documentan evaluaciones de daños y son más escasos los que integran información de árboles infestados con diferentes grados de ataque. El objetivo de este estudio fue determinar el efecto de Arceuthobium vaginatum subsp. vaginatum en la altura, diámetro y volumen de Pinus hartwegii, en el parque nacional Volcán Nevado de Colima. Se eligieron 18 árboles en un rodal natural con presencia de muérdago enano: nueve sanos y nueve enfermos; con edades entre 30 y 40 años a los cuales se les realizaron análisis troncales para reconstruir su historial de crecimiento. Se consideró el grado de infección 6, con base en el sistema de clasificación de Hawksworth. Se probaron las ecuaciones de Shumacher y Chapman-Richards a fin de seleccionar el modelo más adecuado para la descripción del fenómeno. El modelo de Shumacher presentó mejores ajustes en la predicción del crecimiento. La infestación por muérdago enano lo redujo 22 % en altura, 9 % en diámetro y 50 % en volumen; además afectó en porcentajes similares al incremento corriente anual e incremento medio anual, lo cual disminuye el volumen de madera producido y aumenta el turno técnico maderable del arbolado, en un promedio de 10 años. Los resultados sugieren la aplicación de prácticas de prevención y combate del parásito, así como el establecimiento de sitios de monitoreo continuo para la generación de conocimiento sobre la relación parásito-hospedero.

Palabras clave: Arceuthobium vaginatum (Willd.) Presl. subsp. vaginatum, crecimiento en diámetro, modelo de Shumacher, muérdago enano, parque nacional Nevado de Colima, Pinus hartwegii Lindl. Abstract Although mistletoes are abundant in Mexico, very little is known about their behavior on different hosts. There is some work on damage assessments and less on the behavior of trees infested with varying degrees of attack. The aim of this study was to determine the effect of Arceuthobium vaginatum subsp. vaginatum in height, diameter and volume of Pinus hartwegii in the Nevado de Colima Volcano National Park. 18 trees were chosen in a natural stand in the presence of dwarf mistletoe: nine sick and nine healthy, aged between 30 and 40 years to which stem analyzes were performed to reconstruct their history of growth. Based on the classification system of Hawksworth, the degree of infection was considered 6. Schumacher and Chapman-Richards equations to find the most appropriate model for the description of the phenomenon were tested. The first one showed better fit in predicting growth. Dwarf mistletoe infestation reduced it at 22 % in height, 9 % in diameter and 50 % in volume; it also affected by similar percentages the current annual increment and the mean annual increment, which lowers the volume of timber produced and the wooden technical rotation increases, at an average of 10 years. These results suggest the application of practices to prevent and combat the parasite and the establishment of continuous monitoring sites for the generation of knowledge about the host-parasite relationship.

Key words: Arceuthobium vaginatum (Willd.) Presl. subsp. vaginatum, diameter growth, Schumacher model, dwarf mistletoe, Nevado de Colima Volcano National Park, Pinus hartwegii Lindl. Fechas de recepción/ date of receipt: 30 de agosto de 2013; Fecha de aceptación/date of acceptance: 2 de septiembre de 2014. 1 CIR-Norte Centro. INIFAP. Correo-e: martinez.martin@inifap.gob.mx 2 CIR-Pacífico Centro. INIFAP. 3 Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Conservación y Mejoramiento de Ecosistemas Forestales. INIFAP. 4 Facultad de Zootecnia y Ecología, Universidad Autónoma de Chihuahua

Martínez et al., Efecto de Arceuthobium vaginatum (Willd.)...

Introducción

Introduction

Las condiciones ecológicas de cada sitio (altitud, suelo, clima, agua, parásitos) afectan las características dasométricas de los árboles (altura, diámetro y volumen), con consecuencias en la producción maderable (Palahí, 2004, Martínez et al., 2007). Los muérdagos son agentes parásitos con gran influencia sobre el crecimiento de los árboles, son muy comunes en los bosques de coníferas de México, ocupan el segundo lugar como agente destructor después de los descortezadores; sin embargo, no se cuenta con información suficiente sobre el comportamiento del crecimiento de árboles infestados (Hawksworth, 1977; Andrade y Cibrián, 1980; Madrigal y Vázquez, 1998; Madrigal y Vázquez, 2005).

The ecological site conditions (altitude, soil, climate, water, parasites) affect tree characteristics (height, diameter and volume), with consequences on timber production (Palahí, 2004; Martínez et al., 2007). Mistletoes are parasitic agents with great influence on the growth of trees and although they are very common in the coniferous forests of Mexico, and they rank second as destructive agent after the debarking insects; however, there is insufficient information on the growth behavior of infested trees (Hawksworth, 1977; Andrade and Cibrián, 1980; Madrigal and Vázquez, 1998; Madrigal and Vázquez, 2005). The most obvious symptom of mistletoe is the formation of “brooms” and bumps on the base of the branches (Hawksworth, 1978). Arceuthobium vaginatum (Willd.) Presl. subsp. vaginatum (dwarf mistletoe) and the effects of parasitism in the forests can be summarized as loss of growth, increased mortality in the wooded mass, decreased seed production, low wood quality and increased susceptibility to attack insects and fungi (Vázquez and Madrigal, 2005; Ried and Shamoun, 2009).

El síntoma más evidente del muérdago es la formación de “escoba de bruja” y protuberancias en la base de las ramas (Hawksworth, 1978). Arceuthobium vaginatum (Willd.) Presl. subsp. vaginatum (muérdago enano) y los efectos de su parasitismo se resumen en la pérdida de crecimiento, incremento de mortalidad en la masa arbolada, disminución de la producción de semilla, baja calidad de la madera y aumento de la susceptibilidad al ataque de insectos y hongos (Vázquez y Madrigal, 2005; Ried y Shamoun, 2009).

Hawksworth (1977) noted that in 140 years-old Pinus ponderosa Douglas ex C. Lawson, growth in height and volume was significantly reduced with the 4, 5 and 6 infestation grades; moreover, while the production of cones and seeds in Pinus jeffreyi Grev. & Balf was reduced in 20 %.

Hawskwoth (1977) observó que en Pinus ponderosa Douglas ex C. Lawson de 140 años, el crecimiento en altura y volumen se redujo, significativamente, con los grados de infestación 4, 5 y 6; mientras que la producción de conos y semillas en Pinus jeffreyi Grev. & Balf disminuyó hasta en 20 %.

In the past 50 years several authors have determined that the wood of affected trees by mistletoe has lower moisture content and specific weight, shorter and distorted tracheids, and a greater number of rays; consequently, its quality is diminished and the characteristics of the pulp become poorer (Stanton, 2006; Piirto et al., 1974; Hunt, 1971; Hawksworth, 1961; Wellwood, 1956). However the effect on growth and productivity of the affected species is little known.

En los últimos cincuenta años diversos autores han determinado que la madera de árboles afectados por muérdago tiene menor contenido de humedad y peso específico, traqueidas cortas y distorsionadas, además de un mayor número de rayos; en consecuencia se reduce su calidad y empobrecen las características de la pulpa (Stanton, 2006; Piirto et al., 1974; Hunt, 1971; Hawksworth, 1961; Wellwood, 1956). Sin embargo, el efecto en el crecimiento y productividad de las especies dañadas es poco conocido.

In Mexico it is estimated that the infested area by parasitic plants and hemiparasites is about 1.8 million ha, with annual losses of 2 million m3 of roundwood (Vázquez, 1998). The most common effect of dwarf mistletoe infestation is the reduction in growth of infested trees, which depends on the intensity of the attack (Andrade and Cibrián, 1980).

En México se estima que la superficie infestada por plantas parásitas y hemiparásitas es de 1 800 000 ha, con pérdidas anuales de 2 000 000 m3 de madera en rollo (Vázquez, 1998). El efecto más común de la infestación por muérdago enano es la reducción en el crecimiento de los árboles infestados que depende de la intensidad del ataque (Andrade y Cibrián, 1980).

In a study conducted in Michoacán in Pinus pseudostrobus Lindl. parasitized with Arceuthobium globosum Hawksw. & Wiens it was determined that it decreased current annual increment (ICA) by volume for dominant trees from 33 and 27 % infestation in grades 5 and 6; in codominant trees, ICA values were obtained in grades 1, 2 and 3; and in the suppressed, the highest (74 %) was observed on trees with grade 4, so that the technical rotation for lumber lasted five years (Madrigal and Vázquez, 1998). Pinus pringlei Shaw individuals infested by real mistletoe

En un estudio realizado en Michoacán en Pinus pseudostrobus Lindl. parasitado con Arceuthobium globosum Hawksw. & Wiens se determinó una disminución del incremento corriente anual (ICA) en volumen para árboles dominantes de 33 y 27 %, en los grados de infestación 5 y 6; en árboles codominantes, los valores más bajos de ICA se obtuvieron en los grados 1, 2 y 3;

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mientras que en árboles suprimidos el más alto (74 %) se observó con el grado 4, por lo que el turno técnico para madera aserrada se prolongó cinco años (Madrigal y Vázquez 1998). Individuos de Pinus pringlei Shaw infestados por muérdago verdadero (Psittacanthus macrantherus Eichler) registraron una diferencia entre árboles sanos e infestados de 12.5, 7 y 9 % en altura, diámetro y volumen, respectivamente (Madrigal y Vázquez, 2005), lo anterior evidencia que el parasito afecta el diámetro en menor escala, en comparación con la altura.

(Psittacanthus macrantherus Eichler) recorded a difference between healthy and infested trees of 12.5, 7 and 9 % in height, diameter and volume, respectively (Madrigal and Vázquez, 2005), which makes it evident that the parasite affects the diameter in a smaller scale, compared to height. The assessment of the impact of the external agents upon the structural variables of the trees demands the accomplishment of a continuous monitoring of the phenomenon; however, on the face of the lack of time series or permanent monitoring plots, the measurements of some of them such as the length of the last 5, 10 or 15 growth rings may be used to make a projection of the tendency of the curves of increments and approach growth maxima. Nevertheless, the most frequent technique is to reconstruct the development of the tree through trunk analyses (Clutter et al., 1983). It applies a destructive method, even though it is possible to carry it out simultaneously with forest management and harvest activities.

La evaluación del impacto de agentes externos sobre las variables estructurales de los árboles requiere la realización de un monitoreo continuo del fenómeno; sin embargo, ante la carencia de series de tiempo o sitios permanentes de monitoreo, la medición de algunas como la longitud de los últimos 5, 10 o 15 anillos puede utilizarse para proyectar la tendencia de las curvas de incrementos y aproximar máximos de crecimiento. No obstante, la técnica más recomendada es la reconstrucción del desarrollo del árbol a través de análisis troncales (Clutter et al., 1983). Dicha técnica aplica un método destructivo, aunque es posible efectuarla a la par de las actividades de manejo y aprovechamiento de los bosques.

The actual study was achieved in the Nevado de Colima National Park to assess the effect of Arceuthobium vaginatum Willdenow over the growth and increment in height, normal diameter and tree volume of Pinus hartwegii, by trunk analyses in healthy and infested trees in a natural stand.

El presente estudio se llevó a cabo en la región del parque nacional Volcán Nevado de Colima para evaluar el efecto de Arceuthobium vaginatum Willdenow sobre el crecimiento e incremento en altura, diámetro normal y volumen de árboles de Pinus hartwegii, mediante análisis troncales en árboles sanos y árboles infestados en un rodal natural.

Materials and Methods The study was conducted in the region of Nevado de Colima Volcano National Park, which is located in the southeast Jalisco and north Colima, at 19°27’15’’ and 19°35’09’’ N and 103°34’38’’ and 103°39’04’’ geographic coordinates, with an area of 7 742.79 ha. In the area of influence, four types of climate are recognized: cold humid; temperate with cool, short and humid summer; temperate with cool, humid long summer; and temperate with cool summer, long and intermediate. The major soil units of the park are Regosol (35.83 %), Litosol (31.73 %), Andosol (26.73 %) and Cambisol (5.71 %) (Cetenal, 1972); the type of vegetation in the area is temperate forest, and in transitional regions, deciduous forest (Rzedowski, 1978).

Materiales y Métodos La investigación se hizo en la región del parque nacional Volcán Nevado de Colima, el cual está ubicado en el sureste de Jalisco y norte de Colima, en las coordenadas geográficas 19°27’15’’ y 19°35’09’’ N y 103°34’38’’ y 103°39’04’’ O, con una superficie de 7 742.79 ha. En el área de influencia se reconocen cuatro tipos de clima: frío subhúmedo; semifrío con verano fresco, corto y subhúmedo; semifrío con verano fresco, largo y subhúmedo; y el semifrío con verano fresco, largo e intermedio. Las unidades edafológicas más importantes del parque son Regosol (35.83 %), Litosol (31.73 %), Andosol (26.73 %) y Cambisol (5.71 %) (Cetenal, 1972); el tipo de vegetación en la zona es de bosque templado, y en regiones de transición bosque tropical caducifolio (Rzedowski, 1978).

In May 2007 a pure stand of Pinus hartwegii without silvicultural management was identified, so there is no evidence of density control. Based on Hawksworth’s methodology (1977), 18 dominant trees aged between 30 and 40 years, nine healthy and nine infested with a 6 degree of infection (GI, for its acronym in Spanish), were selected. Both were located in the same stand and tried to correspond to the same quality of season. Each individual diameter at breast height (1.30 m), total height and bark thickness was considered. They were later felled to make stem analysis (Mas-Porras, 1970; FPC, 1998).

En mayo de 2007 se identificó un rodal puro de Pinus hartwegii sin manejo silvícola, por lo que no existen evidencias de control de la densidad. Se seleccionaron 18 árboles dominantes con edades entre 30 y 40 años, nueve sanos y nueve infestados con grado de infección (GI) 6, de acuerdo con la metodología de Hawksworth (1977). Ambos tipos se localizaron en un solo rodal y se procuró que correspondieran a la misma calidad de estación. De cada individuo se consideró el diámetro a la altura

Martínez et al., Efecto de Arceuthobium vaginatum (Willd.)...

del pecho (1.30 m), altura total y grosor de corteza. Posteriormente, fueron derribados para realizar análisis troncales (Mas-Porras, 1970; FPC, 1998).

The slices of each tree were brushed and polished to determine diameter growth in periods of five years. The ring count was regressive, from the outside to the core, in order to preserve the established periods and thus have inner rings of each tree in the study.

Las rodajas de cada árbol fueron cepilladas y pulidas para determinar el crecimiento en diámetro, en períodos de cinco años. El conteo de anillos fue regresivo, de afuera hacia la médula, con la finalidad de conservar los periodos establecidos y así contar con los anillos internos de cada árbol en estudio.

Height is obtained from the sum of the length of each log, plus the length of the tip, through geometrically estimated relations of the area of two cross sections of the paraboloid to the height of the lower section and total height (Romahn et al., 1987).

La altura se obtuvo a partir de la suma de la longitud de cada troza, más la longitud de la punta, estimada geométricamente por medio de las relaciones que guarda el área de dos secciones transversales del paraboloide con la altura de la sección menor y la altura total (Romahn et al., 1987).

The assessed functional forms were Schumacher’s (Schumacher, 1939) and Chapman-Richards’ equations (Peinar and Turnbull, 1973), which are expressed as follows: Schumacher

Las formas funcionales evaluadas fueron las ecuaciones de Schumacher (Schumacher, 1939) y Chapman-Richards (Peinar y Turnbull, 1973), las cuales se expresan como sigue:

Chapman –Richards Where:

Schumacher

Y= Height, diameter or volume E= Age (years) ß1, ß2, ß3 = Regression parameters e= 2.7182

Chapman – Richards Donde:

The influence of mistletoe was defined in terms of height, diameter and volume growth, as well as in the Current Annual Increment (ICA, for its acronym in Spanish) and the Mean Annual Increment (IMA, for its acronym in Spanish) for each one of the variables. The information was analyzed by regression, with the Statistical Analysis System® V8 (SAS, 2000) by the non-linear procedure (NLIN) and with the method that does not use derivatives (DUD).

Y= Altura, diámetro o volumen E= Edad (años) ß1, ß2, ß3 = Parámetros de regresión e= 2.7182 Se definió la influencia del muérdago en el crecimiento en altura, diámetro y volumen, así como en el incremento corriente anual (ICA) y el Incremento medio anual (IMA) para cada una de las variables. La información se analizó mediante la técnica estadística de regresión, con el paquete Statistical Analysis System® V8 (SAS, 2000), por el procedimiento no lineal (NLIN) y con el método sin uso de derivadas (DUD).

Schumacher’s and Chapman-Richards’ equations were tested for their good fit in other works made in pine species of Michoacán (Madrigal and Vázquez, 1998) and by the guide curve the growth curves of anamorphic type in height, diameter and volume were constructed.

Se probaron los modelos Schumacher y Chapman–Richards por su buen ajuste en otros trabajos realizados en especies de pino de Michoacán (Madrigal y Vázquez, 1998) y se construyeron las curvas de crecimiento en altura, diámetro y volumen de tipo anamórfico, mediante la curva guía.

From the resulting models, the second partial derivative referent to age was obtained, and they were equaled to zero, in order to determine the age of increment culmination of healthy and diseased trees and find the effect of dwarf mistletoe on ICA and IMA.

A partir de los modelos resultantes se generó la segunda derivada parcial, con respecto a la edad y se igualaron a cero, para obtener la edad de culminación del incremento de los árboles sanos y enfermos y determinar el efecto del muérdago enano en el ICA e IMA.

Results and Discussion Figure 1 shows an example of the dispersal of pairs of age-height data obtained from trunk analyses for healthy trees. The fitting of the models were made after the data normality tests were applied and the dispersal of their residuals. In Figure 2 it can be observed that residuals do not have any tendency.

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Additionally, the information analysis made evident a normal distribution with a constant variance. This behavior was similar for the diameter and the volume, for healthy and infested trees.

Resultados y Discusión La Figura 1 muestra un ejemplo de la dispersión de los pares de datos edad-altura obtenidos de los análisis troncales para árboles sanos. Los ajustes de los modelos se hicieron después de la aplicación de las pruebas de normalidad de los datos y la dispersión de sus residuales. En la Figura 2 se observa que los residuales no presentan tendencia alguna. Adicionalmente, el análisis de la información evidenció una distribución normal con varianza constante. Este comportamiento fue similar para el diámetro y el volumen, tanto para los árboles sanos como para los infestados.

In Table 1 are summarized the most relevant results from the non-linear analysis of variance. The Pseudo R2 values of all the models for the three variables are statistically acceptable (over 0.9 for healthy trees and 0.67 for infested trees).

Figura 2. Dispersión de residuales de edad-altura de árboles sanos de Pinus hartwegii Lindl. Figure 2. Age-height residuals dispersal of healthy Pinus hartwegii Lindl. trees. Figura 1. Edad y altura de árboles sanos de Pinus hartwegii Lindl. Figure 1. Age and height of healthy Pinus hartwegii Lindl. trees.

The difference of fit of the determination coefficient between the two kinds of trees may be due to the effect of irregularity in diametric and height growth, which results from the mistletoe infection since the initial growth stages of trees.

En el Cuadro 1 se resumen los resultados más relevantes del análisis de varianza no lineal. Los valores de la Pseudo R2 de todos los modelos para las tres variables son estadísticamente aceptables (superiores a 0.9 para árboles sanos a 0.67 para los árboles infestados). La diferencia en el ajuste del coeficiente de determinación entre los dos tipos de árboles puede deberse al efecto de irregularidad en el crecimiento en diámetro y altura, el cual resulta por la infección de muérdago desde las etapas iniciales de crecimiento de los individuos.

The Snedecor F test indicated that there is a high significance in the models for all three variables (p≥0.05), while the other test statistics (sum of squares, coefficients of variation and confidence intervals) showed acceptable values on all models; so it is assumed that both models, with the guide curve method are useful for the analysis of structural variables of growth in Pinus harweggii the Nevado de Colima. However, the models fitted with the equation of Schumacher showed significantly higher values in all test statistics; Therefore, it was selected for the final construction of the growth curves, ICA and IMA (Table 2).

La prueba de F de Snedecor indicó que existe una alta significancia en los modelos para las tres variables (P≥0.05), mientras que el resto de los estadísticos de prueba (suma de cuadrados, coeficientes de variación e intervalos de confianza) tuvieron valores aceptables en todos los modelos; por lo tanto, se asume que ambos, con el método de curva guía son útiles para el análisis de variables estructurales de crecimiento para Pinus hartwegii en el Nevado de Colima. Sin embargo, los modelos ajustados con la ecuación de Schumacher presentaron valores ligeramente superiores, en todos los estadísticos de prueba; por lo tanto, fue seleccionado para la construcción final de las curvas de crecimiento, ICA e IMA (Cuadro 2).

The ICA and IMA interception curves represent a maximum biological growth in the tree structure, so technically, it is for an appropriate time to carry out interventions to the forest, in order to promote better production. The first one, indicated by the height increment curves is applied to promote growth in height and diameter, as water, light and nutrients were redistributed, while the second intervention, evidenced by the diameter, is important to shape the woodland; and the third will be made

Martínez et al., Efecto de Arceuthobium vaginatum (Willd.)...

Cuadro 1. Análisis de regresión no lineal para las variables altura, diámetro y volumen de árboles sanos (0) e infectados (1) de Pinus hartwegii Lindl. Table 1. Non-linear analysis of regression for the height, diameter and volumen variables of Pinus hartwegii Lindl. healthy trees (0) and infected trees (1). Modelo

G.L.

Suma de cuadrados Regresión

Residual

F cal.

Coef. Reg. Estim. ß0

CV de estimadores

ß1

ß2

ß0

ß1

11.42

8.26

21.72

38.19

17.58

13.35

1 125

527

8.65

6.32

24.74

38.18

19.60

15.63

26.73

51.54

Interv. de confian. ß2

Pseudo R2

Inferior

Superior

26.384

42.386

0.90

8.042

20.841

0.9

17.027

35.930

0.71

-1 881.3

2 053.99

0.75

45.441

64.87

0.94

13.202

40.071

0.94

30.034

69.741

0.67

11.043

37.302

0.67

Altura Schumacher 0

2 027.40

36.60

886.36

34.39

25.57

Chap-Rich 0

2 027.76

36.19

577.71

14.44

0.134

Schumacher 1

1 439.1

96.77

719.60

26.48

26.57

Chap-Rich 1

1 452.26

83.66

196.78

86.32

0.011

5.74

1.56

53.24

Diámetro Schumacher 0

5 408.39

56.99

Chap-Rich 0

5 407.98

57.11

Schumacher 1

5 935.94

Chap-Rich 1

5 941.13

55.16

25.23

979.71

26.64

0.11

518.09

199.46

48.89

25.01

512.96

131.26

24.17

0.117

526.59

4.33

5.02

41.57

72.34

Volumen linealizado Schumacher 0

70.35

4.53

497.05

2.623

67.43

0.94

Schumacher 1

57.5

15.27

127.99

0.87

57.71

0.78

G.L. = Grados de libertad; F cal. = F calculada; Coef. Reg. Estim. = Coeficientes de regresión estimados; CV = Coeficiente de variación; Interv. de confian.= Intervalos de confianza. G.L. = Degrees of freedom; F cal. = calculated F; Coef. Reg. Estim. = Estimated coefficients of regression; CV = Coefficients of variation; Interv. de confian.= Confidence intervals.

Cuadro 2. Ecuaciones de crecimiento e incremento en altura, diámetro y volumen ajustadas con el modelo de Schumacher. Table 2. Growth and height, diameter and volume increment fitted with the Schumacher model. Ecuación

Crecimiento

Incremento corriente anual (ICA)

Altura Infestados

Sanos Diámetro Infestados Sanos Volumen Infestados

Sanos

Incremento medio anual (IMA)

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La intercepción de las curvas de ICA e IMA representa un máximo crecimiento biológico en la estructura del árbol, por lo que técnicamente corresponde a un momento apropiado para llevar a cabo intervenciones al bosque, con la finalidad de promover una mejor producción. La primera de ellas, señalada por las curvas de incremento en altura, se aplica para favorecer el crecimiento en altura y diámetro, ya que se redistribuyen el agua, luz y nutrientes; mientras que la segunda intervención, evidenciada por el diámetro, es importante para dar forma a la masa forestal; y la tercera se efectuará cuando llega el turno biológico de la masa forestal, al igualarse los incrementos en volumen (Hocker, 1979; Smith, 1986).

when the biological rotation of forests takes place, by matching the volumetric increments (Hocker, 1979; Smith, 1986). The comparative analysis of growth patterns and increment in height indicated that the infested individuals reduced their growth by 22 % (Figure 3), the current increase in 19 % and the average annual increase in 24 % (Figure 4). This decrease lowers in 10 years the interception of the increment curves (ICA and IMA) in infested trees; hence, the first management intervention phases out the same time. In the analysis of growth and increase in diameter, the effect of the mistletoe infestation was lower than in the case of height, with a 9 % reduction in growth compared to controls (Figure 5); 11 % in the current annual increment and 10 % average annual increment (Figure 6). A gap of seven years at the intersection of the curves of ICA and IMA infested trees, compared with healthy trees, which suggests a technical delay in the second intervention in the management of woodland (Figure 6).

El análisis comparativo de los modelos de crecimiento e incremento en altura indicó que los individuos infestados redujeron su crecimiento en 22 % (Figura 3), el incremento corriente en 19 %; y el incremento medio anual en 24 % (Figura 4). Este decremento disminuye en 10 años la intercepción en las curvas de incremento (ICA e IMA) en los árboles infestados, y, en consecuencia la primera intervención de manejo se desfasa el mismo lapso.

Figura 3. Crecimiento en altura de árboles sanos e infectados de Pinus hartwegii Lindl. Figure 3. Growth in height of healthy and infected Pinus hartwegii Lindl. trees.

Martínez et al., Efecto de Arceuthobium vaginatum (Willd.)...

Figura 4. Incremento corriente anual e Incremento medio anual en altura de árboles sanos e infectados de Pinus hartwegii Lindl. Figure 4. Current annual increment and mean annual increment in height of healthy and infected Pinus hartwegii Lindl. trees. En el análisis de crecimiento e incremento en diámetro, el efecto por la infestación de muérdago fue menor que en el caso de la altura, con una disminución de 9 % en el crecimiento, con respecto a los sanos (Figura 5); de 11 %, en el incremento corriente anual; y de 10 % en el incremento medio anual (Figura 6). Se observó un desfase de 7 años en la intersección de las curvas de ICA e IMA de los ejemplares infestados, en comparación con los árboles sanos, lo cual sugiere un retraso técnico en la segunda intervención en el manejo del arbolado (Figura 6).

Volume estimation was performed using diameter and height in a production function for the species under study. Figure 7 shows a reduction of 50 % by volume growth, considering the technical rotation of the trees. Meanwhile, Figure 8 shows a decrease of 51 % in ICA and 48 % in the IMA, reflecting substantial losses in the amount of wood of the infested trees. Also, an increase of 10 years in the timber technical rotation of the latter. The behavior of the three variables coincides with observations made by Hawksworth (1978) who found that the infection of these plants cause reduced growth, and that the decrease in height is greater than in diameter. Also, the first is similar to that recorded by Hawksworth and Wiens (1996), authors who argue that the effect in diameter is presented in GI 3 or higher infection degrees, and that the involvement is usually in a lower proportion compared to height.

La estimación del volumen se realizó mediante las variables diámetro y altura en una función de producción para la especie en estudio. La Figura 7 exhibe una reducción de hasta 50 % en el crecimiento en volumen, considerando el turno técnico de los árboles. Por su parte, la Figura 8 muestra un decremento de 51 % en ICA y de 48 % en el IMA, lo cual refleja pérdidas considerables en el volumen de madera para los árboles infestados. Asimismo, se observó un aumento de 10 años en el turno técnico maderable de estos últimos. El comportamiento de las tres variables coincide con observaciones realizadas por Hawksworth (1978) quien determinó que la presencia de muérdago ocasiona que el crecimiento en las plantas infectadas se reduzca, y que la disminución en

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Figura 5. Crecimiento en diámetro de árboles sanos e infectados de Pinus hartwegii Lindl. Figure 5. Diameter growth in healthy and infected Pinus hartwegii Lindl. trees.

Figura 6. Incremento corriente anual e Incremento medio anual en diámetro de árboles sanos e infectados de Pinus hartwegii Lindl. Figure 6. Current annual increment and mean annual increment in diameter of healthy and infected Pinus hartwegii Lindl. trees.

altura sea mayor que en diámetro. Además, la primera es similar a la citada por Hawksworth y Wiens (1996), autores que sostienen que el efecto en diámetro se observa en los grados de infección GI 3 o superiores, y que la afectación suele ser de menor proporción, en comparación con la altura.

Various investigations have documented that the smallest increase in diameter over a period of 10 years is 10 % for GI 4, 30 % for GI 5 and up to 50 % or more for the GI 6 (Wicker and Hawksworth, 1988) unlike the numbers recorded in P. hartwegii for GI 6 in the study area, which had a reduction in the diameter increment of 10 %. In general, the effects of dwarf mistletoe on height are larger and can be detected at an earlier age (Hawksworth et al., 1992).

En diversas investigaciones se ha documentado que el menor incremento en diámetro en un periodo de 10 años es de 10 % para el GI 4, de 30 % para GI 5 y de 50 % o más para el GI 6 (Wicker y Hawksworth, 1988), a diferencia de lo registrado en P. hartwegii para el GI 6 en el área de estudio, cuya reducción de incremento en diámetro fue de 10 %. En general, los efectos de los muérdagos enanos en la altura son mayores y se pueden detectar a más temprana edad (Hawksworth et al., 1992).

Similar works in the State of Mexico with Pinus hartwegii recorded that growth in height and diameter was reduced by 47 and 22 %, respectively, compared to healthy trees (Andrade and Cibrián, 1980), whereas in Pinus pseudostrobus of San Juan Nuevo Parangaricutiro Indigenous Community, Michoacán, the current annual increment (ICA) in volume decreased 33 and 27 % in the presence of dwarf mistletoe (Madrigal and Vázquez, 1998).

Trabajos similares en el Estado de México con Pinus hartwegii consignan que el crecimiento en altura y diámetro se redujo en 47 y 22 %, respectivamente, en comparación con árboles sanos (Andrade y Cibrián, 1980), mientras que Pinus pseudostrobus infestado con muérdago enano, en la Comunidad Indígena de San Juan Nuevo Parangaricutiro, Michoacán, el incremento corriente anual (ICA) en volumen disminuyó 33 y 27 % (Madrigal y Vázquez, 1998).

Based on the aforementioned reasons it is clear that mistletoe reduces growth and increases between 20 and 50 %, and, as the degree of infection is greater, the decrease is accentuated faster, impacting significantly on production as well as technical rotations for forestry management.

Con base en lo antes expuesto es evidente que el muérdago reduce los crecimientos e incrementos entre 20 y 50 %, y que, a medida que el grado de infección es mayor, el decremento

Martínez et al., Efecto de Arceuthobium vaginatum (Willd.)...

Figura 7. Crecimiento en volumen de árboles sanos e infectados de Pinus hartwegii Lindl. Figure 7. Growth in volume of healthy and infected Pinus hartwegii Lindl trees.

Figura 8. Incremento corriente anual e Incremento medio anual en volumen de árboles sanos e infectados de Pinus hartwegii Lindl. Figure 8. Current Annual Increment and Average Annual Increment in volume of healthy and infected Pinus hartwegii Lindl. trees.

se acentúa con más rapidez, lo que incide considerablemente en la producción, así como en los turnos técnicos para el manejo silvícola.

The reduction of both the growth and the increment in volume was around 50 %, raising the timber technical rotation, which makes it is necessary to implement management practices to control the severity and spread of the parasitic plant, which appear to be closely related to the structure of the stands (Stanton, 2006). There are records in literature that mistletoe abundance and severity of infection increases in fragmented forests, and in the basal parts of the treetops (Baker and Guyon, 2010; López et al., 2002).

La reducción tanto en el crecimiento como en el incremento en volumen fue de aproximadamente 50 %, en consecuencia, el turno maderable aumentó; por lo que es necesario implementar prácticas de manejo para el control de la severidad y dispersión de la planta parásita, las cuales parecen estar íntimamente relacionadas con la estructura de los rodales (Stanton, 2006). En la literatura hay registros de que la abundancia del muérdago y la severidad de la infección se incrementan en los bosques fragmentados, y en las partes basales de las copas de los árboles (Baker y Guyon, 2010; López et al., 2002).

Since the stand structure plays an important role in the severity and abundance of mistletoe, chemical control or removal of the parasite often become ineffective practices (Baker and Guyon, 2010; Ried and Shamoun, 2009). On the face of it, the best thing is to make forestry practices, including thinnings, as they have proven to be the best to decrease infection (Ried and Shamoun, 2009). Additionally, controlled burning is a practice that contributes to achieve this purpose (Hessburg et al., 2008).

Dado que la estructura de los rodales juega un papel importante en la severidad y abundancia del muérdago, el control químico o la remoción del parásito suelen ser acciones poco efectivas (Baker y Guyon, 2010; Ried y Shamoun, 2009). Ante esto, lo más recomendable es realizar prácticas silvícolas, entre ellas, los aclareos han resultado ser las mejores para disminuir la infección (Ried y Shamoun, 2009). Adicionalmente, las quemas controladas contribuyen a lograr ese propósito (Hessburg et al., 2008).

It would be desirable to establish permanent research sites in stands infested with Auceuthobium vaginatum subsp. vaginatum, in order to make successive observations on the speed of the degree of infection in trees and stands. These sites allow evaluating other variables regarding the presence of mistletoe, and tree density, impact on wildlife and some physiological host-parasite relationships.

Sería conveniente establecer sitios permanentes de investigación en rodales infestados con Arceuthobium vaginatum subsp. vaginatum, con la finalidad de hacer observaciones sucesivas sobre la velocidad del grado de infección en árboles y en rodales. Estos sitios permitirían evaluar otras variables en relación con

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la presencia de muérdago, como densidad de arbolado, impacto sobre fauna silvestre y algunas relaciones fisiológicas hospedero-parásito.

Conclusions The Chapman-Richards and Schumacher models showed a statistically acceptable fit by using the guide curve to model diameter, height and volume growth for healthy and infected Pinus hartwegii Lindl. trees in the Nevado de Colima region; however, the latter have values with a broader variation in the tested statisticals, which responds to the irregularity effect in growth, both in diameter and height caused by the infection by mistletoe since the initial growing stages.

Conclusiones Los modelos de Chapman-Richards y Schumacher mostraron ajuste estadísticamente aceptable con el procedimiento de la curva guía para modelar el crecimiento en diámetro, altura y volumen para árboles sanos e infestados de Pinus hartwegii en la región del Nevado de Colima; sin embargo, los infestados tienen valores con mayor variación en los estadísticos de prueba, lo cual responde al efecto de irregularidad en el crecimiento, tanto en diámetro como en altura causado por la infección de muérdago desde las etapas iniciales de crecimiento.

In Pinus hartwegii, the infection by dwarf mistletoe produces a reduction in height growth of 22% and in diameter an average of 9%, which favors a lowering in volume growth of 50%; therefore, the technical rotation of the tree, at ages at which they reach average diameters of 35 cm.

La infección por muérdago enano en Pinus hartwegii produce una reducción en crecimiento en altura de 22 %, y en diámetro un promedio de 9 %, lo que propicia una disminución del crecimiento en volumen de 50 %; por lo tanto el turno técnico del árbol se considera a edades en las que se alcanzan diámetros promedio de 35 cm.

The reductions in the current annual increment and average annual increment were similar to the loss in growth. The effect is even of higher intensity in height, which affects considerably volume. The incidence of dwarf mistletoe delays ten years the wood technical rotation of Pinus hartwegii.

Las reducciones en el incremento corriente anual e incremento medio anual fueron semejantes a las pérdidas del crecimiento. El efecto es de mayor intensidad en la altura, lo cual incide en la disminución considerable del volumen.

Conflict of interests The authors declare no conflict of interests.

La incidencia de muérdago enano retrasa hasta en un periodo de diez años el turno técnico maderable para Pinus hartwegii.

Contribution by author Martín Martínez Salvador: establishment of the study, data collection, interpretation of results and organization of the final document; Salvador Madrigal Huendo: development of field work, finding of the trees and application of trunk analyses; Ignacio Vázquez Collazo: determination of infestation degrees by mistletoe; Efraín Velasco Bautista: data analysis and statistical information; Carlos Raúl Morales Nieto: cooperation in the integration of the document and structuring and review of the manuscript; Federico Villareal Guerrero: cooperation in the integration of the document and structuring of the manuscript and data analysis.

Conflicto de intereses Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución por autor Martín Martínez Salvador: establecimiento del estudio, colecta de información, interpretación de resultados y coordinación en la elaboración del documento final; Salvador Madrigal Huendo: desarrollo de trabajo de campo, localización del arbolado y aplicación de análisis troncales; Ignacio Vázquez Collazo: determinación de los niveles de infestación por muérdago; Efraín Velasco Bautista: análisis de datos e información estadística; Carlos Raúl Morales Nieto: colaboración en la integración documental y estructuración y revisiones del manuscrito; Federico Villareal Guerrero: colaboración en la integración documental, estructuración del manuscrito y análisis de datos.

End of the English version

Referencias Baker, F. A. and J. Guyon. 2010. Distribution of Three Dwarf Mistletoe Species within Their Host Tree Crowns. Western Journal of Aplied Forestry 25 (5): 194-198. Centro de Estadística para el análisis del Territorio Nacional (Cetenal). 1972. Carta de uso del suelo. Escala 1:250 000. Cetenal. México, D.F., México. s/p.

Andrade E., V., D. Cibrián T. 1980. Evaluación de poblaciones de muérdago enano (Arceuthobium globosum Hawks. et Wiens y A. vaginatum Willd.) en bosques de Pinus hartweggii Lindl. en Zoquiapan, Estado de México. In: Memoria. Primer Simposio Nacional sobre Parasitología Forestal. 18 y 19 de febrero. Uruapan, Mich., México. 238 p.

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Artículo / Article

Daños por factores abióticos y bióticos en bosques de oyamel (Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham.) de la Reserva de la Biósfera Mariposa Monarca Damages from abiotic and biotic factors in fir (Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham.) forests of the Monarch Butterfly Biosphere Reserve Víctor López-Gómez, Víctor Javier Arriola Padilla1 y Ramiro Pérez Miranda1 Resumen El daño forestal es la reducción del vigor y supervivencia de los árboles debido a la presencia de plagas, enfermedades y a condiciones ambientales extremas. En los bosques de oyamel de la Reserva de la Biósfera de la Mariposa Monarca (RBMM), los principales organismos que han causado su deterioro son los escarabajos descortezadores: Scolytus mundus y Pseudohylesinus spp. (Coleoptera: Curculionidae). El objetivo de este estudio fue determinar las relaciones entre el daño forestal y algunos componentes bióticos y abióticos en la RBMM en el estado de Michoacán, a partir de la acción de dichos insectos. Se consideraron cinco niveles progresivos de daño (0 = sin daño; 1 = resinación en el tronco; 2 = cambio de coloración del follaje; 3= punta del árbol muerta y 4 = árbol muerto) en árboles de nueve sitios de la RBMM, de agosto de 2011 a agosto de 2013, con evaluaciones mensuales; además se registraron la temperatura, humedad, precipitación, altitud, exposición, pendiente, altura, cobertura media, edad, densidad y el diámetro a nivel del pecho de los árboles de cada sitio. No se identificó relación alguna entre el estado de salud del arbolado y las condiciones meteorológicas y fisiográficas, así como con las variables dasonómicas; lo cual evidencia su mínima influencia, y que, probablemente, existen otros factores de mayor relevancia; por ejemplo, las actividades humanas o las interacciones ecológicas con otros organismos.

Palabras clave: Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham., humedad, plagas forestales, Pseudohylesinus spp., Scolytus mundus Wood, 1968, temperatura.

Abstract Forest damage is the reduction of the vigor and survival of trees from biotic (pests and diseases) and abiotic (environmental extremes) factors. In the Monarch Butterfly Biosphere Reserve (MBBR) fir forests, Scolytus mundus and Pseudohylesinus spp. (both from Scolytidae) bark beetles are important pests which have caused deterioration. The goal was to determine relationships between forest damage with biotic and abiotic factors in the MBBR of Michoacán State, based on the damage caused by these bark beetles. Five progressive damage levels were monthly recorded (0 = no damage, 1 = trunk resin, 2 = foliage discoloration, 3 = dead tree tip and 4 = dead tree) from August 2011 to August 2013 in nine sites of the MBBR; also were recorded the weather conditions (temperature, humidity and precipitation), and physiographic (altitude, exposure and slope) and forestry characteristics (tree’s high, foliage coverage, age, density and perimeter at the chest level) of each site. There were no relationships of the forest damage with the weather, physiographic and forestry conditions, which suggests that these factors have minimal influence on forest damage in the MBBR and probably other factors are more important, such as human activities or ecological interactions.

Key words : Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham., humidity, forest pests, precipitation, Pseudohylesinus spp., Scolytus mundus Wood, 1968, temperature. Fecha de recepción/date of receipt: 18 de noviembre de 2013; Fecha de aceptación/date of acceptance: 10 de octubre de 2014. 1 Cenid-Comef, INIFAP. Correo-e: lopez.victor@inifap.gob.mx

López-Gómez et al., Daños por factores abióticos y bióticos en bosques de oyamel...

Introducción

Introduction

El deterioro o daño forestal es la reducción del vigor y de la supervivencia de los árboles debido a factores abióticos (condiciones ambientales extremas) y bióticos (presencia de plagas y enfermedades) (Ciesla, 2011).

Forest deterioration or damage becomes evident as reduced vigor and survival of trees due to abiotic factors (presence of pests and diseases) (Ciesla, 2011). Damage to trees by abiotic factors is significant and can transcend on economic losses. The atmospheric conditions that have a greatest impact on the health of the trees are temperature, water availability, wind speed and lightning and those that have the greatest influence on temperate forests in particular, are low temperatures and water scarcity (Alvarado et al., 2007).

Los daños en los árboles por elementos abióticos son considerables y pueden trascender en pérdidas económicas. Las condiciones atmosféricas con un mayor impacto sobre la salud de los árboles son la temperatura, la disponibilidad de agua, la velocidad del viento y la caída de rayos. Las que tienen más influencia en los bosques de zonas templadas son las bajas temperaturas y la escasez de agua (Alvarado et al., 2007).

Low temperatures mainly affect the physiological processes of trees (i.e., photosynthesis, enzyme activity, mineral absorption and cell division and elongation), leading to discoloration, wilting and death of the young tissues and to cracks in the logs (Alvarado et al., 2007).

Las bajas temperaturas afectan principalmente a los procesos fisiológicos de los árboles (i.e., fotosíntesis, la actividad enzimática, la absorción de minerales y la división y elongación celular), lo que conduce a decoloración, marchitamiento, la muerte de los tejidos jóvenes, así como a rajaduras en los troncos (Alvarado et al., 2007).

The low availability of water can harm the trees irreversibly, as it affects their metabolic functions and the availability of dissolved materials, which also causes discoloration and distortion of leaves (Alvarado et al., 2007).

La baja disponibilidad de agua puede perjudicar a los árboles de manera irreversible, ya que incide en sus funciones metabólicas y en la disponibilidad de los materiales disueltos, lo que también provoca decoloración y distorsión de las hojas (Alvarado et al., 2007).

Biotic agents are reduced to diseases and pests. The former include fungi, bacteria, viruses, nematodes and parasitic plants; while from the second, insects are usually cause this negative effect (Cibrián et al., 1995).

Los agentes bióticos se reducen a las enfermedades y las plagas. Las primeras incluyen hongos, bacterias, virus, nemátodos y plantas parásitas; mientras que de las segundas, los insectos son los que generalmente ocasionan los efectos negativos (Cibrián et al., 1995).

In forests, most resident insects are scarce; however, under favorable conditions, some increase their population size and cause significant damages on trees, thus becoming pests (Ciesla, 2011). The mechanisms involved in the emergence of pests are usually complex and depend on density-dependent and density-independent factors. These relationships are difficult to identify and disagreements in this regard are very usual among researchers (Pretzsch, 2009).

En los bosques, la mayoría de los insectos residentes son poco abundantes; sin embargo, y bajo condiciones favorables, algunos aumentan su tamaño poblacional y causan importantes afectaciones en los árboles; a estos organismos se les denomina plagas (Ciesla, 2011). Los mecanismos involucrados en su surgimiento son complejos, por lo general, y dependen de factores denso-dependientes y denso-independientes. Estas relaciones son difíciles de identificar y es muy usual el desacuerdo entre los investigadores sobre el particular (Pretzsch, 2009).

There has been a severe forest degradation in Mexico due to human influence; among the most important activities are land use change, overgrazing, the advance of the urban area and forest fires; the latter coupled to pests and diseases, damage the health of forests (Cibrián and Cibrián, 2007).

En México se ha presentado una intensa degradación de los bosques debido a la influencia humana; entre las actividades más importantes están el cambio de uso de suelo, el sobrepastoreo, el avance de la mancha urbana y los incendios forestales, los últimos de los cuales, aunados a las plagas y enfermedades dañan la salud de las áreas boscosas (Cibrián y Cibrián, 2007).

The Monarch Butterfly Biosphere Reserve (MBBR) is a protected natural area that displays over the states of Michoacán and State of Mexico. It is outstanding from the natural phenomenon of migration of the monarch butterfly (Danaus plexippus L., 1758), which travels from the territories in Canada and the United States.Therefore, this area is especially important in the national and international scope and has been considered as a World Heritage Site by UNESCO in 2008 from its high biological, cultural and economic value (INE, 1996).

La Reserva de la Biósfera de la Mariposa Monarca (RBMM) es un área natural protegida que abarca parte de

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los estados de Michoacán y del Estado de México. Sobresale por el fenómeno natural de la migración de la mariposa monarca (Danaus plexippus L., 1758), que viaja desde Canadá y Estados Unidos de América. Por lo tanto, la zona es de gran importancia nacional e internacional y fue destacada como Patrimonio Natural de la Humanidad por la UNESCO en 2008 por su alto valor biológico, cultural y económico (INE, 1996).

Due to the aforementioned, the MBBR is an area with attention demands from social, economic and community organizations and non-governmental groups, environmentalists, academics, media and the general public. Most of the wooded area of the MBBR is made up by forests fir (Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham.) At present it is important to go further into the knowledge about the factors that cause the deterioration of fir forests of MBBR, as this will inform and define strategies for the control of pests and diseases, in order to promote the conservation of these natural ecosystems.

Derivado de lo anterior, la RBMM es un punto de atención por parte de organizaciones sociales, económicas y comunitarias, así como por grupos no gubernamentales, ambientalistas, académicos, medios de comunicación y ciudadanos en general. La mayor parte de la superficie arbolada de la RBMM está conformada por bosques de oyamel (Abies religiosa (Kunth) Schltdl. et Cham.) En la actualidad es necesario profundizar en el conocimiento sobre los elementos causantes del deterioro de los bosques de oyamel de la RBMM, pues con ello será posible fundamentar y definir estrategias para el control de plagas y enfermedades, a fin de promover la conservación de estos ecosistemas naturales.

The main pests that have caused the decline of fir forests are the bark beetles Scolytus mundus Wood, 1968 and Pseudohylesinus spp. (Coleoptera: Curculionidae) (Garduño, 2011). S. mundus injures the host tree from its formation until seed production, and may impair regeneration of stands. Mature or overmature forests have exhibited the most severe infestations due to their weakening by fire or extreme drought (Cibrián et al., 1995).

Las principales plagas que han causado la declinación de los oyametales son los escarabajos descortezadores Scolytus mundus Wood, 1968 y Pseudohylesinus spp. (Coleoptera: Curculionidae) (Garduño, 2011).

It has been recorded that the attack of S. mundus in fir trees occurs at the tips, branches or stem, although most often it is seen in the nodes (where the branches emerge), individually or aggregated (i.e., when the action of other species of beetles sum). The latter accelerates the death of the damaged part of the tree and is often recognized at the tip, which results in a change in the color of the foliage of the tree to the reddish and grayish brown.

S. mundus lesiona al árbol hospedante desde su conformación hasta la producción de semillas, y puede mermar la regeneración de los rodales. Los bosques maduros o sobremaduros han exhibido las infestaciones más severas debido a su debilitamiento por incendios o sequías extremas (Cibrián et al., 1995).

If populations of S. mundus remain high, subsequent generations can infest and kill the immediate and lower portions of the stem, which causes dieback in firs (Cibrián et al., 1995).

Se ha registrado que el ataque de S. mundus en los oyameles se presenta en las puntas, ramas o fuste, aunque la mayoría de las veces se observa en los nodos donde surgen las ramas), de manera individual o agregada (i.e., cuando se suma la acción de otras especies de escarabajos). Esta última se caracteriza porque acelera la muerte de la parte dañada del árbol y frecuentemente se le reconoce en la punta, lo que da como resultado un cambio en la coloración del follaje hacia los tonos rojizos y café grisáceos.

Furthermore, Pseudohylesinus spp. (Scolytidae) meet several overlapping generations per year, and are gray and brown color. Its main host trees are Abies religiosa and A. vejarii Martínez. In Mexico, Pseudohylesinus variegatus Blandford, 1897 is the most important species because of its negative effect on the trees (Figure 1B), which has been recorded in the states of Hidalgo, Estado de México, Jalisco, Michoacán, Nuevo León, Oaxaca, Puebla, Tlaxcala and Distrito Federal (Cibrián et al., 1995).

Si las poblaciones de S. mundus permanecen altas, las generaciones subsecuentes pueden infestar y matar a las porciones inmediatas e inferiores del fuste, lo que provoca una muerte descendente en los oyameles (Cibrián et al., 1995).

P. variegatus can cause foliage changing to a reddish tone, and the death of its tips, parts of the trunk or of the whole specimen. The death of the tree is generally associated with the interaction of various bark beetles (Cibrián et al., 1995). This Scolytidae can successfully infect healthy organisms and cause debarking of the trunk or the infected branch. They can kill overmature trees or those weakened by fire, pollution, extreme drought or injury. Also they can raise abundant populations in felled trees or abandoned logs, which encourages the infestation of neighboring plants (Cibrián et al., 1995).

Por otro lado, Pseudohylesinus spp. (Scolytidae) reúnen varias generaciones superpuestas al año, cuyos individuos son de color gris y café. Sus principales árboles hospedantes corresponden a las especies Abies religiosa y A. vejarii Martínez. En México, Pseudohylesinus variegatus Blandford,

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1897 es el taxon con mayor importancia por su efecto negativo en el arbolado (Figura 1B), se ha registrado en los estados de Hidalgo, Estado de México, Jalisco, Michoacán, Nuevo León, Oaxaca, Puebla, Tlaxcala y el Distrito Federal (Cibrián et al., 1995).

Therefore, the objectives of this study were to determine the damage on fir forests of the Monarch Butterfly Biosphere Reserve (MBBR) caused by Scolytus mundus and Pseudohylesinus spp. bark beetles and the proportions of each. Also, to determine the relationships established between the level of damage and weather conditions (temperature, precipitation and humidity) as well as the influence of the physiographic characteristics (altitude, aspect and slope) and forestry (high, medium coverage, age, density and diameter at breast height [DBH] trees) on the damage of firs.

P. variegatus puede causar el cambio del follaje a un tono rojizo, así como la muerte de sus puntas, partes del tronco o del individuo. La muerte del árbol, generalmente, se asocia con la interacción de diversos escarabajos descortezadores (Cibrián et al., 1995). Este escolítido infesta con éxito a organismos sanos y después ocasiona la caída de la corteza de la parte del tronco o la rama infectada; produce la muerte en arbolado sobremaduro, o bien de los individuos debilitados por incendios, contaminación del ambiente, sequía extrema o lesiones físicas. Además es posible que se desarrollen poblaciones muy abundantes en árboles derribados o trocería abandonada, lo cual fomenta que se infesten las plantas aledañas (Cibrián et al., 1995)

Materials and Methods Study Area The Monarch Butterfly Biosphere Reserve is distributed between 19°32’10 “N and 100°15’32” W in Ocampo,

Fuente: a) Cindy M. López-Guzmán; b) Lidia Ramírez-Huerta. Source: a) Cindy M. López-Guzmán; b) Lidia Ramírez-Huerta.

Figura 1. Escarabajos descortezadores (a) Scolytus mundus Wood, 1968 y (b) Pseudohylesinus variegatus Blandford, 1897. Figure 1. Bark beetles (a) Scolytus mundus Wood, 1968 and (b) Pseudohylesinus variegatus Blandford, 1897. Por lo anterior, los objetivos de este trabajo consistieron en determinar la afectación en los bosques de oyamel de la Reserva de la Biósfera de la Mariposa Monarca (RBMM) a partir de los daños provocados por los escarabajos descortezadores Scolytus mundus y Pseudohylesinus spp. y las proporciones de cada una. Además de conocer las relaciones que se establecen entre el nivel de daño y las condiciones meteorológicas (la temperatura, la precipitación y la humedad) así como determina la influencia de las características fisiográficas (altitud, exposición y pendiente) y dasométricas (altura, cobertura media, edad, densidad y el diámetro a nivel del pecho [DAP] de los árboles) sobre la infestación de los descortezadores en los oyameles.

Angangueo, Zitácuaro and Contepec municipalities in the state of Michoacán and Donato Guerra, Villa de Allende and Temascalcingo in the State of Mexico. The area of the reserve is 16 110 ha and is composed of five core areas (with a total area of 4 491 ha) and various buffers (11 619 ha). The core areas are Sierra Chincua (1 060 ha), Sierra El Campanario (900 ha), Chivatí-Huacal (940 ha), Cerro Pelón (1 344 ha) and Cerro Altamirano (244 ha) (INE, 1996). The MBBR is identified with Sacred fir forests (Abies religiosa) although in a smaller amount there are other associations such as pine, oak forest, Juniperus secondary scrub, Cupressus forest; and mixed forests of Abies-Pinus, Abies-Cupressus, Pinus-Abies and

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Quercus-Pinus. The most notable fauna is the monarch butterfly (Danaus plexippus), white-tailed deer (Odocoileus virginianus Zimmermann, 1780) and coyotes (Canis latrans Say, 1823). The climate of the region is temperate humid with summer rains [C(w2)(w)(b’(i”)], the temperature of the warmest month is 22 °C, with low thermal oscillation between 5 and 7 °C (INE, 1996).

Materiales y Métodos Área de estudio La Reserva de la Biósfera de la Mariposa Monarca se distribuye entre los 19°32’10”N y los 100°15’32”O en los municipios Ocampo, Angangueo, Zitácuaro y Contepec en el estado de Michoacán y Donato Guerra, Villa de Allende y Temascalcingo en el Estado de México. La superficie de la reserva es de 16 110 ha y está integrada por cinco zonas núcleo (con una superficie total de 4 491 ha) y varias zonas de amortiguamiento (con 11 619 ha). Las áreas núcleo son Sierra Chincua (1 060 ha), Sierra El Campanario (900 ha), Chivatí-Huacal (940 ha), Cerro Pelón (1 344 ha) y Cerro Altamirano (244 ha) (INE, 1996).

Data collection In order to record the damage level of fir trees in the MBBR, in July 2011, nine monitoring sites were established; their selection was based upon the following criteria: 1) bark beetle (Scolytus mundus and Pseudohylesinus spp.) presence based on the records of entomological collections (Entomological Collection of the División de Ciencias Forestales of the Universidad Autónoma Chapingo and the “Biól. Raúl Muñiz Vélez” National Forest Entomological Collection of Cenid Comef, INIFAP); 2) information given by the providers of professional technical services, the office of the National Commission of Natural Protected Areas (Conanp) of the MBBR and the Comisión Nacional Forestal (Conafor); and 3) from field trips to detect affected trees, and dead individuals with reddish foliage.

La RBMM se identifica con bosques de oyamel de Abies religiosa, aunque en menor proporción existen asociaciones como el bosque de pino, bosque de encino, matorral secundario de Juniperus, bosque de Cupressus; así como bosques mixtos de Abies-Pinus, Abies-Cupressus, Pinus-Abies y Quercus-Pinus. La fauna más notable es la mariposa monarca (Danaus plexippus), el venado cola blanca (Odocoileus virginianus Zimmermann, 1780) y el coyote (Canis latrans Say, 1823). El clima de la región es de tipo templado subhúmedo con lluvias en verano [C(w2)(w)(b’(i”)], la temperatura del mes más caliente es de 22 °C, con baja oscilación térmica, entre 5 y 7 °C (INE, 1996).

Each monitoring site consisted of a cluster of four circular plots of 11.28 m in diameter in which the slope was recorded from the Digital Elevation Model (MED, for its acronym in Spanish) with a 30 x 30 m pixel size in the SLOPE module (INEGI, 2011); altitude was determined by extracting the MED values; both processes were achieved in the Geographic Information System ARCGIS 10.2 (ESRI, 2013) and exposure or hillside was measured in azimuth degrees.. Also, trees with diameter categories greater than 7.5 cm were labeled and its height was determined by a Haga altimeter (W-Germany), as well as canopy cover by a Surtek, CLX30 (30 m) flexometer, age with a 20” Presler borerand diameter at breast height (DBH) with a FOI0106 (5m) Perfoparts diametric tape. The spatial arrangement of plots located one at the center and the other three were directed towards the N, SE and SW, at a distance of such parcel of 45.14 m (Conafor, 2012) (Figure 2). At each site a Davis Vantage Vue weather station recorded temperature, relative humidity and precipitation was installed. The geographic coordinates were set out by a 60CSX Garmin GPS.

Toma de datos Con la finalidad de registrar el nivel de daño en los árboles de oyamel en la RBMM, en julio de 2011 se establecieron nueve sitios de monitoreo. Para su selección se consideraron los siguientes criterios: 1) presencia de descortezadores (Scolytus mundus y Pseudohylesinus spp.) con base en registros de colecciones entomológicas (Colección Entomológica de la División de Ciencias Forestales de la Universidad Autónoma Chapingo y la Colección Nacional Entomológica Forestal “Biól. Raúl Muñiz Vélez” del Cenid Comef, INIFAP); 2) información proporcionada por parte de los prestadores de servicios técnicos profesionales, de las oficina de la Comisión Nacional de Áreas Naturales Protegidas (Conanp) de la RBMM y de la Comisión Nacional Forestal (Conafor); y 3) a partir de recorridos de campo para detectar árboles afectados, como individuos muertos con follaje de color rojizo.

The damage on each tree was recorded monthly based on five progressive levels, that is, if the deterioration progressed or remained, despite the improvement showed by the tree in terms of its strength, it was considered that the problem did not decrease. The numerical assignment was based on symptoms and lesions caused on firs by Scolytus mundus and Pseudohylesinus spp. (Table 1), under the assumption that the damages are a reflection of the attack of these two species.

Cada sitio de monitoreo estuvo conformado por un conglomerado de cuatro parcelas circulares de 11.28 m de diámetro en las que se registró la pendiente a partir del procesamiento del Modelo de Elevación Digital (MED) con un tamaño de píxel de 30 x 30 m en el módulo SLOPE (INEGI, 2011); la altitud, se obtuvo extrayendo los valores del MED; ambos procesos se realizaron en el Sistema de Información Geográfica ARCGIS 10.2 (ESRI, 2013). La exposición se midió en grados azimutales. 60

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Se marcaron los árboles con categorías diamétricas mayores a 7.5 cm y se determinó su altura con una pistola Haga (W-Germany), la cobertura del dosel con un flexómetro Surtek, CLX30 (30 m), su edad con un taladro Presler (20”) y el diámetro a nivel del pecho (DAP), con una cinta diamétrica Perfoparts, FOI0106 (5m). La disposición espacial de las parcelas ubicó a una de ellas al centro y las otras tres hacia el N, SE y SO, a una distancia de dicha parcela de 45.14 m (Conafor, 2012) (Figura 2). En cada sitio se instaló una estación meteorológica Davis Vantage Vue que registró temperatura, humedad relativa y precipitación. Para obtener las coordenadas geográficas se utilizó un GPS (GARMIN, 60CSX).

Of the nine monitoring sites, six were fixed and three temporary. Fixed sites were those which were monitored from August 2011 to July 2013 (Table 2) and the temporary were monitored from August or September 2011 to April 2012 and that during that time the trees showed no remarkable changes in damage degrees. From that time the weather stations were installed in new sites where outbreaks of Scolytus mundus and Pseudohylesinus spp. were detected (Table 2).

Fuente: Conafor, 2012. Source: Conafor, 2012.

Figura 2. Distribución de las cuatro parcelas que se establecieron en cada sitio de monitoreo en la RBMM. Figure 2. Distribution of the four plots that were established in each monitoring site in the MBBR.

Statistical analysis

El daño sobre cada árbol se registró mensualmente con base en cinco niveles de manera progresiva, es decir que el deterioro avanzaba o se mantenía, y a pesar de que el árbol mostraba mejoría en su vigor, se consideró que el problema no disminuía. La asignación numérica se basó en los síntomas y lesiones que ocasionan Scolytus mundus y Pseudohylesinus spp. (Cuadro 1) en los oyameles, bajo el supuesto de que las afectaciones son el reflejo del ataque de estas dos especies.

To describe the changes in the levels of damage over time, the frequency distributions of the different categories of damage per site and by date of registration were developed. The records of temperature, relative humidity and precipitation were handled monthly; therefore, mean monthly temperature and humidity, and monthly rainfall of each monitoring site was calculated.

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Cuadro 1. Categorías de nivel de daño asignado a cada árbol seleccionado con posible ataque de Scolytus mundus Wood, 1968 y Pseudohylesinus spp. Nivel de daño

Síntoma

Sin daño, con follaje verde

Con resinación vieja o nueva en el fuste

Con cambio de coloración del follaje a un color rojizo u ocre de alguna rama o de gran parte del dosel

Con punta muerta

Árbol muerto

Table 1. Categories of level of damage assigned to each selected tree probably attacked by Scolytus mundus Wood, 1968 and Pseudohylesinus spp. Degree of damage

Symptom

Without damage, with green foliage

With old or recent resin on the stem

With changes in the color of foliage towards a reddish to golden tone or of some branch or great part of the canopy

With a dead tip

Dead tree To determine the relationship between the meteorological parameters and forest damage of each monitoring site, Spearman nonparametric correlations and t tests of significance were conducted. To represent the central tendency of forest damage each date, the median of the records of the four plots was used. Statistical tests (Spearman correlation) and the parameter of central tendency (median) used are recommended when the response variable is of ordinal type in the experimental design (Siegel and Castellan, 1995; Zar, 2010). To perform these analyzes the R program was used with the “Hmisc” version 3.12-2, package (Harrel y Dupont, 2013).

De los nueve sitos de monitoreo, seis fueron fijos y tres temporales. Los primeros se monitorearon desde agosto de 2011 hasta julio de 2013 (Cuadro 2), y los segundos de agosto de 2011 a abril o septiembre de 2012, ya que durante ese tiempo los árboles no mostraron cambios notorios en los niveles de daño. A partir de esas fechas las estaciones meteorológicas se instalaron en nuevos sitios en los que se detectaron brotes de S. mundus y Pseudohylesinus spp. (Cuadro 2).

To determine the influence of abiotic factors (altitude, slope and exposure) and biotic (height, coverage, age, density and DBH of trees) on the level of damage, Generalized Linear Models were performed. In these analyses, the median of forest damage from the last available record of each of the plots from each monitoring site was used. The R program was used with the “Rcmdr” package (version 1.6-3) (Fox et al., 2010).

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Cuadro 2. Características de los sitios de monitoreo fijos y temporales en la Reserva de la Biósfera de la Mariposa Monarca. Table 2. Characteristics of the fixed and temporary monitoring sites in the Monarch Butterfly Biosphere Reserve (MBBR). Sitio

Número Permanencia de del sitio árboles

Altitud

Coordenadas (UTM)

(m)

Municipio

Estado

Pendiente (°)

Tendencia de la exposición

Catingo

Fijo

-100.235 long., 19.631 lat.

3 270 a 3 304

San José del Rincón

Estado de México

14 a 20

Llano de Las Papas

Fijo

-100.264 long., 19.658 lat.

3 185 a 3 202

Ocampo

Michoacán

11 a 19

El Mirador 1

Fijo

-100.289 long., 19.668 lat.

3 325 a 3 369

Ocampo

Michoacán

13 a 17

El Potrero

Fijo

-100.283 long., 19.657 lat.

3 096 a 3 188

Ocampo

Michoacán

16 a 24

Walmart

Fijo

-100.282 long., 19.668 lat.

3 227 a 3 342

Ocampo

Michoacán

9 a 15

Zona Federal

Fijo

-100.280 long., 19.677 lat.

3 276 a 3 293

Ocampo

Michoacán

11 a 22

El Asoleadero

Temporal

-100.259 long., 19.579 lat.

3 100

Ocampo

Michoacán

5 a 15

El Rosario

Temporal

-100.268 long., 19.594 lat.

3 200

Ocampo

Michoacán

15 a 35

La Presa

Temporal

-100.263 long., 19.646 lat.

3 000 a 3 100

Ocampo

Michoacán

15 a 35

La Casa del Japonés

Temporal

-100.303 long., 19.679 lat.

3 235a 3 267

Ocampo

Michoacán

15 a 19

El Mirador 2

Temporal

-103.251 long., 19.371 lat.

3 340 a 3 467

Ocampo

Michoacán

18 a 26

Bosque Jaras

Temporal

-100.16 long., 19.38 lat.

2 966 a 3 062

Angangueo Michoacán

18 a 33

Site= Sitio; Number of trees = Número de árboles; Permanence of the site = Permanencia del sitio; Coordinates = Coordenadas; Altitude = Altitud; Municipality = Municipio; State = Estado; Slope = Pendiente; Tendency of the exposure = Tendencia de la exposición.

Análisis estadístico Para describir los cambios de los niveles de daño a lo largo del tiempo, se elaboraron las distribuciones de frecuencia de las diferentes categorías de daño por sitio y fecha de registro. Los datos de temperatura, humedad relativa y precipitación se manejaron a nivel mensual; por lo tanto, se calcularon la temperatura, la humedad media mensual y la precipitación mensual de cada sitio de monitoreo. La relación entre los parámetros meteorológicos y el daño forestal en cada sitio se determinó mediante correlaciones no paramétricas de Spearman y sus pruebas de significancia de t. Para representar la tendencia central del daño forestal de cada fecha, se utilizó la mediana de los registros de las cuatro parcelas. Las pruebas estadísticas (correlaciones de Spearman) y el parámetro de tendencia central (mediana) utilizados son los recomendados cuando la variable de respuesta es de tipo ordinal en el diseño experimental (Siegel y Castellan, 1995; Zar, 2010). Los análisis

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se hicieron con el programa R y la paquetería “Hmisc” Versión 3.12-2 (Harrel y Dupont, 2013).

Results Ratio of damage levels

La influencia de los factores abióticos (la altitud, la pendiente y la exposición) y bióticos (altura, cobertura, edad, densidad y DAP de los árboles) sobre el nivel de daño, se calculó a partir de Modelos Lineales Generalizados. En estos análisis se usó la mediana del daño forestal del último disponible en cada una de las parcelas establecidas en los sitios de monitoreo; para ello se empleó el programa R con la paquetería “Rcmdr” (versión 1.6-3) (Fox et al., 2010).

In all the monitoring sites was observed that the prevailing category was 0 (green foliage) at the beginning of the records; however, as time went by, the frequency of the following symptoms increased until they became dominant, except for La Presa and Asoleadero (figures 5a and 5c). For example at the end of the monitoring in Catingo (Figures 3a), El Mirador 1 (Figure 3c) and El Mirador 2 (Figure 6b), the most abundant trees were those with resin.

Resultados

In a similar way, at the sites of Llano de Las Papas (Figure 3b), El Potrero (Figure 4a), Federal zone (Figure 4c), El Rosario (Figure 5b) and El Bosque Jaras (Figure 6c) recorded higher frequency of trees with discoloration of foliage at the end of monitoring. In places like Walmart (Figure 4b) and Casa del Japonés (Figure 6a) trees with production of resin and discoloration of foliage were the most abundant in the last record. Finally, the total frequency of trees in the Asoleadero (Figure 5a) was divided between healthy trees with production of resin and change in color of the foliage.

Proporción de los niveles de daño En todos los sitios de monitoreo se observó que la categoría predominante fue 0 (follaje verde) al inicio de las evaluaciones; sin embargo, conforme avanzó el tiempo los síntomas subsecuentes aumentaron su frecuencia, hasta llegar a ser dominantes, excepto en La Presa y El Asoleadero (figuras 5a y 5c). Por ejemplo, al final del monitoreo en Catingo (Figuras 3a), El Mirador 1 (Figura 3c) y El Mirador 2 (Figura 6b), los árboles más abundantes fueron los que presentaron resinación.

Damage level ratio with respect to temperature and humidity

Los sitios del Llano de Las Papas (Figura 3b), El Potrero (Figura 4a), Zona Federal (Figura 4c), El Rosario (Figura 5b) y El Bosque Jaras (Figura 6c) registraron una mayor frecuencia de individuos con cambios en la coloración de su follaje al final del monitoreo. En sitios como Walmart (Figura 4b) y Casa del Japonés (Figura 6a), los árboles con resinación y con cambios en la coloración de su follaje fueron los más abundantes en el último muestreo. Finalmente, la frecuencia total de árboles en El Asoleadero (Figura 5a) se dividió entre los ejemplares sanos, con resinación y con cambio en la coloración del follaje.

The Spearman correlation analysis showed that damage levels are not significantly related to temperature, humidity and precipitation at the monitoring sites (Table 3).

Influence of the physiographic and mensuration characteristics over the damage level The Generalized Linear Models pointed out that the level of damage (the last record of each site), did not depend on physiography (altitude, exposure and slope) or the characteristics of the fir trees (height, average cover, age, density and the diameter at breast height [DBH] of trees) of the monitoring sites (Table 4).

Relación del nivel de daño con respecto a la temperatura y humedad Los análisis de correlaciones de Spearman mostraron que los niveles de daño no están relacionados significativamente con la temperatura, la humedad y la precipitación (Cuadro 3).

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Figura 3. Frecuencias de las diferentes categorías de daño forestal en los sitios de monitoreo fijos en la RBMM (agosto del 2011 a julio de 2013). Figure 3. Frequencies of the different forest damage categories in the fixed monitoring sites of MBBR (August 2011 to July 2013).

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Figura 4. Número de árboles de las diferentes categorías de daño forestal en los sitios de monitoreo fijos en la RBMM (agosto del 2011 a julio de 2013). Figure 4. Number of trees of the different forest damage categories in the fixed monitoring sites of MBBR (August 2011 to July 2013).

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Figura 5. Abundancia de oyameles de las diferentes categorías de daño forestal en los sitios de monitoreo temporales. Figure 5. Fir abundance of the different forest damage categories in the temporary monitoring sites.

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Figura 6. Cantidad de ĂĄrboles registrados de las diferentes categorĂas de daĂąo forestal en los sitios de monitoreo temporales. Figure 6. Amount of trees recorded in the different forest damage categories in the temporary monitoring sites.

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Table 3. Results of the analysis of Spearman correlations to determine the relation of the medians of the levels of damage with three climatological parameters in the MBBR.

Influencia de las características fisiográficas y dasométricas sobre el nivel de daño Los Modelos Lineales Generalizados señalaron que el nivel de daño (del último registró de cada sitio) no dependió de la fisiografía (altitud, exposición y pendiente) o las características de los oyameles (altura, cobertura media, edad, densidad y el diámetro a nivel del pecho [DAP]) de los sitios de monitoreo (Cuadro 4).

Parameter

Cuadro 3. Resultados de los análisis de correlaciones de Spearman para determinar la relación de las medianas de los niveles de daño con tres parámetros climatológicos en la RBMM. Parámetro

Temperatura media mensual

0.06

0.86

0.38

Humedad media mensual

0.01

0.14

0.88

Precipitación mensual

0.09

1.30

0.19

Monthly mean temperature

0.06

0.86

0.38

Monthly mean humidity

0.01

0.14

0.88

Mean precipitation

0.09

1.30

0.19

rS= Spearman correlation coefficient; t= value of t significance test; P = level of significance; gl = 207.

rS=Coeficiente de correlación de Spearman; t= Valor de la prueba de significancia de t; P = Nivel de significancia; gl = 207.

Cuadro 4. Resultados de los Modelos Lineales Generalizados que prueba la influencia de factores abióticos y bióticos sobre la mediana del nivel de daño (del último registro) de cada parcela. Efecto

Coeficiente ± e.e.

2.42´ 10 ± 2.43´ 10

0.999

0.318

Exposición (°)

- 1.38´ 10-3 ± 2.09 ´10-2

0.660

0.509

Pendiente (°)

1.35´ 10-2 ± 4.46´ 10-2

0.303

0.762

Altura de los árboles (m)

- 3.08 ´ 10 ± 4.65´ 10

0.663

0.507

Cobertura del dosel (m )

2.14 ´ 10 ± 3.79´ 10

0.057

0.955

Edad de los árboles (años)

- 1.67´ 10-2 ± 1.36´ 10-2

1.225

0.221

Densidad de árboles (individuos m-2)

4.57´ 10-2 ± 4.14´ 10-2

1.102

0.270

DAP (cm)

6.18 ´ 10 ± 4.38v 10

1.410

0.158

Altitud (m)

-3

-2

-3

-2

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Table 4. Results of the Generalized Linear Models that proves the influence of abiotic and biotic factors upon the median of the level of damage (of the last record) of each plot. Effect

Coefficient ± e.e.

2.42´ 10-3 ± 2.43´ 10-3

0.999

0.318

Exposure exposition (°)

- 1.38´ 10-3 ± 2.09 ´10-2

0.660

0.509

Slope (°)

-2

1.35´ 10 ± 4.46´ 10

0.303

0.762

- 3.08 ´ 10 ± 4.65´ 10

0.663

0.507

Canopy cover (m2)

2.14 ´ 10-3 ± 3.79´ 10-2

0.057

0.955

Tree age (years)

- 1.67´ 10-2 ± 1.36´ 10-2

1.225

0.221

Tree density (ind m )

4.57´ 10 ± 4.14´ 10

1.102

0.270

DBH (cm)

6.18 ´ 10 ± 4.38v 10

1.410

0.158

Altitude (m)

-2

Tree height (m)

-2

-2 -2

Discusión

Discussion

Los datos de los cuadros 3 y 4 expresan que las condiciones meteorológicas y las características fisiográficas y dasométricas de los sitios de monitoreo no tuvieron una influencia significativa en el daño de los bosques de oyamel de la RBMM. Esto sugiere que los parámetros ambientales que se midieron tienen una baja influencia en los niveles de daño por S. mundus y Pseudohylesinus spp. y probablemente existen otros factores con mayor peso sobre dicha variable, como las actividades humanas o la presencia de algún depredador de los escarabajos.

The data in tables 3 and 4 state that the weather, physiographic and mensuration features of the monitoring sites had no significant influence on the damage of fir forests of the MBBR. This suggests that the environmental parameters that were measured have low influence on levels of damage from S. mundus and Pseudohylesinus spp. and probably other factors may have a greater weight on this variable, such as human activity or the presence of beetle predators. The warm, low humidity environments increase the likelihood of infestation and advance of insects in forests, to promote the activity, development and survival of these organisms, mainly of those who feed on the foliage of plants (Figueroa and Cano, 2004; Ciesla, 2011; Schowalter, 2011). So, usually in the dry season the trees become more prone to attack from any disease or pest (Manion and Lachance, 1992) because they enter into a state of stress that affects their growth and physiology (Alvarado et al., 2007; Pretzsch, 2009), which promotes to invest more energy resources in their survival and acclimatization to an adverse environment (Gurevitch et al., 2006). Allen et al. (2010) confirm this, based on 88 surveys distributed worldwide and within a period of 30 years.

Los ambientes cálidos y con baja humedad aumentan la probabilidad de infestación y el avance de los insectos en los bosques, al favorecer la actividad, el desarrollo y la supervivencia de estos organismos, sobre todo de los que se alimentan del follaje de las plantas (Figueroa y Cano, 2004; Ciesla, 2011; Schowalter, 2011). Así, por lo general en la época de sequía es cuando los árboles son más propensos al ataque de cualquier enfermedad o plaga (Manion y Lachance, 1992), debido al estrés hídrico al que están sujetos y que influye en su crecimiento y fisiología (Alvarado et al., 2007; Pretzsch, 2009); lo anterior propicia que inviertan más recursos energéticos en su supervivencia y aclimatación a un ámbito adverso (Gurevitch et al., 2006). Allen et al. (2010) lo confirman con base en 88 estudios distribuidos en todo el mundo y en un lapso de 30 años.

At present, the fundamental mechanism that determines survival and mortality of trees under drought conditions is poorly understood. This lack of knowledge has been awarded to the complexity of these systems, since the second condition depends on multiple interacting factors on particular intervals of climatic stress tolerance, and cost-benefit balance of pests and diseases (Miao et al., 2009).

Actualmente, el mecanismo fundamental que determina la supervivencia y la mortalidad de los árboles bajo condiciones de sequía es poco entendido. La falta de conocimiento se ha adjudicado a la complejidad de estos sistemas, ya que la segunda condición depende de múltiples factores interactuantes; de intervalos de tolerancia particulares al estrés climático, y de balances costo-beneficio de las plagas y enfermedades (Miao et al., 2009). La altitud, la pendiente y la exposición no tuvieron una influencia sobre los niveles de daño de los árboles, lo que

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sugiere que esas variables ambientales no inciden sobre la vulnerabilidad de los árboles o el éxito del establecimiento de las plagas. Probablemente, no se observó una relación del daño con la altitud y la pendiente porque los intervalos fueron muy estrechos, ya que en el diseño experimental utilizado se le asigna un mayor peso a la influencia de los parámetros que registraron las estaciones meteorológicas (i.e., temperatura, humedad y precipitación). En el mismo sentido, la exposición de la mayoría de los sitios fue hacia el N (Cuadro 2), y un diseño más robusto para probar su efecto estaría conformado por una equidad de réplicas con tendencias hacia el N y S, ya que estas son las exposiciones que muestran condiciones contrastantes (Pretzsch, 2009).

Altitude, slope and exposure had no influence on levels of damage to trees, suggesting that these environmental variables do not affect the vulnerability of trees or the successful establishment of pests. A relationship of damage with altitude and slope was not observed probably because the intervals were very narrow, since in the experimental design a greater weight is assigned to the influence of the parameters recorded by the weather stations (i.e., temperature, humidity and precipitation). In a similar way, exposure of most places went to the N (Table 2), and a more robust design to test the effect of this factor would consist of one equity of replications with tendencies towards N and S, and these are the hill sides that show contrasting conditions (Pretzsch, 2009).

La altura, cobertura, edad, densidad y el DAP de los árboles presentes en las parcelas no influyeron sobre el nivel de daño. Por un lado, esto sugiere que la magnitud o cantidad de los sitios disponibles para los escarabajos (medido a partir del tamaño de las plantas hospedantes) no afectan el éxito de establecimiento o el avance de los descortezadores; que puede deberse a las señales químicas que exhiben algunos de estos insectos (como las feromonas antiagregantes) que evitan el traslape de sus galerías, lo que permite una distribución más homogénea de sus poblaciones. A su vez, la densidad de los árboles representa la lejanía a nuevas fuentes de colonización para los escarabajos descortezadores; es decir, en sitios con alta densidad se facilita su propagación (Schowalter, 2011). Sin embargo, los datos no confirmaron una relación con el daño, lo que posiblemente responda a la necesidad de contar con sitios donde las abundancias sean más contrastantes para observar la influencia de la densidad de los árboles.

Height, coverage, age, density and DBH of trees present in the plots did not influence the level of damage. On the one hand, this suggests that the magnitude or amount of available sites for beetles (measured from the size of host plants) did not affect the success of establishment or progression of these insects. This could be due to chemical signals some of them have (such as anti-aggregation pheromones) that prevent galleries overlap, allowing a more homogeneous distribution of their populations. On the other hand, the density of trees represents the distance to new sources of colonization for bark beetles, which would facilitate its spread in places with high density of trees (Schowalter, 2011); however, the data did not confirm a relationship with the damage, which would possibly respond to the need for sites with more contrasting abundances to observe the influence of the density of trees. In an overview, it must be considered that forests are complex systems that are under the influence of a lot of factors such as environmental conditions, resources, biotic interactions, natural disturbances and human activities. Therefore, this study only shows a portion of the determinants of forest damage in the MBBR, and to obtain a robust pattern it is required a greater amount of evidence to show the factors that have a greater weight on impairment trees.

En un panorama general, se debe considerar que los bosques son sistemas complejos y que están bajo la influencia de una gran cantidad de factores como son las condiciones ambientales, los recursos, las interacciones bióticas, los disturbios naturales y las actividades humanas. Por lo tanto, este trabajo solo muestra una parte de los elementos que determinan el daño forestal en la RBMM, y para obtener un patrón robusto se requiere de una mayor cantidad de evidencias que permitan identificar los factores que tiene un mayor peso sobre el deterioro de los árboles.

Conclusions After two years of monitoring, there was no category of damage to dominate in all the selected sites. In addition, the “change of color foliage” was the category that dominated in some of them.

Conclusiones Después de dos años de monitoreo, no hubo una categoría de daño que dominara en todos los sitios seleccionados. Además, el “Cambio de la coloración del follaje” fue la categoría que dominó en algunos sitios de monitoreo.

The levels of damage fir forests of the MBBR not related to temperature, precipitation and humidity monitoring sites, probably because other factors outweigh this response variable, such as the human activities or ecological interactions with other organisms.

Los niveles de daño en los bosques de oyamel de la RBMM no se relacionaron con la temperatura, la precipitación y la humedad de los sitios de monitoreo, probablemente porque existen otros factores que tienen más peso sobre esta variable de respuesta,

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como pueden ser las actividades humanas o las interacciones ecológicas con otros organismos.

The physiographic characteristics (altitude, exposure and slope) and mesuration data (height, medium coverage, age, density and DBH of trees) of the monitoring sites had no effect on the levels of damage of the forests of the MBBR, which can be related to the experimental design, which gives greater weight to test the influence of the meteorological parameters that were measured.

Las características fisiográficas (altitud, exposición y pendiente) y dasométricas (altura, cobertura media, edad, densidad y el DAP) de los sitios de monitoreo no influyeron sobre los niveles de daño de los bosques de la RBMM, lo que puede estar relacionado con el diseño experimental utilizado, que le da mayor peso a probar la influencia de los parámetros meteorológicos medidos.

Conflict of interests The authors declare no conflict of interests.

Conflicto de intereses

Contribution by author

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Víctor López-Gómez: writing of the manuscript, calculation of the statistical analysis and field work; Víctor Javier Arriola Padilla: selection of the study units, field work, experimental design and review of the manuscript; Ramiro Pérez Miranda: selection of the study units, and field sampling, experimental design and review of the manuscript.

Contribución por autor Víctor López-Gómez: elaboración del escrito, cálculo de los análisis estadísticos y trabajo en campo; Víctor Javier Arriola Padilla: selección de unidades de estudio, trabajo en campo, definición del diseño experimental, y revisión del manuscrito; Ramiro Pérez Miranda: selección de unidades de estudio y muestreo en campo, definición del diseño experimental, y revisión del manuscrito.

Acknowledgements The authors would like to express their gratitude to the Conacyt-Conafor Sectorial Fund for the financial support provided for the execution of this study that came from the Conafor Project Number 2010-C02-148358. To M. Sc. Francisco Moreno and Antonio González of CENID-COMEF (INIFAP) for their technical support in the field and in the laboratory and to M. Sc. Efraín Velasco Bautista of the same institution, for their appropriate suggestions in the statistical analyses.

Agradecimientos Los autores desean expresar su agradecimiento al Fondo Sectorial Conacyt-Conafor por el financiamiento otorgado para la realización de este estudio derivado del proyecto Conafor-2010-C02-148358. Al M. en C. Francisco Moreno y al M. en C. Antonio González del Cenid-Comef (INIFAP) por su apoyo técnico en el campo y en el laboratorio y al M. en C. Efraín Velasco Bautista de esta misma institución, por sus acertadas sugerencias en la elaboración de los análisis estadísticos.

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López-Gómez et al., Daños por factores abióticos y bióticos en bosques de oyamel...

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Artículo / Article

Regeneración inducida de Pinus pseudostrobus Lindl., bajo diferentes densidades del dosel y preparación de sitio Pinus pseudostrobus Lindl. induced regeneration under different canopy densities and site conditioning Miguel Ángel Bello González1, Gerardo Segura Warnholtz2, María Elena Tinoco Espinosa1, María Blanca Nieves Lara Chávez1, Rafael Salgado Garciglia3 Resumen La falta de regeneración en la zona boscosa bajo manejo forestal de la comunidad Nuevo San Juan Parangaricutiro, Michoacán permitió el desarrollo del presente estudio, cuyo objetivo fue caracterizar la regeneración inducida de Pinus pseudostrobus, en respuesta a diferentes tratamientos de preparación de sitio y densidad de arbolado. La metodología consistió en la selección de seis rodales con diferentes densidades de arbolado, en donde se establecieron 72 sitios. Se aplicaron cuatro tratamientos de preparación de sitio (quema, limpia, barbecho y testigo); la siembra de 420 semillas por sitio; y se hizo un análisis de varianza factorial. La emergencia a los 2 meses fue de 27.19 % (20 301 plántulas por hectárea), con diferencias para el testigo de 29.77 %; para la densidad 88 árboles, con 35.15 %; y para la interacción 88 árboles-testigo, con 41.5 % de emergencia. Hubo diferencias entre tratamientos en el quinto y octavo mes, dentro del barbecho y la limpia se registró una supervivencia superior a 60 %. Las interacciones 88 y 140 árboles con barbecho y limpia mostraron, en ese periodo, 70 y 90 % de supervivencia. En el lapso de 5 a 11 meses, se observó una drástica mortalidad mayor a 70 %. Con relación a la altura de las plántulas en todos los tratamientos, se obtuvieron diferencias en el quinto y el octavo mes, las del testigo y la limpia tuvieron alturas superiores, mientras que para la densidad de cero árboles correspondieron los valores más altos durante todo el periodo.

Palabras clave: Cama semillera, densidad de arbolado, emergencia, labores de preparación de sitio, Pinus pseudostrobus Lindl., regeneración inducida. Abstract The lack of regenerating practices in the wooded area under forest management of Nuevo San Juan Parangaricutiro, Michoacán, Mexico allowed the development of this study whith the following objective: to describe the induced regeneration of Pinus pseudostrobus in response to tree densities and differing site conditioning practices. The methodology consisted of the selection of 6 stands, the election of 6 tree densities, the establishment of 72 sites, site conditioning treatments (burning, cleaning, fallow and control), sowing of 420 seeds per site and factorial variance analysis. From the obtained results the following comes off: plant emergence after 2 months of applying the four and six treatments was 27.19 % (20 301 seedling h-1), differing from the control (29.77 %), from the 88-tree density (35.15 %) and 88-tree density interaction with the control (41.5 %). By the 5th and the 8th month period there were differences among treatments, with over 60 % survival for the fallow and the cleaning practices. The 88-tree and 140-tree interactions with fallow and cleaning showed 70 % and 90 % survival for that period, respectively. From the 5th month to the 11th month period there was a drastic mortality of over 70 % plants. In regard to plant height within the four and six treatments, differences were observed in the 5th and the 8thmonth period, with greatest plant height detected within the control and the cleaning practices, while the 0-tree density was superior to all treatments during the whole lapse of time.

Key words: Seed bed, tree density, emergence, site conditiong practices, Pinus pseudostrobus Lindl., inducid regeneration. Fecha de recepción/ date of receipt: 21 de octubre de 2013; Fecha de aceptación/ date of acceptance: 29 de de septiembre de 2014. 1 Facultad de Agrobiología “Presidente Juárez” Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Correo-e: mabellog2@hotmail.com 2 Consejo Nacional Forestal (Conafor) Semarnat 3 Instituto de Investigaciones Químico Biológicas, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

Bello et al., Regeneración inducida de Pinus pseudostrobus Lindl...

Introducción

Introduction

En la actualidad uno de los grandes problemas que presentan los bosques es la viabilidad de su regeneración natural. Hoy es evidente que la presión demográfica y la necesidad de producir más alimentos han causado un disturbio notable sobre esos ecosistemas (Varela, 1998). Ante este problema se hace imprescindible conocer el estado que guardan algunas especies arbóreas de Pinus de importancia ecológica o económica (Perry, 1991; Farjón y Styles, 1997). Dado que muchos de sus bosques están siendo utilizados en diversos grados, y manejados en una escala mayor, es necesario conocer los aspectos regenerativos de los mismos.

Currently one of the major problems posed by forests today is the viability of natural regeneration. It is now clear that population pressures and the need to produce more food have caused considerable disturbance on these ecosystems (Varela, 1998). On the face of this problem, it is essential to know the state that some ecologically or economically important Pinus species keep (Perry, 1991; Farjon and Styles, 1997). Since many of its forests are being used at different intensities, and managed on a larger scale, it is necessary to know the regenerative aspects thereof. A universal characteristic of every ecosystem is the continuous change to which it is subject, so that their condition at present is the result of a regular process of modifications occurred in the past, which can be very diverse: variations in population size, replacement of some species by others, altered micro and macro climate, presence of herbivores or disturbance factors that drastically impact forest ecosystems. It is worth noting that these changes are interrelated, and result in complex ecological interactions in time and space.

Una de las características universales de todo ecosistema es el cambio constante al que está sometido; de tal manera que su condición en el presente es el resultado de un proceso continuo de modificaciones ocurridas en el pasado, las cuales pueden ser de muy diversa índole: variaciones en el tamaño de las poblaciones, reemplazo de unos taxa por otros, cambios micro y macroclimáticos, presencia de herbívoros o de factores de disturbio que modifican drásticamente los ecosistemas forestales. Es importante señalar que esas transformaciones están relacionadas entre sí, y resultan en interacciones ecológicas complejas en el tiempo y en el espacio.

Attention should be paid, in particular, to the special conditions of use and extensive harvest, since forest regeneration is performed in complex ways. This process may take different degrees of continuity, which, in turn, is controlled by constraints related to a source of viable seed, a good seed bed and a microenvironment compatible with the development of new individuals (Roe et al., 1970). The latter is regulated by the upper canopy formed by the crowns of the dominant trees, other species of the vegetation and forest floor characteristics (Heiligmann and Schneider, 1975; Daniel et al., 1982).

En el caso de la regeneración de ecosistemas forestales, hay que prestar atención a las condiciones especiales de aprovechamiento y explotación extensiva, ya que la regeneración de bosques se realiza en forma compleja, dado los factores que inciden sobre ella. El proceso puede adoptar diferentes grados de continuidad y esta, a su vez, es controlada por factores ligados a una fuente de semillas viables, a una buena cama semillera y a un microambiente compatible con la regeneración (Roe et al., 1970), que está regulada por el dosel superior, formado por las copas de los árboles dominantes, por otras especies de la vegetación presente; así como por las características del piso forestal (Heiligmann y Schneider, 1975; Daniel et al., 1982).

Knowledge of the factors that they comprise predicts the behavior of natural reforestation in relation to germination, establishment and possible causes of mortality and survival of the species (Musálem et al., 1991). Currently, little is known about the complexity of regenerative processes in markets dominated by Pinus pseudostrobus Lindl., a widespread species in Mexico, with high commercial value and subject to large-scale use (Perry, 1991; López-Upton, 2002; Sáenz-Romero and Linding-Cisneros, 2004).

El conocimiento de los factores que los integran permite predecir el comportamiento de la repoblación natural con relación a la germinación, al establecimiento y a las posibles causas de mortalidad y supervivencia de las especies (Musálem, et al., 1991).

The conventional way to create the conditions conducive to forest recovery is through regeneration cuttings with modifications of the seed bed, which include decreasing the vegetation and debris from logging (Shelton and Wittwer, 1991). Since some aspects of optimal densities of trees and the influence these have on regeneration, as well as site conditioning activities in different residual density conditions are unknown, this study aimed to determine the effects the different conditions of light, temperature and humidity created

Actualmente, existe desconocimiento de la complejidad de los procesos regenerativos en los bosques dominados por Pinus pseudostrobus Lindl., taxon de amplia distribución en México, con alto valor comercial y sujeto a un aprovechamiento a gran escala (Perry, 1991; López-Upton, 2002; Sáenz-Romero y Linding-Cisneros, 2004).

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by the release on both the canopy and soil in seed germination and seedling establishment of Pinus pseudostrobus.

La forma convencional de crear las condiciones que favorezcan la regeneración es a través de las cortas de regeneración con modificaciones de la cama semillera, las cuales incluyen la disminución de la vegetación presente y de los desperdicios del aprovechamiento forestal (Shelton y Wittwer, 1991). Dado que aún se desconocen algunos aspectos relacionados con las densidades óptimas de arbolado y su influencia sobre la regeneración, al igual que las actividades de preparación de sitio en distintas condiciones de densidad residual, este estudio tuvo como objetivo conocer los efectos de las diferentes condiciones de luz, temperatura y humedad creadas por la liberación de espacios tanto en el dosel, como en el suelo sobre la germinación de las semillas y en el establecimiento de las plántulas de Pinus pseudostrobus.

Materials and Methods Six mature stands of Pinus pseudostrobus were chosen in forests under forest management; with six different densities of trees; within them three experimental units of 50 x 50 m (2 500 m2 each) were established, for a total of 18. The experiment comprised six tree density treatments: 0, 21, 61, 88, 140 and 330 trees ha -1 with three replications each, under the experimental design of randomized blocks, in a total area of 4.5 ha. For sampling of the induced regeneration, four 7.5 x 7.5 m squares sites (56.25 m2) were established within each experimental unit, where four soil treatments were implemented: burning, removal of vegetation (cleaning), fallow and control. The activities were performed manually with field tools (machete, hoe, shovel, pick), wheelbarrow to extract herbaceous and shrub vegetation in the sites clean and fallow, in addition to the removal of soil; in the case of burning, vegetation was removed by controlled burning; in the control site, soil and vegetation were left untouched.

Materiales y Métodos Se eligieron seis rodales maduros de Pinus pseudostrobus, en bosques bajo manejo forestal; con seis diferentes densidades de arbolado; dentro de ellos se establecieron tres unidades experimentales de 50 × 50 m (2 500 m2 cada una), para un total de 18. El experimento comprendió seis tratamientos de densidad de arbolado: 0, 21, 61, 88, 140 y 330 árboles ha-1, y con tres repeticiones cada uno, bajo el diseño experimental de bloques al azar, en un área total de 4.5 ha.

Vegetation is made-up mainly by musks of the Brachytheciaceae (Polytrichum) family; of herbaceous species of Asteraceae, Fabaceae, Dennstaedtiaceae, Aspleniaceae, Polypodiaceae, Pteridiaceae (Pteridium), Onagraceae, Oxalidaceae, Anacardiaceae and Poaceae; and of shrubs of Rosaceae (Rubus) Ericaceae, Solanaceae, Coriariaceae, Onagraceae, Asteraceae and Lamiaceae.

Para el muestreo de la regeneración inducida se establecieron, dentro de cada unidad experimental, cuatro sitios cuadrados de 7.5 × 7.5 m (56.25 m2), en donde se implementaron cuatro tratamientos al suelo: quemas, eliminación de la vegetación (limpia), barbecho y testigo. Las actividades se realizaron manualmente, con herramienta de campo (macheta, azadón, pala, pico, carretilla) para extraer la vegetación herbácea y arbustiva en los sitios de limpia y de barbecho, además de la remoción de suelo; para el caso de la quema se procedió a eliminar la vegetación mediante quemas controladas; en el testigo se dejaron el suelo y la vegetación intactos.

The P. pseudostrobus seeds from the Forest Technical Direction of the Nuevo San Juan Nuevo Prangaricutiro Indigenous Community, Michoacán State, were collected a year before in the forests of the community and treated for their conservation. Their viability was determined by in vitro germination tests, for which 400 seeds were put into Petri boxes (four subsamples of 100 seeds each), at room temperature for 15 days. The average germinated seeds was 95 %.

La vegetación está constituida principalmente por musgos de la familia Brachytheciaceae (Polytrichum) y especies herbáceas de Asteraceae, Fabaceae, Dennstaedtiaceae, Aspleniaceae, Polypodiaceae, Pteridiaceae (Pteridium), Onagraceae, Oxalidaceae, Anacardiaceae, Poaceae; y arbustos de las familias Rosaceae (Rubus) Ericaceae, Solanaceae, Coriariaceae, Onagraceae, Asteraceae y Lamiaceae.

Regeneration was assessed by direct sowing of 420 seeds per site (74 666 seeds ha-1/ 2.497) (Barnet and Baker, 1991), with a separation among them of 36 cm and at 1 cm deep. For their observation, monitoring and evaluation, small wooden poles were placed in order to locate each seed and seedling resulting from emergence.

Las semillas de P. pseudostrobus fueron proporcionadas por la Dirección Técnica Forestal de la Comunidad Indígena Nuevo San Juan Nuevo Prangaricutiro, Michoacán, cosechadas un año antes en los bosques de la misma comunidad y tratadas para su conservación. Su viabilidad se determinó con pruebas de germinación in vitro, para ello se colocaron 400 semillas en cajas Petri (cuatro submuestras de 100 semillas), a temperatura ambiente durante 15 días. El promedio de las semillas germinadas fue de 95 %.

The establishment of the sites was made in January and February 1995; the treatments to the soil were applied in March and April; and sowing was made in May of the same year. For the 24 treatments with three replications and six times of evaluation (2, 5, 8, 11, 15 and 21 months) a design of blocks at random with a factorial arrangement were implemented. The

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first measurement of emergence and survival was made in July 1996.

La regeneración se evaluó mediante la siembra directa de 420 semillas por sitio (74 666 semillas por hectárea / 2.497) (Barnet y Baker, 1991), con una separación entre ellas de 36 cm y a 1 cm de profundidad. Para su observación, seguimiento y evaluación se colocaron pequeños palos de madera para ubicar cada semilla y plántula producto de la emergencia.

Numerical data were obtained in regard to: a) emergence during the first two months; b) number of plants registered at 2, 5, 8, 11, 15 and 21 months; c) survival at the age 5, 8, 11, 15 and 21 months; d) height (cm) of seedlings at age 2, 5, 8, 11, 15 and 21 months, in response to the factors of the site conditioning practices and tree density.

El establecimiento de los sitios se hizo en enero y febrero de 1996; los tratamientos al suelo en marzo-abril; y la siembra en mayo del mismo año. Para los 24 tratamientos con tres repeticiones y con seis tiempos de evaluación (2, 5, 8, 11, 15 y 21 meses) se implementaron, para cada uno, un diseño de bloques al azar con arreglo factorial. La primera medición de emergencia y supervivencia se realizó en julio de 1996.

For the analysis of variance it was necessary to make an arcsen transformation of the emergence percentages and seedling survival. With these transformed data, a factorial analysis of variance for each age, completed with the multiple range test with the Newman-Keuls procedure, with 95 % of significant minimal difference, to prove the null hypothesis that all the possible couples of means of the treatments are the same, as well as to know simultaneously the effects of tree densities and the treatments for site preparation.

Se obtuvieron datos numéricos: a) emergencia durante los primeros 2 meses; b) número de plantas registradas a la edad de 2, 5, 8, 11, 15 y 21 meses; c) supervivencia a los 5, 8, 11, 15 y 21 meses; d) altura (cm) de las plántulas a los 2, 5, 8, 11, 15 y 21 meses, en respuesta a los factores de labores de preparación de sitio y densidad de arbolado.

Statgraphic Plus statistical software (2002) was used with a factorial arrangement A x B. The factors and variables considered were: a) conditioning of site with four levels: 1 (Control), 2 (Burns), 3 (Fallow) and 4 (Cleaner); b) density of trees with six levels: 1 (330 trees ha-1), 2 (140), 3 (88), 4 (61) 5 (21) 6 (0) with three replicates per treatment, corresponding the three plots. The variables considered were: 1) Emergency (%); 2) Seedling survival (%); 3) Seedling height (cm).

Para los análisis de varianza fue necesario hacer una transformación arcoseno de los porcentajes de emergencia y supervivencia de plántulas. Con los datos transformados, se efectuó un análisis de varianza factorial para cada edad, complementado con la prueba de rango múltiple con el procedimiento Newman-Keuls, con 95 % de diferencia mínima significativa, para probar la hipótesis nula de que todas las posibles parejas de medias de los tratamientos son iguales, además de conocer de manera simultánea los efectos de las densidades de arbolado y los tratamientos de preparación de sitio.

Results Emergence (2 months) Of the 420 seeds sown by site (74 666 seeds ha-1) with 24 treatments, emergence an average 27.19 % was recorded (20 301 seedlings ha-1). Analysis of variance showed significant effects of site conditioning factor (A) (F = 3 .094, P = 0.0355), tree density (B) (F = 5.666, P = 0.0003), and the interaction AB Emergence (F = 1.491, P = 0.1468). As for the levels of site conditioning work factor, control had the highest percentage of seedlings with 29.77 % (22 228 ha-1); followed by clearance, with 29.12 % (21 742 ha-1); fallow, with 26.97 % (20 137 ha-1), and burning, with 22.91 % (17 105 ha-1). The density 88 had the highest number of seedlings, with 35.15 % (26 245 ha-1); followed densities of 330 and 0, with 29.92 and 28.80 % respectively (22 340 and 21 503 ha-1); while densities 140, 21, and 61 recorded the lowest percentages of seedlings, 25.29, 22.57 and 21.40 %, respectively (18 883, 16 852 and 15 978 ha-1).

Se utilizó el paquete estadístico Statgraphic Plus (2002) con un arreglo factorial A X B. Los factores y variables consideradas fueron: A) preparación de sitio con cuatro niveles: 1 (Testigo), 2 (Quema), 3 (Barbecho) y 4 (Limpia); B) densidad de arbolado con seis niveles: 1 (330 árboles ha-1), 2 (140), 3 (88), 4 (61), 5 (21) y 6 (0) con tres repeticiones por cada tratamiento, correspondientes a las tres parcelas. Las variables fueron: 1) emergencia (%); 2) supervivencia de plántulas (%); 3) altura de las plántulas (cm).

Resultados Emergencia (2 meses) De las 420 semillas sembradas por sitio (74 666 semillas ha-1) con los 24 tratamientos, se registró una emergencia promedio de 27.19 % (20 301 plántulas ha-1). El análisis de varianza mostró efectos significativos del factor de preparación de sitio (A) (F =3 .094, P = 0.0355), densidad de arbolado (B) (F = 5.666, P = 0.0003), y de la interacción AB en la

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emergencia (F = 1.491, P = 0.1468). En cuanto a los niveles del factor labores de preparación de sitio, el testigo tuvo el mayor porcentaje de plántulas con 29.77 % (22 228 ha-1); seguido por la limpia, con 29.12 % (21 742 ha-1); el barbecho, con 26.97 % (20 137 ha-1), y la quema, con 22.91% (17 105 ha-1). La densidad 88 presentó el número más alto de plántulas, con 35.15 % (26 245 ha-1); seguida de las densidades 330 y 0, con 29.92 y 28.80 % respectivamente (22 340 y 21 503 ha-1); mientras que las densidades 140, 21, y 61 registraron los menores porcentajes de plántulas, con 25.29, 22.57 y 21.40 %, respectivamente (18 883, 16 852 y 15 978 ha-1).

The significant interaction puts in evidence that levels of factor A are dependent on factor B: Control interactions with 88 trees = 41.50 % seedlings (30 985 ha-1), control with 330 trees = 39 % (29 118 ha-1) and control and clearance with 0 trees = 35 % respectively (26 132 ha-1) had the best rates of emergence (Figure 1 and Table 1).

Survival Five months. An average survival of 70.93 % (14 399 seedlings ha-1) was observed when considering all levels of both factors (AXB). Results show that there is a significant effect of the studied variables: site conditioning practices (A) (F = 11.62, P = 0.0000), tree density (B) (F = 2.45, P = 0.0468), and the interaction between them (AB) (F = 1.94, P = 0.0422). For the site conditioning treatments, fallow recorded the highest survival with 83. 52 % (16 955 seedlings ha-1); followed by clearance, with 76.11 (15 451 seedlings ha-1); and burning, with 62.71 %

La interacción significativa evidencia que los niveles del factor A dependen de los del factor B: Las interacciones testigo con 88 árboles = 41.50 % de plántulas (30 985 ha-1), testigo con 330 árboles = 39 % (29 118 ha-1), y testigo y limpia con 0 árboles = 35 % respectivamente (26 132 ha-1) tuvieron los mejores porcentajes de emergencias (Figura 1 y Cuadro 1).

Se registran los promedios (%) y errores estándar para cada tratamiento. The per cent average is recorded as well as the standard errors for each treatment.

Figura 1. Emergencia de plántulas de Pinus pseudostrobus Lindl., bajo cuatro tratamientos de preparación de sitio y seis densidades de arbolado. Figure 1. Emergence of Pinus pseudostrobus Lindl. seedlings under four treatments of site conditioning and six tree densities.

Bello et al., Regeneración inducida de Pinus pseudostrobus Lindl...

Cuadro 1. Comparación entre las medias de los tratamientos del factor B (densidad de arbolado). Table 1. Comparison between the means of the treatments of the B factor (tree density). Comparación

Diferencias entre las medias de arcoseno

Significancias de las diferencias

0-21

6.23016

n.s.

0-61

7.40079

0-88

-6.349221

n.s.

0-140

3.5119

n.s.

0-330

-1.11111

n.s.

21-61

1.17063

n.s.

21-88

-12.5794

21-140

-2.71825

n.s.

21-330

-7.34127

61-88

-13.75

61-140

-3.88889

n.s.

61-330

-8.5119

88-140

9.86111

88-330

5.2381

n.s.

14-330

-4.62302

n.s.

* = Significativos; n.s. = No significativo * = Significant; n.s. = Non-significant

(12 730 seedlings ha-1). Control was the treatment with the least survival, with 61.39 % (12 462 seedlings ha-1) (Table 2).

Supervivencia Cinco meses. Se observó una supervivencia promedio de 70.93 % (14 399 plántulas ha-1), al considerar todos los niveles de ambos factores (AXB). Los resultados muestran que existe un efecto significativo de las variables estudiadas: labores de preparación de sitio (A) (F = 11.62, P = 0.0000), densidad de arbolado (B) (F = 2.45, P = 0.0468), y de la interacción entre ambos (AB) (F = 1.94, P = 0.0422). Para los tratamientos de preparación de sitio, el barbecho alcanzó la supervivencia más alta con 83. 52 % (16 955 plántulas ha-1); seguido por la limpia, con 76.11 (15 451 plántulas ha-1); y la quema, con 62.71 % (12 730 plántulas ha-1). El testigo fue el tratamiento con la menor supervivencia, con 61.39 % (12 462 plántulas ha-1) (Cuadro 2).

In regard to tree density, the treatment of 21 trees ha-1 recorded 78.46 % survival; 0, 75.68 % and 140, 74.63 %, (15 928, 15 363 and 15 150 seedlings ha-1); while 88 and 61 trees ha -1 were 67.06, 64.91 and 64.84 %, respectively (13 613, 13 177 and 13 163 seedlings ha-1). The significant interaction points out that the levels of the A factor depend on the B factor: the fallow interactions with 88 trees and clearance with 140 trees had the best results, with 90 % survival (18 270 seedlings ha-1) (Table 3).

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Eight months. Survival declined 18.32 %, with respect to the fifth month, with an average survival of 52.55 % (10 668 seedlings ha-1). Results prove a significant effect of the site conditioning practices factor (A) (F = 10.03, P = 0.0000), tree density (B) (F = 5.30, P = 0.0006) of the interaction between them (AB) (F = 3.04, P = 0.0017). From the A factor treatments, clearance showed the highest survival percentage, 62.89 % (12 767 seedlings ha-1), followed by fallow, 60.19 % (12 219 seedlings ha-1) and burning 45.21 % (9 178 seedlings ha-1). Control was the treatment with the least survival percentage 41.91 % (8 508 seedlings ha-1) (Table 4).

Cuadro 2. Comparación entre las medias de los tratamientos del factor A (labores de preparación de sitio). Table 2. Comparison between the means of the treatments of the A factor (site conditioning practices). Tratamientos

Diferencias entre las medias (Arcoseno)

Significancia de las diferencias

Testigo vs Quema Testigo vs Barbecho Testigo vs Limpia Quema vs Barbecho Quema vs Limpia

-1.31909 -22.1312 -14.7197 -20.8121 -13.4006

n.s. * * * *

7.41154

n.s

Barbecho vs Limpia

For the B factor levels, there was a global survival decline of 18.38 % in relation to the fifth month, with 52.55 % average (10 668 seedlings ha-1). The 140 and 330 densities had the greatest survival percent, with 67.26 % and 57.99 % (13 654 and 11 772 seedlings ha-1), followed by the 0, 88 and 61 densities with 51.50, 50.96 and 48.04 %, respectively (10 455, 10 345 and 9 752 seedlings ha-1). The 21 trees ha-1 density had the least seedling survival, 39.56 % (8 031 seedlings ha-1). The AB interaction results demonstrate that the effects from the A factor are dependent on the factor B levels. The comparisons of the means of the treatments of clearance and fallow, both with 140 trees, showed the greatest survival percentages 90 and 77.39 %, respectively (18 270 and 15 710 seedlings ha-1) (Table 5).

* = Significativos; n.s. = No significativo *= Significant; n.s = Non-significant

En cuanto a la densidad de arbolado, los tratamientos 21, 0 y 140 árboles ha-1 presentaron supervivencias de 78.46, 75.68 y 74.63 %, respectivamente (15 928, 15 363 y 15 150 plántulas ha-1); mientras que 88 y 61 árboles ha-1 fueron de 67.06, 64.91 y 64.84 %, respectivamente (13 613, 13 177 y 13 163 plántulas ha-1). La interacción significativa señala que los niveles del factor A dependen del factor B: Las interacciones barbecho con 88 árboles y limpia con 140 árboles tuvieron los mejores resultados, con 90 % de supervivencia respectivamente (18 270 plántulas ha-1) (Cuadro 3). Cuadro 3. Porcentaje promedio de supervivencia de los tratamientos. Table 3. Average survival percentage of the treatments. Tratamientos Testigo Quema Barbecho Limpia

0 75.49 79.80 74.93 72.48

21 86.63 62.92 85.34 78.96

61 57.52 58.02 77.84 65.99

88 49.51 47.58 90.00 72.53

140 52.31 71.42 84.80 90.00

330 46.86 56.49 88.20 76.67

Cuadro 4. Comparación entre las medias de los tratamientos del factor A (labores de preparación de sitio). Table 4. Comparison between the means of the factor A treatments (site conditioning practices). Comparación Diferencias Significancia entre las medias de las (Arcoseno) diferencias Testigo vs Quema -3.29749 n.s.

Ocho meses. La supervivencia declinó en 18.32 %, con respecto al quinto mes, con una supervivencia promedio de 52.55 % (10 668 plántulas ha-1). Los resultados demuestran un efecto significativo del factor labores de preparación de sitio (A) (F = 10.03, P = 0.0000), densidad de arbolado (B) (F = 5.30, P = 0.0006), y de la interacción entre ambos (AB) (F = 3.04. P = 0.0017). De los tratamientos del factor A, la limpia mostró el mayor porcentaje de supervivencia, con 62.89 % (12 767 plántulas ha-1); seguido por el barbecho, con 60.19 % (12 219 plántulas ha-1); y la quema, con 45.21 % (9 178 plántulas ha-1). El testigo fue el tratamiento con el menor porcentaje de supervivencia, con 41.91 % (8 508 plántulas ha-1) (Cuadro 4).

Testigo vs Barbecho

-18.2753

Testigo vs Limpia Quema vs Barbecho

-20.9777 -14.9778

* *

Quema vs Limpia Barbecho vs Limpia

-17.6802 -2.70243

* n.s

* = Significativos; n.s. = No significativo *= Significant; n.s = Non-significant

Bello et al., Regeneración inducida de Pinus pseudostrobus Lindl...

Para los niveles del factor B, hubo una declinación global de la supervivencia de 18.38 % con relación al quinto mes, con un promedio de 52.55 % (10 668 plántulas ha-1). Las densidades 140 y 330 tuvieron los mayores porcentajes de supervivencia, con 67.26 % y 57.99 % (13 654 y 11 772 plántulas ha-1); seguida de las densidades 0, 88 y 61 con 51.50, 50.96 y 48.04 %, respectivamente (10 455, 10 345 y 9 752 plántulas ha-1). La densidad 21 árboles ha-1 tuvo la menor supervivencia de plántulas con 39.56 % (8 031 plántulas ha-1). Los resultados de la interacción AB, evidencian que los efectos del factor A son dependientes de los niveles del factor B. Las comparaciones de las medias de los tratamientos limpia y barbecho, ambos con 140 árboles, presentaron los porcentajes de supervivencia más altos, con 90 y 77.39 %, respectivamente (18 270 y 15 710 plántula ha-1) (Cuadro 5).

11 months. During this period, survival declined 27.27 %, compared to the eighth month, 25.28 % (5 132 seedlings ha-1). The ANOVA results indicate that there are non- significant effects of the site conditioning factor (A) (P ≥ 0.05), tree density (B) (P ≥ 0.05), or of the interaction between them (AB) (P ≥ 0.05). 15 months. Survival lowered 3.8 % compared to the eleventh month, for a 21.48 % (4 360 seedlings ha-1) average. The effects of the factors of site conditioning (A) (P ≥ 0.05), tree density (B) (P ≥0.05) and interaction between both (AB) (P ≥ 0.05) were non- significant. 21 months. Survival was 3.82 % below in regard to the fifth month, for a 17.66 % (3 585 seedlings ha-1) average; there are non-significant effects of the factors of site conditioning (A)

Cuadro 5. Porcentaje promedio de supervivencia de los tratamientos. Table 5. Average survival percentage of the treatments. Tratamientos 0 21 Testigo 46.51 47.39 Quema 67.56 16.93 Barbecho 36.33 36.47 Limpia 55.61 57.45

61 36.56 43.82 69.22 42.56

88 39.13 34.56 70.43 59.70

140 42.65 58.99 77.39 90.00

330 39.23 49.41 71.30 72.03

(P ≥ 0.05), tree density (B) and interaction between both (AB) (P ≥ 0.05) were non- significant.

Once meses. Durante este periodo la supervivencia declinó en 27.27 %, respecto al octavo mes, con 25.28 % (5 132 plántulas ha-1). Los resultados del Andeva indican que no existen efecto significativos del factor preparación de sitio (A) (P ≥ 0.05) densidad de arbolado (B) (P ≥ 0.05), ni de la interacción entre ambos (AB) (P ≥ 0.05).

According to the factorial analysis of variance (2, 5, 8 and 11 and 21 months old), only to the times 2, 5 and 8 there were significant differences between the treatments of the A, B factors and the AB interaction, while in the 11, 15 and 21 times, there were not observed significant effects of the A B factors or the AB interaction (figures 2 and 3).

Quince meses. La supervivencia disminuyó en 3.8 %, respecto al undécimo mes, para un promedio de 21.48 % (4 360 plántulas ha-1). Los efectos de los factores preparación de sitio (A) (P ≥ 0.05), densidad de arbolado (B) (P ≥0.05) y la interacción entre ambos (AB) (P ≥ 0.05) no fueron significativos.

Growth Two months. A 2.37 cm average height was observed. There were significant effects of the A factor (F = 19.82, P = 0.0000) and of the B factor (F = 4.97, P = 0.0010) and not of the AB interaction (P ≥ 0.05).

Veintiún meses. La supervivencia fue menor 3.82 %, con relación al décimo quinto mes, para un promedio de 17.66 % (3 585 plántulas ha-1); no existen efectos significativos de los factores preparación de sitio (A) (P ≥ 0.05), densidad de arbolado (B) (P ≥ 0.05), ni de la interacción AB (P ≥ 0.05). De acuerdo con los análisis de varianza factorial (2, 5, 8 y 11 y 21 meses de edad), únicamente en los tiempos 2, 5 y 8 hubo diferencias significativas entre los tratamientos de los factores A, B y la interacción AB, mientras que en los tiempos 11, 15 y 21 no se observaron efectos significativos de los factores A, B ni de la interacción AB (figuras 2 y 3).

Five months. A 2.38 cm average increment was registered from the second to the fifth month and an average height of 4.75 cm considering all the factors (A and B). A significant effect of the A factor (F = 4.19, P = 0.0103), B (F = 33.20, P = 0.0000) was found as well as of the interaction between both (AB) (F = 4.41, P = 0.0000). Among the A factor treatments, control recorded the highest height (4.99 cm) followed by clearance (4.82 cm) and by burning (4.61 cm). Fallow showed the smallest height (4.58 cm). Among the treatments of the B Factor, or the 0 and 21 trees densities they correspond to the average heights of 5.70 and 5.44 cm, respectively; while in the 61, 330 and 140 trees ha-1 they were 4.53 cm, 4.51 and 4.24; the 88 trees density

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Promedios (%) y errores estรกndar para cada tiempo. Average (%) and standard errors for each time.

Figura 2. Supervivencia de plรกntulas de Pinus pseudostrobus Lindl. bajo cuatro tratamientos de preparaciรณn de sitio. Figure 2. Pinus pseudostrobus Lindl. seedlings survival under four treatments of site conditioning.

Promedios (%) y errores estรกndar para cada tiempo. Average (%) and standard errors for each time.

Figura 3. Supervivencia de plรกntulas de Pinus pseudostrobus Lindl. bajo seis densidades de arbolado. Figure 3. Pinus pseudostrobus Lindl. seedlings survival under six tree density treatments.

Bello et al., Regeneración inducida de Pinus pseudostrobus Lindl...

showed the shortest height, 4.08 cm. The highest numbers were recorded in the control interactions with 0 trees ha-1; clearance with 0 trees ha-1; and clearance with 21 trees ha-1, with average heights of 6.65, 6.35 and 6.08 cm, respectively (Table 6).

Crecimiento Dos meses. Se observó una altura promedio de 2.37 cm. Hubo efectos significativos del factor A (F = 19.82, P = 0.0000) y B (F = 4.97, P = 0.0010), no así de la interacción AB (P ≥ 0.05).

Eight months. A 0.85 cm increment from the fifth to the eighth month was observed, with an average height of 5.60 cm. Significant effects of the A factor were determined (F = 6.85, P = 0.0006), B (F = 38.99, P = 0.05) and of the interaction between them (AB) (F = 6.95, P = 0.05). Of the Factor A treatments, control kept the greatest height (6.08 cm), followed by fallow (5.53 cm) and from burning, 5.43 cm. Clearance was the treatment with less height (5.37 cm). For the B Factor, the 0 and 21 trees ha-1 densities showed average heights of 6.97and 6.54 cm; the 61, 140 and 330 trees ha-1 densities of 5.36, 5.24 and 4.85 cm; the density of 88 trees ha-1 had the least height with 4.65 cm. The interaction shows that the best treatments were control with 0 trees ha-1 (9.25 cm), burning with 21 trees (7.19 cm) and clearance with 0 trees (7.09 cm) (Table 7).

Cinco meses. Se registró un incremento promedio de 2.38 cm del segundo al quinto mes, una altura promedio de 4.75 cm considerando todos los factores (A y B). Se tuvo un efecto significativo del factor A (F = 4.19, P = 0.0103), B (F = 33.20, P = 0.0000) y de la interacción entre ambos (AB) (F = 4.41, P = 0.0000). Entre los tratamientos del factor A, el testigo presentó la mayor altura, con 4.99 cm, seguido por la limpia, con 4.82 cm; y por la quema, con 4.61 cm. El barbecho tuvo la menor altura, con 4.58 cm. Entre los tratamientos del factor B, a las densidades 0 y 21 árboles ha-1 les correspondieron las alturas promedio de 5.70 y 5.44 cm, respectivamente; mientras que en las densidades 61, 330 y 140 árboles ha-1 fueron de 4.53 cm, 4.51 y 4.24, respectivamente; la densidad 88 árboles mostró la menor altura con 4.08 cm. Las cifras más altas se obtuvieron en las interacciones testigo con 0 árboles ha-1; limpia, con 0 árboles ha-1; y limpia con 21 árboles ha-1, con alturas promedio de 6.65, 6.35 y 6.08 cm, respectivamente (Cuadro 6). Cuadro 6. Altura promedio (cm) de plántulas a los cinco meses. Table 6. Average height (cm) of five month old seedlings. Tratamientos Testigo Quema Barbecho Limpia

0 6.65 4.80 5.02 6.35

21 5.30 5.55 4.81 6.08

61 4.99 4.57 4.67 3.91

88 4.18 4.03 4.13 3.97

140 4.16 4.31 4.40 4.09

330 4.67 4.40 4.46 4.50

11 months. Average height was 7.17 cm. There was only a significant effect of the B Factor (F = 6.09, P = 0.0002), with the following results: 0 trees ha-1 = 8.98 cm; 21 trees = 7.84 cm; 140 trees = 7.17 cm; 88 trees = 6.59 cm; 61 trees = 6.48 cm y 330 trees = 5.92 cm, which did not occur with the A factor (P ≥ 0.05) or with the interaction between them (P ≥ 0.05).

Ocho meses. Se observó un incremento de 0.85 cm del quinto al octavo mes, con una altura promedio de 5.60 cm. Se determinaron efectos significativos del factor A (F = 6.85, P = 0.0006), B (F = 38.99, P = 0.05); y de la interacción entre ambos (AB) (F = 6.95, P = 0.05). De los tratamientos del factor A, el testigo continuó siendo el de mayor altura, con 6.08 cm; seguido por el barbecho con, 5.53 cm; y por la quema con 5.43 cm. La limpia fue el tratamiento con menor altura (5.37 cm). Para el factor B, las densidades 0 y 21 árboles ha-1 presentaron alturas promedio de 6.97 y 6.54 cm, respectivamente; las densidades 61, 140 y 330 árboles ha-1 de 5.36, 5.24 y 4.85 cm, respectivamente, la densidad 88 árboles ha-1 tuvo el valor más bajo con 4.65 cm. La interacción muestra que los mejores tratamientos fueron el testigo con 0 árboles ha-1 (9.25 cm), quema con 21 árboles (7.19 cm) y limpia con 0 árboles (7.09 cm) (Cuadro 7).

15 months. At the end of this period a10.93 cm average height was registered. Results show a significant effect of the B factor (F = 7.33, P = 0.0000): 0 trees ha-1 = 13.57 cm; 21 trees = 12.34 cm; 140 trees = 11.41 cm; 88 trees = 10.09 cm; 61 trees = 9.99 cm; 330 trees = 8.15 cm, while the A factor (P ≥ 0.05) and the interaction between them (AB) (P ≥ 0.05) were non-significant. 21 months. The final average height of the seedlings was 14.49 cm. A significant effect of the B factor (F = 7.33, P = 0.6926): 0 trees ha-1 = 19.48 cm; 21 trees = 17.00 cm; 140 trees = 15.82; 88 trees = 12.61 cm; 61 trees = 11.86 cm and 330 trees = 10.61 cm, which did not happen with the A factor (P ≥ 0.05) or the AB interaction (P ≥ 0.05).

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Cuadro 7. Altura promedio (cm) de plántulas a los ocho meses. Table 7. Average height (cm) of seedlings at eight months. Tratamiento 0 21

140

330

Testigo

9.25

6.15

6.04

4.95

5.23

4.85

Quema

5.13

7.19

5.28

4.59

5.04

5.38

Barbecho

6.43

6.35

5.55

4.58

5.45

4.81

Limpia

7.09

6.48

4.59

4.46

5.25

4.36

Once meses. La altura promedio fue de 7.17 cm. Solo hubo un efecto significativo del factor B (F = 6.09, P = 0.0002), con los siguientes resultados: 0 árboles ha-1 = 8.98 cm; 21 árboles = 7.84 cm; 140 árboles = 7.17 cm; 88 árboles = 6.59 cm; 61 árboles = 6.48 cm y 330 árboles = 5.92 cm, no así del factor A (P ≥ 0.05) ni la interacción entre ambos (P ≥ 0.05).

The final results indicated an average height of 0.57 cm per month. The greatest month was obtained at a density of 0 trees ha-1 (0.81 cm per month), followed by the 21 and 140 tree densities (0.69 and 0.64 cm per month). The 330, 88 and 61 tree density had increments around 0.35 cm, 0.44 and 0.49 cm per month. The final average height of the seedlings in each treatment and assessment time of the sample in Figure 4.

Quince meses. Al final de este periodo se registró una altura promedio de 10.93 cm. Los resultados señalan un efecto significativo del factor B (F = 7.33, P = 0.0000): 0 árboles ha-1 = 13.57 cm; 21 árboles = 12.34 cm; 140 árboles = 11.41 cm; 88 árboles = 10.09 cm; 61 árboles = 9.99 cm; 330 árboles = 8.15 cm, mientras que el factor A (P ≥ 0.05); y la interacción entre ambos (AB) (P ≥ 0.05) no fueron significativos.

Discussion Influence of the treatments of site conditioning Emergence and survival. The seedlings sawn under the four states of site conditioning had different emergence responses. From the total number, 72.81 % did not emerge, or even showed a dormancy state, which is attributed to water and gas impermeability, mechanical resistance to growth of the embryo, selective permeability to growth regulators, metabolic blockings, inhibitory presence, primitive embryos and to the acquirement of inhibitory mechanisms (Taylorson and Hendricks, 1977).

Veintiún meses. La altura promedio final de las plántulas fue de 14.49 cm. Se obtuvo un efecto significativo del factor B (F = 7.33, P = 0.6926): 0 árboles ha-1 = 19.48 cm; 21 árboles = 17.00 cm; 140 árboles = 15.82; 88 árboles = 12.61 cm; 61 árboles = 11.86 cm y 330 árboles = 10.61 cm, no así del factor A (P ≥ 0.05) ni de la interacción AB (P ≥ 0.05).

The elapsed time between sawing and the emergence of seedlings was 2 to 5 months; this rather long permanence could have caused that many of them were eaten by animals (mainly rodents), attacked by insects, diseases, ground organisms or easily decomposed; it is not frequent that these seeds are found in the seed banks in a very long latent state (Musálem, 1984; Smith, 1986).

Los resultados finales indicaron una altura promedio de 0.57 cm mensuales. El mayor incremento se obtuvo a la densidad 0 árboles ha-1 (0.81 cm mensuales); seguida por las densidades 21 y 140 árboles (0.69 y 0.64 cm mensuales). Las densidades 330, 88 y 61 árboles tuvieron incrementos del orden de los 0.35 cm, 0.44 y 0.49 cm mensuales, respectivamente. La altura final promedio de las plántulas en cada tratamiento y tiempo de evaluación se muestra en la Figura 4.

The nature of the seeding bed, the moist mineral soil and the vegetation play an important role in germination. Saksa (1994) highlights the need to prepare the ground to put the seed in touch with the mineral soil and obliterate competence; in this sense, results show that control and clearance had the highest emergence percentages in regard to the other treatments (fallow and burning). Pomeroy (1949) states that the germination of Pinus taeda L. seed depends on its ability to absorb enough moisture from the substrate, so that germination is faster; herbs and shrubs allowed to satisfy these requirements as well as to provide them temporary protection (Spurr and Barnes, 1982).

Discusión Influencia de los tratamientos de preparación de sitio Emergencia y supervivencia. Las semillas sembradas bajo las cuatro condiciones de preparación de sitio tuvieron diferentes respuestas con relación a su emergencia. Del total, 72.81% no emergieron, o bien presentaron un estado de dormición, que se atribuye a la impermeabilidad al agua y a los gases, resistencia mecánica al crecimiento del embrión, permeabilidad selectiva a los reguladores del crecimiento, bloqueos metabólicos, presencia de inhibidores, embriones rudimentarios y a la adquisición de mecanismos inhibidores (Taylorson y Hendricks, 1977).

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Promedios y errores estándar para cada tiempo. Average (%) and standard errors for each time.

Figura 4. Altura promedio de plántulas de Pinus pseudostrobus Lindl. bajo seis densidades de arbolado. Figure 4. Average height of Pinus pseudostrobus Lindl. seedlings under six tree densities. El tiempo transcurrido entre la siembra y la emergencia de plántulas fue de 2 a 5 meses, permanencia más o menos prolongada, la cual pudo ocasionar que muchas de ellas fueran consumidas por animales (principalmente roedores), atacados por insectos, enfermedades, organismos del suelo o bien descomponerse con facilidad; es poco frecuente que estas semillas se encuentren en los bancos semilleros en un estado latente por mucho tiempo (Musálem, 1984; Smith, 1986).

The presence of some amount of litter and enough organic matter that includes mineral soil, also allowed seeds and seedlings shelter against direct sunlight, which attenuated soil temperature since without them severe temperature variations and the resulting seedling mortality (Musálem et al., 1991). This protecting effect of the seedlings during the experiment were provided by the 88 and 330 tree densities interacting with control, with 41.5 and 39 % emergence in the first two months.

La naturaleza de la cama semillera, el suelo mineral húmedo y la vegetación juegan un papel importante en la germinación. Saksa (1994) resalta la necesidad de preparar el terreno para poner en contacto la semilla con el suelo mineral y así eliminar la competencia; en este sentido, los resultados muestran que tanto el testigo como la limpia tuvieron los mayores porcentajes de emergencia con respecto a los otros tratamientos (barbecho y quema). Pomeroy (1949) establece que la germinación de la semilla de Pinus taeda L. depende de la capacidad que tiene para absorber suficiente humedad del sustrato, para que su germinación sea más rápida; tanto las plantas herbáceas como las arbustivas permitieron proveer estos requerimientos, además de brindarles protección temporal (Spurr y Barnes, 1982).

The emergence process is affected by many factors; it would take a light position if it is attributed to the tree density, to the site conditioning as well as to the effects of these practices upon the ground over the seedbed from different viewpoints: biological (pathogens, consumers), chemical (pH, nutrients), environmental (humidity, light, temperature) and of the physical structure of soil, mainly depth and composition) (Shelton and Wittwer, 1991). During the first five months of life of the seedlings, the highest survival was observed in fallow soil with 83.52 %, with significant differences between treatments (clearance, burning and control). Seedlings at this stage required a loose soil, whose main purpose was to improve drainage and moisture retention (Derr and Mann, 1977). With this practice and a sufficient supply of moisture (during the rainy season), the seedlings had favorable conditions for their survival and development. Moreover, removal (fallow) helped to avoid soil compaction.

La presencia de cierta cantidad de hojarasca y suficiente materia orgánica que se incorpora al suelo mineral, también les permitió a las semillas y a las plántulas resguardarse contra la luz solar directa, lo que atenuó la temperatura del suelo, ya que sin ellas se presentarían severas variaciones y la consecuente mortalidad de plántulas (Musálem et al., 1991). Este efecto protector de las plántulas lo aportaron las densidades 88 y

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330 árboles interactuando con el testigo, con 41.5 y 39 % de emergencias en los primeros dos meses.

There is evidence to indicate that a compacted soil, despite a plentiful supply of seeds, not have high germination and seedling survival (Chacón, 1993). In very remote cases where these events occurred, there has been high production of toxins with oxygen shortage, in which the decomposition of organic waste are different from those that occur in loose and aerated soils (Daubenmire, 1979).

El proceso de emergencia es afectado por muchos factores; sería una posición simplista, si se atribuyera a las densidades de arbolado, a las condiciones de preparación de sitio; así como los efectos de estas prácticas al suelo sobre las condiciones de la cama semillera desde diferentes puntos de vista: biológicos (patógenos, consumidores), químicos (pH, nutrientes), ambientales (humedad, luz, temperatura) y de la estructura física del suelo (profundidad y composición) (Shelton y Wittwer, 1991).

The seedlings in soils that underwent clearance also had high survival during the first five months (76.11 %), and was highly significant compared to the other treatments (burning 62.71 % and control, 61.39 %).

Durante los primeros cinco meses de vida de las plántulas, la mayor supervivencia se observó en suelos barbechados con 83.52 %, con diferencias significativas entre tratamientos (limpia, quema y testigo). Las plántulas en esta etapa requirieron de un suelo suelto, cuyo propósito principal fue mejorar su drenaje y retención de humedad (Derr y Mann, 1977). Con dicha práctica y un suministro suficiente de humedad (coincidiendo con el periodo de lluvias), las plántulas tuvieron las condiciones propicias para su supervivencia y desarrollo. Asimismo, la remoción (barbecho) favoreció la no compactación del suelo.

The removed vegetation consisted of grasses, ferns, herbs and woody shrubs. Wastes included stumps, branches, dry cones, fallen leaves and other plant debris in various stages of decomposition. It has been shown that if the amount of these and vegetation is small and well distributed in the soil, it benefits survival as moist microsites are created, and well protected from the damages that animals can cause; but, on the other hand, if they are abundant, they prevent establishment of plants which become buried or crushed. Its rate of decomposition is also an important factor determining the delay of regeneration (Minore et al., 1984; Shelton and Wittwer, 1991).

Existen evidencias que señalan que un suelo compactado, a pesar de un abundante suministro de semillas, no presenta alta germinación ni supervivencia de plántulas (Chacón, 1993). Cuando ocurren esos eventos, se ha observado una alta producción de toxinas con falta de oxígeno, en los cuales los procesos de descomposición de los restos orgánicos son diferentes a los que se presentan en los suelos sueltos y aireados (Daubenmire, 1979).

In the study sites the presence of mosses of the genus Polytrichum was observed, which provide good conditions for regeneration, since the seeds are easily seep through them, which allows the roots of the pine seedlings to get in touch with mineral soil. Hardly lethal temperatures are recorded by these plants as they reflect substantial amounts of infrared radiation, and their irregular surface promotes heat loss. Also, they do not compete for moisture and nutrients, as they are obtained directly from the air and dust (Smith, 1951). The opposite occurs with grasses and shrubs, which are well adapted to invade the space freed by cuttings; and although they can be useful to protect pine seedlings in the emergence stage, it also represents the long, strong competition for moisture, light, nutrients and growth areas (Creighton et al., 1987).

Los suelos que fueron sometidos a limpia, también registraron una alta supervivencia durante los primeros cinco meses (76.11 %), fue altamente significativa con respecto a los otros tratamientos (quema 62.71 % y testigo 61.39 %). La vegetación removida estuvo constituida por gramíneas, helechos, plantas herbáceas y arbustos leñosos. Los desperdicios eliminados fueron tocones, ramas, conos secos, hojas caídas, y otros restos vegetales en distintas fases de descomposición. Se ha demostrado que si la cantidad de estos y la vegetación es pequeña y están bien distribuidas en el terreno benefician la supervivencia, ya que se crean micrositios húmedos, y bien protegidos contra daños que puedan causar los animales, pero si son abundantes impiden el establecimiento de las plantas, las cuales quedan enterradas o aplastadas. Su velocidad de descomposición también constituye un factor importante que determina el retraso de la regeneración (Minore et al., 1984; Shelton y Wittwer, 1991).

The presence of ferns, particularly Pteridium aquilinum (L.) Kunth in the sites is important because they are competitive and unpalatable organisms which contain chemicals that act as defenses against insects and have a significant capacity to sprout (Ferguson and Boyd, 1988). Phytotoxic effects of humus and litter coming from these plants inhibit the germination and establishment of pine seedlings until they are absolutely eliminated (Dolling, 1996).

En los sitios estudiados se observó la presencia de individuos del género Polytrichum. Algunos estudios demuestran que esos

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organismos proveen buenas condiciones para la regeneración; puesto que las semillas se filtran fácilmente a través de ellos, lo que permite que las raíces de las plántulas de pino se pongan en contacto con el suelo mineral. Es difícil que bajo estas condiciones se alcancen temperaturas letales, dado que los musgos reflejan cantidades substanciales de radiaciones infrarrojas, además su superficie irregular favorece la perdida de calor; y no compiten por humedad ni nutrientes, ya que los obtienen directamente del aire y el polvo (Smith, 1951). Contrariamente, a lo que sucede con herbáceas y arbustos los cuales están bien adaptados para invadir los espacios liberados por las cortas; y aunque pueden ser útiles para proteger a las plántulas de pino en su etapa de emergencia, también representan, con el tiempo, una fuerte competencia por humedad, luz, nutrientes y espacios de crecimiento (Creighton et al., 1987).

During the intermediate stages in the development of the seedlings (8 to 11 months), the highest mortality (45.59 %) was observed. The climatic influence (temperature and humidity) during that time probably was one of the most important causes. In this period the months with the lowest temperatures (= 13 °C in January and February = 13.3 °C), and the highest in the year (March = 16.1 °C and April = 17.2 °C) were registered and in both the less rainy months (January and April = 10.6 mm = 4.6 mm) were recorded as well; such conditions could have an effect on the development of seedlings. Marroquín et al. (2007) note that the lack of natural and artificial regeneration of Pinus pseudostrobus in Nuevo León is attributed to the low and irregular rainfall, plus the high temperatures which could also delay germination or inhibit development and cause the death of seedling from burns or drought, while low temperatures caused their expulsion (Noble and Alexander, 1977).

La presencia de helechos, particularmente Pteridium aquilinum, en los sitios estudiados es importante, ya que son organismos competitivos y poco palatales, presentan defensas químicas frente a insectos; y cuentan con una capacidad importante para rebrotar (Ferguson y Boyd, 1988). Los efectos fitotóxicos del humus y la hojarasca que provienen de estas plantas inhiben la germinación y el establecimiento de plántulas de pino hasta su eliminación completa (Dolling, 1996).

Specimens from soils undergoing clean and fallow during the first eight months of life showed the best survival rates and number of seedlings per hectare (62.89 % = 4 082 seedlings ha-1 and 60.19 % = 3 749 seedlings ha-1, respectively) compared with the treatment of burns (45.25 % = 3 424 seedlings ha-1) and the control (41.91 % = 3 083 seedlings ha-1). During the final phase of the study (21 months), survival showed no changes, for individuals undergoing clearance soil and fallow maintained a high density of seedlings survival and ha-1; while those established in soils subjected to burning, had lower values in this regard.

Durante las etapas intermedias en el desarrollo de las plántulas (8 a 11 meses), se observó la mayor mortalidad (45.59 %). La influencia climática (temperatura y humedad) en ese lapso, probablemente, fue una de la causas más importante. En dicho periodo se registraron los meses con las más bajas temperaturas (enero = 13 °C y febrero = 13.3 °C) y las más altas en el año (marzo = 16.1 °C y abril = 17.2 °C), además de, los meses de menor precipitación (enero = 10.6 mm y abril = 4.6 mm); tales condiciones pudieron tener un efecto en el desarrollo de las plántulas. Marroquín et al. (2007) señalan que la falta de regeneración natural y artificial de Pinus pseudostrobus en Nuevo León es atribuida a la escasa e irregular precipitación. Asimismo, las altas temperaturas retrasan la germinación o la inhiben el desarrollo y ocasionan la muerte por quemaduras o sequía de las plántulas. En tanto que, las temperaturas bajas producen la expulsión de las mismas (Noble y Alexander, 1977).

In theory the partial burning well implemented on light soils (2.5 cm deep, approximately) (Roger and Seidel, 1965), can be used in any method of regeneration. The direct effects of burning over organic matter and the heating that occurs in the upper layers, together with the compaction by rain, caused a decrease in the degree of penetration of water, for the same combustion favored mulch and death countless seedlings (Tarrant, 1956; Boggs, 1991). Bare mineral soil (fallow and clearance) were good seed beds during the seedling stage (5 and 8 months old), even though it is important to prevent the occurrence of extremes of light, temperature and humidity, by a protective canopy, such as that provided by 88 and 140 trees ha-1 densities. Statistical analyzes are consistent with these results, with average rates of 90 % (5th month) to 77 and 90 % (8th month) survival of seedlings in fallow / interactions 88 trees ha-1, fallow / 140 trees ha-1 clearance/140 trees ha-1.

Los suelos sometidos a limpia y a barbecho en el transcurso de los primeros ocho meses de vida de las plantas registraron los mejores porcentajes de supervivencia y número de plántulas por hectárea (62.89 % = 4 082 plántula ha -1 y 60.19 % = 3 749 plántulas ha -1, respectivamente) comparados con la quema (45.25 % = 3 424 plántulas ha-1), y con el testigo (41.91 % =3 083 plántulas ha-1). En la fase final del estudio (21 meses), la supervivencia no evidenció cambios. Los suelos en los que se aplicaron limpia y barbecho siguieron presentando alta supervivencia y densidad de plántulas ha-1; mientras que los suelos bajo condiciones de quema tuvieron menor densidad de plántulas ha-1.

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En teoría las quemas parciales bien aplicadas sobre suelos ligeros (aproximadamente 2.5 cm de profundidad) (Roger y Seidel, 1965) pueden usarse en cualquier método de regeneración. Los efectos directos de la quema a la materia orgánica y el calentamiento que se produce en las capas superiores, aunado a la compactación por las lluvias provocaron una disminución en el grado de penetración del agua, por la misma combustión del mantillo y favorecieron la muerte de un sinnúmero de plántulas (Tarrant, 1956; Boggs, 1991).

Liming (1945) observed a better establishment and increased survival of seedlings under a 75 % coverage of the upper stratum in Pinus echinata Mill. In a similar way, Velázquez and Musálem (1986) in Pinus hartwegii Lindl. and Musálem (1984) in Pinus montezumae Lamb. documented survival rates in open canopies. There is evidence that in the light intensity of approximately 50 % or less shade there was a higher percentage of germination (Strothman, 1972). It should be noted that the influence of the different densities for emergence worsened in the 2 to 5 months old seedlings; thus, there are significant differences between the variables emergence number and 88, 140 and 330 trees ha-1 densities. The pattern that followed the emergence and survival was that of higher values in the densities has 88 trees ha-1 density (emergence) and 140 trees ha-1 (survival) Therefore, the initial degree of germination and survival dependent on light quality.

Los suelos minerales desnudos (barbecho y limpia) fueron buenas camas semilleras durante la etapa de plántula (5 y 8 meses de edad); aunque es importante prevenir la ocurrencia de condiciones extremas de luz, temperatura y humedad, mediante un dosel protector, como el que aportaron las densidades 88 y 140 árboles ha-1. Los análisis estadísticos son consistentes con estos resultados, con porcentajes promedio de 90 % (5º mes) a 77 y 90 % (8º mes) de supervivencia de plántulas en las interacciones barbecho/88 árboles ha -1, barbecho/140 árboles ha-1 y limpia /140 árboles ha-1.

Direct light reaching the forest floor through the canopy openings is unchanged. The diffuse light that carries the soil is relatively rich in blue waves. The filtered or transmitted in the area of full or semi-full shade light is low in blue and red waves (the most effective for photosynthesis) and very rich in infrared which can be very harmful for germination, survival and growth (Oriandni and Buland, 1972; Harrington, 1977). This lighting condition is strongly linked to the prevailing weather conditions in the study area (January-April), the consequence of which for the 8-11 months period was a drastic mortality, 74.72 %, especially in low- and intermediate tree densities (21, 61 and 88 trees ha-1). In this term, temperature and humidity were adverse, with a combination of very low (January and February) to very high temperatures in the year (March-April), both with the months of lowest rainfall (January to April).

Al confrontar los resultados con los de Liming (1945) en Pinus echinata Mill., quien observó un mejor establecimiento y una mayor supervivencia, bajo una reducción de 75 % de la cobertura del estrato superior; de igual manera, Velázquez y Musálem (1986) en Pinus hartwegii Lindl. y Musálem (1984) en Pinus montezumae Lamb. documentan tasas de supervivencia en doseles abiertos, existen evidencias en las que la intensidad de luz de aproximadamente 50 % de sombra o menos presentaron un porcentaje más alto de germinación (Strothman, 1972). Cabe señalar que la influencia de las diferentes densidades para la emergencia se acentuó de los 2 a los 5 meses de edad de la plántula; por lo tanto hay diferencias significativas entre las variables número de emergencias y las densidades 88, 140 y 330 árboles ha-1. El patrón que siguió la emergencia y la supervivencia fue el de valores más altos en las densidades 88 árboles ha-1 (emergencia) y 140 árboles ha-1 (supervivencia) Por lo tanto, la mayor o menor germinación y supervivencia inicial dependen de la calidad de la luz.

Growth. Plants require optimum illumination to grow; however, from the conditions of forest management within the study area, the seedlings varied widely in their ability to grow under varying degrees of shade (tolerance), so that at lower density and degrees of coverage seedlings became taller, as it was noted in the 0 and 21 trees ha-1 densities. There is evidence that the development of pine seedlings roots and the height they reach is reduced, if they grow in low light levels, regardless of their tolerance (Baker, 1945).

La luz directa que alcanza el piso forestal a través de las aperturas del dosel está inalterada. La luz difusa que llega el suelo es relativamente rica en ondas azules. La luz filtrada o transmitida bajo la zona de sombra completa o semicompleta es baja en ondas azules y rojas (las más efectivas para la fotosíntesis) y muy rica en infrarroja que puede ser muy dañina para la germinación, supervivencia y crecimiento (Oriandni y Buland, 1972, Harrington, 1977). Esta condición de luz, está fuertemente ligada a las condiciones climáticas prevalecientes en el área de estudio (enero-abril), cuyas consecuencias durante el periodo de 8 a 11 meses fueron una drástica mortalidad de 74.72%, sobre todo en las densidades mínimas

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e intermedias de arbolado (21, 61 y 88 árboles ha-1). En ese período, las condiciones de temperatura y humedad fueron adversas, con una combinación de temperaturas de muy bajas (enero y febrero) a muy altas en el año (marzo-abril), ambas con los meses de menor precipitación (enero-abril).

The average heights in each evaluation period were dissimilar in different densities. The 61, 88 and 330 trees ha-1 showed the largest increase during May to September, while 0, 21 and 140 trees ha-1 recorded as such from September to March. These figures were verified in much of spring and summer, with temperatures in the months of March to June as the highest in the year, while from July to September they were intermediate, but accompanied by the wettest months. The combination of these factors (light intensities reflected by the different densities of trees; humidity and temperature), probably led to a suitable medium for the height of these plants. Throughout the study, it was observed that under the intermediate cover (61 and 88 trees ha-1), the seedlings reached very similar average heights. The findings in this regard were consistent with what some authors have reported on studies of height growth of natural regeneration in various species under different densities and higher canopy cover (Musálem, 1984; Velásquez et al., 1985). Meanwhile the average height of seedlings at 330 trees ha-1 density during the period was lower than developed under the other densities. These results agree with those of Boyer (1963) who noted that as the tree cover increases, the growth of plants is deleted, which result as individuals of different sizes. McDonald (1976) proved that with the application of the different regeneration cutting methods, the growth of seedlings becomes greater as the cuttings were more intense.

Crecimiento. Las plantas para su crecimiento requieren de una iluminación óptima; sin embargo, por las condiciones de manejo forestal dentro del área de estudio, las plántulas variaron ampliamente en su capacidad para crecer bajo diferentes grados de sombra (tolerancia), de tal manera que a menor densidad y grados de cobertura: mayor altura de las plántulas, como se observó en las densidades 0 y 21 árboles ha-1. Existen evidencias de que el desarrollo de las raíces de las plántulas de pino y la altura que llegan a alcanzar, se reduce, si crecen en niveles bajos de iluminación, independientemente de su tolerancia (Baker, 1945). Las alturas promedio en cada etapa de evaluación fueron variables en las diferentes densidades. Las densidades 61, 88 y 330 árboles ha-1 mostraron su mayor incremento en altura durante mayo-septiembre, mientras que las densidades 0, 21 y 140 árboles ha-1 lo registraron de septiembre-marzo. Estas cifras se presentaron en gran parte de las estaciones de primavera y verano, cuyas temperaturas en los meses de marzo a junio fueron las más altas en el año, mientras que de julio a septiembre fueron intermedias, pero acompañadas de los meses más lluviosos. La combinación de estos factores (diferentes intensidades de luz, proyectadas por las diferentes densidades de arbolado, humedad y temperatura) propiciaron un medio adecuado para la altura de estas plantas. Durante el periodo que duró el estudio, se observó que para las coberturas intermedias (61 y 88 árboles ha -1), las plántulas presentaron una altura promedio muy similar. Los resultados fueron consistentes con los que algunos autores han consignado en estudios de crecimiento en altura de repoblación natural en diversas especies, bajo diferentes densidades y coberturas de dosel superior (Musálem, 1984; Velázquez et al., 1985). La altura promedio de las plántulas en la densidad 330 árboles ha-1 en todo el periodo, fue inferior al resto de las densidades. Estos datos concuerdan con los de Boyer (1963) quien señala, que a medida que se incrementa la cobertura de los árboles, se suprime el crecimiento de las plantas, lo que resulta en individuos de diferentes tamaños. McDonald (1976) probó que con la aplicación de diferentes métodos de corta de regeneración, el crecimiento de las plántulas es mayor conforme aumenta la intensidad de corta.

Conclusions In the intermediate density of trees (88 trees ha-1) increased seedling emergence of more than 34% occurred, for which the application of any site preparation treatment was unnecessary during this stage. With activities of clearance and fallow, a survival of 60% in the 5th and 8th month of life of the plant was obtained. 88 and 140 trees ha-1 Interactions with the activities listed above showed a survival of 70 to 90%, particularly in the ages of 5 and 8 months. The height of the seedlings was best in density 0 trees ha-1, whereas the 330 trees ha-1 significantly affected their development. There is a drastic seedling mortality from 5 to 11 months old over 70%, with a survival curve of negative exponential type with a tendency to stabilize in the month 15. The highest mortality percentage of Pinus pseudostrobus took place from March to June, which coincides with the hottest time of the year. The most outstanding heights reached by the studied species were recorded in spring and summer, when temperatures and rainfall were the highest in the year.

Conclusiones En la densidad intermedia del arbolado (88 árboles ha-1) se presentó una mayor emergencia de plántulas de más de 34 %, por lo cual resultó innecesaria la aplicación de tratamiento de preparación de sitio durante esta etapa. Con las actividades de barbecho y limpia se obtuvo una supervivencia de más de

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60% en el 5º y 8º mes de vida de la planta. Las interacciones 88 y 140 árboles ha-1 con las actividades indicadas mostraron una supervivencia de 70 y 90 %, en particular en las edades de 5 y 8 meses. La altura de las plántulas fue mejor en la densidad 0 árboles ha-1, mientras que en la de 330 árboles ha-1 su desarrollo fue significativamente afectado. Existe una drástica mortalidad de plántulas de los 5 a los 11 meses de edad de más de 70%, con una curva de supervivencia de tipo exponencial negativo con tendencia a estabilizarse a partir del mes 15. El mayor porcentaje Pinus pseudostrobus tuvo lugar de marzo a junio, lo que coincide con los más calientes del año. Las alturas más destacadas alcanzadas por la especie de interés se registraron en primavera y verano, cuyas temperaturas y precipitaciones fueron las más altas.

Conflict of interests The authors declare no conflicts of interest.

Contribution by author Miguel Ángel Bello González: planning of the research project and field work; Gerardo Segura Warnholtz: review of the manuscript; María Elena Tinoco Espinosa: statistical analysis and establishment of the research units at the field; Ma. Blanca Nieves Lara Chávez: field work; Rafael Salgado Garciglia: technical advice and review of the manuscript.

Acknowledgements The authors acknowledge the support provided to this work by the PIFI/2012-16MSU0014T-04-01 UMSNH project.

Conflicto de intereses

End of the English version

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución por autor Miguel Ángel Bello González: planeación en gabinete y ejecución de trabajo de campo; Gerardo Segura Warnholtz: revisión del artículo; María Elena Tinoco Espinosa: análisis estadístico y establecimiento en campo de las unidades de investigación; Ma. Blanca Nieves Lara Chávez: trabajo de campo; Rafael Salgado Garciglia: revisión del manuscrito y asesoría.

Agradecimientos Los autores desean reconocer el apoyo brindado al proyecto PIFI/201216MSU0014T-04-01 UMSNH.

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Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol.6 (29): 92-107

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Régimen y distribución de los incendios forestales en el Estado de México (2000 a 2011) Forest fire regime and distribution in the State of Mexico (2000 to 2011) Gabriela Gutiérrez Martínez1, María Estela Orozco Hernández2, José Antonio Benjamín Ordóñez Díaz3 y José Manuel Camacho Sanabria4 Resumen Los incendios forestales propician cambios globales que afectan a la biósfera y se les considera la tercera causa en la pérdida y degradación de grandes extensiones de terrenos forestales; son una fuente significativa de las emisiones de gases que provocan el calentamiento global y la pérdida de millones de toneladas de carbono almacenado en los ecosistemas y otras repercusiones ambientales importantes. En los últimos años, el Estado de México ha ocupado los primeros lugares a nivel nacional en cuanto al número de ocurrencia de incendios. Este trabajo analiza el régimen de incendios forestales, los cuales están determinados por cambios en las variables del clima y el tipo de cobertura vegetal. Para ello, se revisó la base de datos diaria sobre climatología e incendios forestales generada por la Red Ambiental de Monitoreo Atmosférico y la Protectora de Bosques durante los años 2000 a 2011. Los resultados indican que la frecuencia anual fue de 1 418 incendios, que afectan en promedio una superficie de 5 141 hectáreas; con un Índice de afectación promedio de 3.3 hectáreas por incendio; que se presentan recurrentemente con una marcada estacionalidad en la temporada primavera – verano, así como con un periodo de recurrencia de 1 o 2 años, en función de la precipitación, humedad y temperatura alcanzada el año anterior. En los ecosistemas de bosques templados y selvas ocurren los siniestros de alta severidad.

Palabras clave: Cambio climático, cobertura vegetal, estratos vegetales, índice de afectación, incendios forestales, régimen de incendios.

Abstract Forest fires promote global changes that affect the biosphere and are regarded as the third cause of loss and degradation of large stretches of forest lands. They are a significant source of gas emissions that cause global warming and the loss of millions of tons of carbon stored in the ecosystems and other major environmental repercussions. In recent years, the State of Mexico has held the first places in number of forest fires at national level. This paper analyzes the forest fire regime, which is determined by changes in the climate variables and the type of vegetal cover. For this purpose, the daily climatological and forest fire database generated by the Air Quality Monitoring Network and the Forest Protection Agency was reviewed between the years 2000 and 2011. The results show an annual frequency rate of 1 418 forest fires affecting an average surface area of 5 141 hectares, with an average destruction rate of 3.3 hectares per fire. These occur reiteratively with a marked seasonality in the spring and summer, as well as a recurrence period of 1 or 2 years, based on the precipitation, humidity and temperature attained in the previous year. Highly severe fires occur in the ecosystems of temperate and rain forests.

Key words: Climate change, vegetal cover, vegetal strata, destruction rate, forest fires, forest fire regime. Fecha de recepción/date of receipt: 11 de noviembre de 2013; Fecha de aceptación/date of acceptance: 30 de enero de 2014. 1 Universidad Autónoma del Estado de México, Facultad de Planeación Urbana y Regional, y Maestría en Ciencias Ambientales, Facultad de Química por la Universidad Autónoma del Estado de México. 2 Facultad de Planeación Urbana y Regional y Centro de Investigación en Estudios Avanzados en Planeación Territorial, Universidad Autónoma del Estado de México. 3 Servicios Ambientales y Cambio Climático A.C. Correo-e: jordonez@gmail.com 4 Programa de Posgrado, Maestría y Doctorado en Ciencias Ambientales, Facultad de Química, Universidad Autónoma del Estado de México.

Gutiérrez et al., Régimen y distribución de los incendios forestales...

Introducción

Introduction

La trascendencia de los incendios forestales como agente en los cambios globales que afectan a la biósfera ha despertado el interés de algunos autores, quienes consideran que constituye la tercera causa en la pérdida y degradación de grandes extensiones de terrenos forestales (Cedeño, 2001; Orozco et al., 2011); además se ha comprobado que son una fuente significativa de las emisiones de gases que provocan el calentamiento global (Shneider, 1989; Ciesla, 1995; Andreae y Merlet, 2001; Oliver y Berdowski, 2002; Simmonds et al., 2005; Manso, 2010); y la pérdida de millones de toneladas de carbono almacenado en los ecosistemas (Sonne, 2006; IPCC, 2007). También favorecen el cambio de uso del suelo (Eva et al., 2000; Semarnat/INE, 2006); la pérdida de biodiversidad y las afectaciones al paisaje (Del Campo y Bernal, 2010; FAO, 2011); impactan el hábitat de la fauna silvestre (Greenpeace, 2012); e inciden en la disminución en la captación de agua pluvial (Rosenfeld, 1999).

The relevance of forest fires as an agent of the global changes that affect the biosphere has aroused the interest of some authors, who consider it to be the third cause of the loss and degradation of large stretches of forest land (Cedeño, 2001; Orozco et al., 2011). Furthermore, they have been proven to be a significant source of gas emissions that cause global warming (Shneider, 1989; Ciesla, 1995; Andreae and Merlet, 2001; Oliver and Berdowski, 2002; Simmonds et al., 2005; Manso, 2010), as well as the loss of millions of tons of carbon stored in the ecosystems (Sonne, 2006; IPCC, 2007). They also favor the change of use of the soil (Eva et al., 2000; Semarnat/INE, 2006); the loss of biodiversity and damage to the landscape (Del Campo and Bernal, 2010; FAO, 2011); likewise, they have an impact on the wildlife (Greenpeace, 2012) and on rainwater uptake (Rosenfeld, 1999). From the point of view of forest management, a fire forest is defined as the uncontrolled and unscheduled propagation of fire over the forest vegetation (Conafor, 2006), while ecology views fires as a disturbance (Rowe, 1981), i.e. a sudden and occasional loss of individuals or of biomass. It is important to point out that this work is based on the ecological definition, although forest fires may occur naturally, accidentally or intentionally; however, man-made fires surpass in number the natural fires, although the latter are underestimated in the official records (Rodríguez and Fulé, 2003).

Desde el punto de vista del manejo forestal, se conoce como incendio forestal a la propagación libre y no programada del fuego sobre la vegetación silvestre (Conafor, 2006); mientras que en ecología, los incendios son un disturbio (Rowe, 1981); es decir, una pérdida de individuos o biomasa, que se produce de forma repentina y eventual. Es importante señalar que en este trabajo se parte de la definición ecológica, pero cabe mencionar que los incendios forestales pueden ocurrir de forma natural, accidental o intencional; no obstante, la ocurrencia de incendios de origen humano supera a los naturales, aunque los últimos están subestimados en los registros oficiales (Rodríguez y Fulé, 2003).

The dynamics of fires respond essentially to the simultaneous concurrence of three factors: oxygen, fuel and an ignition source (Haltenhoff, 1998), as well as change in the meteorological conditions, the topography and human activities in the site (Porreo, 2001; Agrawal et al., 2009). However, the impact of fires is not always negative; the problem arises when their recurrence surpasses the ecosystems’capacity for resistance and the natural processes that serve as a basis for the production of environmental goods and services are irreversibly altered (Del Campo and Bernal, 2010).

La dinámica de los incendios responde, fundamentalmente, a la concurrencia simultánea de tres factores: oxígeno, combustible y la fuente de ignición (Haltenhoff, 1998), así como al cambio en las condiciones meteorológicas, la topografía y las actividades humanas en el sitio (Porreo, 2001; Agrawal et al., 2009). Sin embargo, el impacto de los incendios no siempre es negativo, el problema surge cuando su recurrencia supera la capacidad de resistencia de los ecosistemas, y se alteran de manera irreversible procesos naturales que sirven de base para la producción de bienes y servicios ambientales (Del Campo y Bernal, 2010).

Studies on the effects of fires are relatively recent (Gay, 2004; McKenzie, 2004; Villers and Blanco, 2004) and they result from the changes that they cause on natural ecosystems (MacKenzie, 2004); their destructive consequences on the forests promote the need to generate laws to protect these in all three levels of the government; furthermore, the resources invested in prevention and extinction have been insufficient so far to diminish the occurrence and propagation of fires. Tchikoué (2003) points out that there are two types of ecosystems: the fire-dependent and the sensitive. The former include pine forests, grasslands and oak forests; the latter, Sacred fir and rainforests.

Los estudios sobre los efectos del fuego son relativamente recientes (Gay, 2004; McKenzie, 2004; Villers y Blanco, 2004), surgen a partir de los cambios que causan sobre los ecosistemas naturales (McKenzie, 2004); sus consecuencias destructoras sobre los bosques promueven la necesidad de generar ordenamientos en los tres niveles de gobierno para protegerlos; asimismo, los recursos invertidos en la prevención y extinción no han sido suficientes para disminuir su ocurrencia y propagación. Tchikoué (2003) indica que existen dos tipos de

According to the report by Martínez and Rodríguez (2008), fire has traditionally been used as a tool to enhance agricultural

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ecosistemas: los dependientes del fuego y los sensibles; entre los primeros están los pinares, pastizales y encinares; en los segundos, los bosques de oyamel y las selvas.

and stockbreeding practices. The Olmecs and Mayans devised, 3 000 years ago, the slash-and-burn technique, an effective agroforest system for tropical areas, particularly those with shallow, rocky soils. These events were relatively scarce until 1750, when an exponential increase was observed due to the change of soil from forests to agricultural use. Forest fires have shown a tendency to increase since 1970 (Bowman, 2009), which has been greatly favored by social factors and by the transformations of the territory in the last century.

En el recuento que realizan Martínez y Rodríguez (2008) citan que históricamente el fuego ha sido utilizado, de forma tradicional, como una herramienta para favorecer las prácticas agrícolas y ganaderas. Los Olmecas y los Mayas idearon, hace unos 3 000 años, un sistema agroforestal eficiente para las áreas tropicales, particularmente aquellas con suelos pedregosos y poco profundos: la tumba, roza y quema; eventos que fueron relativamente bajos hasta 1750 cuando se observó un incremento exponencial, debido a los cambios del suelo forestal a uso agrícola. A partir de 1970 se evidencia el aumento en la tendencia de los incendios (Bowman et al., 2009), favorecidos en gran medida por factores sociales y las transformaciones del territorio en el último siglo.

8 448 forest fires per year are estimated to occur nationally, affecting a surface area of 259 211 hectares (Conafor, 2011). Despite these figures, the country has a lower average number of forest fires per year than the United States, Canada, Spain or Italy (Ortiz et al., 2003). In the face of this, Conabio implemented in 1999 a system to detect heat points (as an indicator of potential forest fires) with satellite images, known as the Early Fire Alert system for Mexico and Central America (Ressl and Cruz, 2012). The State of Mexico in particular has held the first places in number of recorded fires and the eighth place in affected surface area; it is therefore one of the states on which this type of disaster has the highest impact (Conafor 2007, 2008, 2009, 2010 and 2011).

Se estima que a nivel nacional existe un promedio de 8 448 incendios forestales por año que afectan una superficie de 259 211 hectáreas (Conafor, 2011). A pesar de estas cifras, el país tiene menos incendios, en promedio por año, que Estados Unidos de América, Canadá, España e Italia (Ortiz et al., 2003). Ante tal situación, en 1999 la Conabio implementó un sistema para la detección de puntos de calor (como indicador de posibles incendios forestales) con imágenes satelitales, el cual conforma el sistema de Alerta Temprana de Incendios para México y Centroamérica (Ressl y Cruz, 2012). El Estado de México ha ocupado los primeros lugares en cuanto a número de incendios registrados y el octavo lugar respecto a la superficie afectada, por lo que es de los estados con mayor impacto por ese tipo de siniestro (Conafor 2007, 2008, 2009, 2010 y 2011).

The analysis of the nature of the fires and their causes and impact on the ecosystems provides elements of judgment for a responsible management in a context of global change. The present research was carried out within this framework, focusing essentially on the forest fire regime of the State of Mexico during the years 2000-2011. Based on the characteristics of the disturbances which affect a given area in the course of time, the study of these areas includes such parameters as the frequency or the number of disturbances produced in a specific area during a given period; range, i.e. the affected surface area; recurrence, i.e. the amount of time required for an area to be affected again by the same disturbance; seasonality or the time of the year when the disturbances occur; intensity, i.e. the physical magnitude of the disturbance (the temperatures reached); severity or degree of destruction of organisms or of the properties within the system as a consequence of the disturbances (percentage of trees that died due to the fire) (Valladares, 2004).

El análisis de la naturaleza de los incendios, de sus causas y consecuencias sobre los ecosistemas proporciona elementos de juicio para una gestión responsable, en un contexto de cambio global. En este marco se desarrolla el presente trabajo, el cual se enfoca en el régimen de los incendios forestales del Estado de México durante el periodo 2000-2011; a partir de la caracterización de los disturbios que afectan un espacio determinado a lo largo del tiempo, para su estudio se incorporan parámetros como la frecuencia o número de disturbios que se producen en un área concreta a lo largo de un lapso determinado; la extensión, parámetro que hace referencia a la superficie afectada; la recurrencia, tiempo necesario para que un área se afecte nuevamente por el mismo siniestro; la estacionalidad o época del año en la que se producen los disturbios; la intensidad, que representa la magnitud física del disturbio (las temperaturas alcanzadas); la severidad, grado de afectación de los disturbios en los organismos o en las propiedades del sistema (porcentaje de árboles muertos por el incendio) (Valladares, 2004).

Materials and Methods Study area The State of Mexico is located in central Mexico, between 18°25’and 20°17’ north and 98°33’ and 100°28’ west. It borders Querétaro and Hidalgo states on the north, Morelos and Guerrero on the south, Guerrero and Michoacán on the west, and Hidalgo, Tlaxcala, Puebla and the Distrito Federal on the east. It has a surface area of 2 235 680 hectares.

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The main forest covers (Ceballos et al., 2008) are a temperate forest (62.4 %), which is a product of the interaction of temperate-cold weather and the volcanic mountain ranges of the northern portion; a low deciduous forest (9.8 %), which grows in the low limestone lands of the south of the state, in semi-warm and sub-humid warm climates, and xerophytic shrubs bordering with the Mexican Basin, in a semi-dry climate (Figure 1).

Materiales y Métodos Área de estudio El Estado de México se localiza en el centro de México, entre los 18°25´y 20°17´de latitud norte y los 98°33´y 100°28´ longitud oeste. Limita al norte con Querétaro e Hidalgo, al sur con Morelos y Guerrero, al oeste con Guerrero y Michoacán y al este con Hidalgo, Tlaxcala, Puebla y el Distrito Federal. Cuenta con una superficie de 2 235 680 hectáreas.

Data management and analysis

En la distribución de las cubiertas forestales (Ceballos et al., 2008) destaca el bosque templado (62.4 %), producto de la interacción del clima templado-frío y los macizos montañosos de origen volcánico de la porción norte; la selva baja caducifolia (9.8 %) desarrollada en las tierras bajas de composición calcárea del sur del estado con ambientes semicálido y cálido subhúmedo; y el matorral xerófito de ambiente semiseco en la frontera con la Cuenca de México (Figura 1).

The data were recorded on an Excel spreadsheet in order to create a database and a matrix on the frequency of forest fires and for purposes of statistical processing to estimate the total means for the indicated period and the average affected surface area –expressed in hectares– by locality, municipality, and region (GEM, 2010). Likewise, the average municipal and regional Destruction Rates were estimated for the period, as suggested in GEM (2010). The Severity was determined based

Figura 1. Distribución de las coberturas vegetales del Estado de México. Figure 1. Distribution of the vegetal covers of the State of Mexico. on the analysis of the frequency of forest fires, the affected surface area and the dominant vegetation type in each municipality, according to the 2010 State Forest Inventory (GEM, 2010).

Manejo y análisis de datos Los datos se capturaron en una hoja de cálculo del programa Excel a fin de generar una base de los mismos y la matriz sobre frecuencia de incendios, aunado al procesamiento estadístico para conocer las medias totales del periodo

Based on the “number of forest fires” and “affected surface area” markers generated by Semarnat (2000), it is possible to

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señalado; así como el promedio de la superficie afectada por localidad, municipio y a nivel regional expresado en hectáreas (GEM, 2010). Además se obtuvo el Índice de Afectación a nivel municipal y regional, calculado a partir del número de incendios (media del período) sobre la superficie afectada (promedio del período como se sugiere en GEM (2010)). La severidad se determinó del análisis sobre la frecuencia de incendios, la superficie afectada y el tipo de vegetación dominante en cada municipio, según datos del Inventario Forestal Estatal 2010 (GEM, 2010).

detect the pressure which the occurrence of these events exerts on the forest resources; particularly, the forest fire regime was established in the state; for this purpose, 17 929 forest fire records from the daily log of the Forest Fire Department of the Forest Protection Agency (Probosque) for a period of 11 years were revised. The records contain data on the number of fires by locality, municipality and region; affected surface by vegetal stratum, divided into shoots, shrubs, adult trees and grasses. Finally, the values for each variable were categorized to characterize the disturbances at municipal and regional levels, the results were divided into four classes (Table 1) differentiated by the level of significance of the set of data suggested by GEM (2010). This analysis and the corresponding charts were made using the Excel software. ArcGis version 9.0 was utilized for the cartographic representation (ESRI, 2004).

Con base en los indicadores “número de incendios forestales” y “superficie afectada” generados por Semarnat (2000), se puede detectar la presión que la ocurrencia de estos eventos tiene sobre los recursos forestales, en particular se estableció el régimen de los incendios de vegetación en el estado, para lo cual se revisaron 17 929 registros de incendios provenientes de la bitácora diaria de la Dirección de Incendios de la Protectora de Bosques (Probosque) en un período de 11 años. Los registros contienen datos sobre número de incendios por localidad, municipio y región; superficie afectada por estrato vegetativo, dividido en renuevo, arbusto, arbolado adulto y pastos.

Simultaneously, the database on temperature, humidity, precipitation, speed and trajectory of the winds during the same period was explored, generated and provided by the Automatic Air Quality Monitoring Network of the Valley of Toluca (RAMA) for 2000-2011. Based on this information, the origin of the forest fires was associated, their occurrence regime and their tendency were described, and conclusions were reached on their implications at a global level.

Finalmente, se categorizaron los valores de cada variable para caracterizar los disturbios a nivel municipal y regional, los resultados se ordenaron en cuatro clases (Cuadro 1) diferenciadas por el nivel de significancia del conjunto de datos sugerido por GEM (2010). Dicho análisis y las gráficas correspondientes se realizaron con el programa Excel. Para la representación cartográfica se utilizó el programa ArcGis versión 9.0 (ESRI, 2004).

Cuadro 1. Valores asignados a las variables de estudio para determinar los intervalos de localización. Frecuencia de incendios

Índice de Afectación Regional

Índice de Afectación Municipal

Severidad

Alto

67 - 127

4.0 – 5.0

11.6 - 16

Frecuencia + estrato vegetal: arbusto y arbolado adulto

Medio / Mezclada

30 - 66

3.0 – 3.9

5.1 – 11.5

Frecuencia + estrato vegetal: arbusto, pastos y renuevo

Bajo

1 - 30

2.1- 2.9

1.0 – 5.0

Frecuencia + estrato vegetal: renuevo y pastos

Categoría

Nulo / No representativa

Frecuencia + otras coberturas o sin cobertura vegetal

Sin incidencia

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Table 1. Values assigned to the study variables in order to determine the localization intervals. Fire frecuency

Regional Destruction Rate

Municipal Destruction Rate

High

67 - 127

4.0 – 5.0

11.6 - 16

Frequency + vegetal stratum: shrubs and adult trees

Medium / Mixed

30 - 66

3.0 – 3.9

5.1 – 11.5

Frequency + vegetal stratum: shrubs, grasses and shoots

Low

1 - 30

2.1- 2.9

1.0 – 5.0

Frequency + vegetal stratum: shoots and grasses

Category

Null / Not representative

Severity

Frequency + other covers or no vegetal cover

Without incidence

EN forma simultánea, se exploró la base de datos sobre temperatura, humedad, precipitación, velocidad y trayectoria de los vientos durante el mismo periodo, generada y proporcionada por la Red Automática de Monitoreo Atmosférico del Valle de Toluca (RAMA) para el lapso del 2000 al 2011. A partir de dicha información se asoció el origen de los incendios, se describió su régimen de ocurrencia, la tendencia de los siniestros y se concluyó sobre sus implicaciones a nivel global.

Results and Discussion Forest fire regime in the State of Mexico The analysis of the database on forest fires during the study period (2000 – 2011) shows an occurrence of 1 418 forest fires per year, according to the estimated mean, leaving an average affected surface area of 5 141 hectares. The importance of the climate (McKenzie, 2004) and of the fuels (Agee and Skinner, 2005) to explain the behavior of fire varies across the territory of the state. In general, the recurrence period was determined to be different from one year to the next (Figure 2) and depends upon the amount of fallen rain in the previous year, as in rainy years a larger amount of biomass is generated; this becomes fuel during the dry season and, along with high temperatures and the speed and direction of the winds, it is an essential factor for forest fire ignition and propagation. Relatively low humidity levels and the abandonment of huge stretches of agricultural lands that give way to the propagation of vulnerable vegetal communities, such as grasses and shrubs, also play an important role in the generation of fires.

Resultados y Discusión Régimen de Incendios en el Estado de México El análisis de la base de datos sobre incendios, durante el período de estudio (2000 – 2011), indica que anualmente se presentaron 1 418 incendios forestales, según la media calculada, que dejan en promedio una superficie afectada de 5 141 hectáreas. La importancia del clima (McKenzie, 2004) y de los combustibles (Agee y Skinner, 2005) para explicar el comportamiento del fuego varía a lo largo del territorio estatal. En general, se determinó que el periodo de recurrencia es diferente de un año a otro (Figura 2) y depende de la cantidad de lluvia del año anterior, ya que en años lluviosos se genera mayor cantidad de biomasa, la cual durante la temporada de sequía se convierte en combustible que junto con las temperaturas altas, la velocidad y dirección de los vientos son factores esenciales para la aparición y propagación de incendios forestales. Asimismo humedades relativamente bajas, así como el abandono de enormes extensiones de tierras agrícolas que dan paso a la propagación de comunidades vegetales vulnerables, como los pastos y los arbustos, también son importantes en la generación de incendios.

The recurrence pattern seems to be constant; however, when analyzing the charts on temperature, humidity and precipitation, it is evident that in the years 2005, 2009 and 2010 a smaller amount of precipitation and an increase in the temperature were recorded; also, in the year 2011, atypical data were observed, which shows that there was an increase of 17 % in the number of fires and 7.6% in the affected surface in regard to the mean for the period. Based on historical data (GEM, 2009), there had not been such a high incidence since 1998. The population growth (1.44 %) from the year 2000 and 2012 (GEM, 2010) is equally a factor that influenced the increase of forest fires.

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El patrón de recurrencia parece constante; sin embargo, al analizar las gráficas sobre temperatura, humedad y precipitación es evidente que en los años 2005, 2009 y 2010 se registró menor cantidad de precipitación y un aumento en la temperatura, asimismo en el año 2011 se observaron datos atípicos, lo que indica que hubo un incremento de 17 %, en cuanto al número de incendios, y 7.6 % en superficie afectada respecto a la media del período. Con base en datos históricos (GEM, 2009), desde el año de 1998 no se alcanzaba tan alta incidencia. El aumento de la población (1.44 %) del 2000 al 2012 (GEM, 2012), también es un factor que influyó en el incremento de los incendios forestales.

The frequency of forest fires is favored by the biogeographical conditions: social factors, the speed of the winds, which during the forest fire season increases from 15 to 18 km h-1, and their direction, from the south to the north of the state, where large stretches of temperate forests are located (GEM, 2011a, 2011b), as well as the chemical characteristics of the fuels, for, despite the predominant temperate cold climate, there are vegetal species such as pines which contain resins and therefore burn better than others that lack this compound. In this sense, those areas located in the north of the State of Mexico are particularly appropriate for ignition; many forest

Figura 2. Número de Incendios / Superficie Afectada / Recurrencia de los incendios 2000-2011/ Tendencia. Figure 2. Number of fires / Affected Surface / Recurrence of fires during 2000-2011/ Tendency. La frecuencia de los siniestros es favorecida por las condiciones biogeográficas: los factores sociales; la velocidad de los vientos, que en época de incendios se intensifica de entre 15 a 18 km h-1; y su dirección, del sur hacia al norte del estado donde se encuentran grandes extensiones de bosque templado (GEM, 2011a, 2011b); además de las características químicas de los combustibles, pues a pesar de predominar un clima templado frío existen especies vegetales, como los pinos, que al contener resinas arden mejor que otras que carecen de ese compuesto.

fires occur in them during a short recurrence period, and they leave a low Destruction Rate, since they cover only a small surface area and affect the lower strata, while in the south of the state, a very small number of forest fires cover most of the burnt surface area, and therefore they have a high Destruction Rate. The incidence is low in the northwest of the state. However, in the National Izta-Popo Park area, forest fires are highly frequent and affect large surfaces; most of these fires are associated to those areas where the grasslands have gained ground and where urbanization has sprawled.

Al respecto, las zonas ubicadas al norte del Estado de México son particularmente apropiadas para la ignición; en ellas tienen lugar muchos incendios en un periodo de recurrencia corto, y dejan, a su paso un Índice de Afectación bajo, ya que son de pequeña superficie e inciden en los estratos inferiores; mientras que en el sur, un número muy pequeño de incendios acapara la mayor parte de la superficie quemada, por lo que se mantiene un alto Índice de Afectación. En el noroeste de la entidad, la incidencia es baja; aunque en la zona del Parque Nacional Izta-Popo existe una alta frecuencia de incendios con extensas

Fires in the state leave an annual Destruction Rate of 3.3 hectares with a highly variable regime both in forests and in rainforests and grasslands. The frequency is high at the center of the state; the Destruction Rate is considered to be medium because there is a high frequency of fires within short recurrence period, i.e. repeated fires at the same point during very short periods of time, with fires covering a small surface area (Figure 3).

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superficies afectadas, la mayor se asocia con las zonas donde los pastizales han ganado terreno y la urbanización se ha extendido.

The seasonality of fires (Figure 4) is determined by such factors as the meteorological and socioeconomic conditions. For instance, during seasons with constant precipitations and high humidity, the occurrence of fires is null, since the combustible matter is wet. Conversely, during the dry season the matter is dehydrated due to changes in the climate seasons (fall-winterspring), coinciding with the period in which the land is prepared for planting, and therefore some farmers use fire to remove the grass of the previous year by burning; this increases the potential occurrence of a fire, causing not only the abandonment of forest lands due to their low profitability but also an increase in forest fuels.

Los incendios en el estado dejan a su paso un Índice de Afectación anual de 3.3 hectáreas con una variabilidad grande en su régimen, tanto en bosques, como en selvas y pastizales. En el centro del estado la frecuencia es alta; el Índice de Afectación es medio, debido a que se produce una alta frecuencia de incendios en un periodo de recurrencia corto; es decir, una repetición de fuegos en el mismo punto en períodos muy cortos de tiempo, con incendios de pequeña superficie. (Figura 3)

Figura 3. Índice de Afectación a nivel municipal y regional. Figure 3. Destruction Rate at the municipal and regional levels. La estacionalidad de los incendios (Figura 4) está dada en función de factores como: las condiciones meteorológicas y las socioeconómicas. Por ejemplo, en temporadas con constantes precipitaciones y humedad alta, la ocurrencia de incendios es nula, ya que la materia que sirve como combustible está mojada. En cambio en época de estiaje, la materia está deshidratada debido a los cambios en las estaciones climatológicas (otoño-invierno-primavera), lo cual coincide con el período de preparación de la tierra para la siembra, por lo que algunos agricultores utilizan el fuego para la remoción del zacate del año anterior mediante la quema, lo que aumenta las probabilidades de ocurrencia de

According to Carmona et al. (2001) and Wong and Villers (2007), the maximum number of fires was registered during April, when the humidity rate of the fuels ranges between 25 and 40 %; also, the Holy Week vacation period, during which campfires are often lit, takes place in this month. The climatic tendency observed during the last decade in the State of Mexico, with an increase in the number of hot days, when the temperature is high and air humidity is low (Figure 5), has modified the forest fire regime increasing the number of fires. Furthermore, extended dry periods lead to an accumulation of dry branches and leaves which increases the fuel load, as has been the case in recent years (Montoya, 1995; Vélez, 1995).

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un incendio; además, el abandono de tierras forestales por la baja rentabilidad ocasiona el aumento de combustibles forestales.

On the other hand, during the years 2009 and 2010 there was a significant reduction of precipitations, of approximately 42 % with respect to the annual mean for the period, which caused an atypical increase of fires in the year 2011 (Figure 2). The increase in temperature is expected to continue during the coming years, and the expected annual mean temperature by the year 2020 will be 16 °C, while the maximum temperature will reach 25 °C, and the humidity level will decrease to 36 % of the present value. These conditions may increase the propagation and intensity of fires.

Los incendios registraron un máximo en el mes de abril tal como lo señalan Carmona et al., (2001) y Wong y Villers (2007), cuando la humedad de los combustibles oscila entre 25 y 40 %, además corresponde al período vacacional de Semana Santa, fecha estrechamente relacionada con el manejo de fogatas.

Fuente: GEM, 2011b. Source: GEM, 2011b.

Figura 4. Estacionalidad de los incendios. Promedio mensual del 2000 al 2011. Figure 4. Seasonality of fires. Monthly average from 2000 to 2011.

Comparing figures 5 and 6 for the years 2009 and 2010 –which show generation and accumulation of combustible matter and a correlation between maximum temperatures and the highest number of fires–, we may infer a close relationship between the alternation of a dry year and a rainy year and forest fire recurrence.

La tendencia climática observada en la última década en el Estado de México, con incremento del número de días calurosos con alta temperatura y baja humedad del aire (Figura 5) ha modificado el régimen de incendios. Además, períodos de sequía prolongados producen una acumulación de ramas y hojas secas que aumentan la carga de combustible, como ha ocurrido en los últimos años (Montoya, 1995; Vélez, 1995). Por otro lado, se observó una disminución considerable de las precipitaciones durante los años 2009 y 2010, de aproximadamente 42 % respecto a la media anual del periodo, lo que propició el incremento atípico de los incendios en el año 2011 (Figura 2). Se prevé que el aumento de la temperatura continúe dentro de los próximos años y que para el año 2020 la temperatura media anual sea de 16 °C, mientras que la máxima llegará a los 25 °C, y la humedad disminuirá hasta 36 % de la actual. Estas condiciones promueven una mayor propagación e intensidad del fuego.

The heterogeneous elements of the physical medium generate differential responses when such variables as relief, orientation, relative humidity, temperature and precipitation interact. They also increase the frequency of fires in certain regions where fuels tend to be more abundant and have a lower humidity content. Furthermore, the frequency of fires determines the resistance of the ecosystems to this phenomenon. In this sense, the warm climates of the south of the state are more vulnerable, having a marked seasonality with a warm period in which high temperatures concur with low air humidity; during these periods, the fuel reaches minimal humidity levels, ranging between 25 and 35 % (Estrada and Ángeles, 2007). At the same time, high temperatures increase the likelihood of ignition and propagation. If we add the episodes of hot, dry winds that are characteristic of these climate regions, we have an appropriate scenario for catastrophic fires that have high destruction rates, since they cover hundreds of hectares.

Se establece una estrecha relación entre un año seco y otro lluvioso, con respecto a la recurrencia de incendios, al comparar las figuras 5 y 6, en las que se observa que durante el año lluvioso hubo generación y acumulación de material combustible, y que las temperaturas máximas correspondieron a los años en que hubo mayor número de incendios.

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Los elementos heterogéneos del medio físico generan respuestas diferenciales, cuando interactúan variables como: relieve, orientación, humedad relativa, temperatura y precipitación. También inciden en la mayor frecuencia de siniestros en determinadas regiones donde la cantidad de los combustibles tiende a ser superior y su contenido de humedad menor; asimismo, la frecuencia de incendios determina cuáles ecosistemas son más o menos resistentes a este fenómeno. Al respecto, resultan ser más vulnerables los de climas cálidos del sur de la entidad, que se relacionan con una marcada estacionalidad, con un período caluroso en el que coinciden altas temperaturas y la humedad del aire es relativamente baja, en esos lapsos el combustible alcanza valores mínimos de contenido de humedad, entre 25 y 35 % (Estrada y Ángeles, 2007). A su vez, las altas temperaturas incrementan las probabilidades de ignición y propagación. Si a esta combinación de factores climáticos se añaden los episodios de vientos secos y cálidos, propios de esas regiones climáticas, se tiene un escenario apropiado para los incendios catastróficos que destruyen cientos de hectáreas, indicativo de su elevada afectación.

The climate tendencies interact with the changes in the use of the soil, since the abandonment of the agricultural and stockbreeding practices which have allowed fuel accumulation is very pronounced. Although forest fires are the main agent of destruction of vegetation in order to make way for agriculture, urbanization, grazing or other uses, according to the data on the replanting density in affected areas, fire alone has affected approximately 32 % of the forest cover at state level during the last 11 years. Forests and rainforests are estimated to recover by 30 % (GEM, 2010) after a fire; i.e. in average, 256 out of every 643 burnt hectares regenerate successfully. Shrubs, bushes and herbs recover their structure and composition relatively soon after the fire, unlike forests, which tend to be replaced by other species due to the inability of their seeds to survive high temperatures and to the time-lag between the fire and the availability of seeds (Rodríguez et al., 2007). According to Mielnicki et al. (2011), fires have clearly defined spatial patterns and they affect large areas within the territory;

Fuente: GEM, 2011a. Source: GEM, 2011a.

Figura 5. Temperatura y humedad promedio del 2000-2011 y tendencia al 2020. Figure 5. Average temperature and humidity between the years 2000 and 2011 and projected tendency for the year 2020. therefore, their study must be conducted at this geographical scale. This requires adequate tools, such as geographic information systems, aerial photography and remote sensors. Navarro et al. (2001) emphasize the use of maps of the vegetation previous to the fire; this is a basic information tool for understanding the response of the vegetal cover to fire and hence for proposing any alternative to restore the areas affected by forest fires.

Las tendencias climáticas interactúan con los cambios en el uso del suelo, pues es muy marcado el abandono de las prácticas agrícolas y ganaderas que han permitido la acumulación del combustible. Si bien, los incendios forestales representan el principal agente destructor de la vegetación para dar paso a zonas agrícolas, urbanas, de pastoreo u otro uso; el manejo de los datos sobre densidad de revegetación en áreas afectadas evidencian que tan solo el fenómeno del fuego ha afectado aproximadamente 32 % del total de la cobertura forestal a nivel estatal, durante los últimos 11 años. Se estima que los

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Fuente: GEM, 2011a. Source: GEM, 2011a.

Figura 6. Precipitación promedio mensual y anual del 2000 al 2011. Figure 6. Average monthly and annual precipitation from 2000 to 2011. bosques y selvas se recuperan en 30 % (GEM, 2010) después de un incendio; es decir, en promedio de 643 hectáreas que se queman, 256 son regenerados con éxito. Los matorrales, arbustos y hierbas son los que recuperan su estructura y composición con relativa rapidez después del fuego, a diferencia de los bosques, los cuales tienden a ser reemplazados por otras especies, debido a la incapacidad de sus semillas para sobrevivir a las altas temperaturas y al desajuste entre el momento del incendio y la disponibilidad de semillas (Rodríguez et al., 2007).

Piñol et al. (1998) point out that the contemplated scaling up does not end at a regional or landscape level but extends to the biosphere, since the climate records show that the mean annual temperatures have risen; however, the increase in the number of days with extreme climate conditions implying high risk of fires due to high temperatures and low air humidity is even more significant. Another important aspect that must be taken into account are the disturbances produced by fire in the ecosystems, since they facilitate the establishment of short-lived species; i.e., burnt down areas may be an appropriate habitat, at a landscape scale, for species whose seeds come from areas outside the burnt zone and thus change the makeup of the ecosystem (Begon et al., 1990; Del Campo and Bernal, 2010; Valladares et al., 2005). This has caused grasslands to replace large stretches of forests across the state since the last century, as a result of the low regeneration capacity of certain species that do not easily survive high temperatures and the adaptability of others to fire.

De acuerdo con Mielnicki et al. (2011), los incendios tienen patrones espaciales bien definidos y afectan áreas extensas del territorio, por eso su estudio tiene que dirigirse a esa escala geográfica, para ello son necesarias herramientas apropiadas, como los sistemas de información geográfica, la fotografía aérea y los sensores remotos. Navarro et al. (2001) hacen énfasis en el uso de la cartografía de la vegetación previa al incendio, la cual es una herramienta de información básica para comprender la respuesta de la cubierta vegetal al fuego y, por tanto, para proponer cualquier alternativa de restauración de las áreas afectadas por incendios forestales. Piñol et al. (1998) señalan que la ampliación de la escala considerada no termina en un nivel regional o de paisaje, sino que alcanza la biósfera, puesto que los registros climáticos demuestran que las temperaturas medias anuales han aumentado, pero es más significativo el hecho de que el número de días con condiciones climáticas extremas de alto riesgo de incendios, altas temperaturas y baja humedad del aire, se han incrementado.

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Otro aspecto importante que debe tomarse en cuenta, son los disturbios del fuego en los ecosistemas, porque facilitan el establecimiento de especies de vida corta; es decir, las zonas incendiadas pueden representar un hábitat apropiado, a escala de paisaje, para organismos cuyas semillas proceden de poblaciones externas a la zona quemada, lo que cambia la composición del ecosistema (Begon et al.;1990; Del Campo y Bernal, 2010; Valladares et al., 2005). Lo anterior ha generado en todo el estado, desde el siglo pasado, que superficies donde predominaban grandes extensiones de bosque, ahora están cubiertas por pastizales. Esto responde a la escasa capacidad regenerativa de algunos taxa para sobrevivir a las altas temperaturas y a la adaptación al fuego de otros.

Given the inexistence of literature on the effects of the intensity of fires on the vegetation in the state, the study carried out by Chuvieco et al. (2004) in southern Canada was taken as a reference. The authors note that fire facilitates the opening of cones in the genus Pinus starting from a temperature of 100 °C, and that certain shrubs successfully produce new shoots after fires (at 200 °C). Likewise, Asbjornsen and Gallardo (2004) quote relatively low percentages for the surviving species in burnt-out plots in mid-mountain mesophylic forests. Thus, the ability of an ecosystem to regenerate will depend on the sprouting of fire-resistant seeds. Fuel accumulation also plays an important role, although this role can be secondary in the face of certain soil-use practices. The abandonment of traditional agricultural practices has caused a homogenization of the landscape that promotes the propagation of fires. It has been observed that the application of the fuel reduction method would be helpful in Mexico due to the fact that fires do not attain gigantic dimensions because, when they occur, they generate a mosaic of patches with different fuel loads. Fuel reduction can be attained thorough controlled burnings, reducing the investment of effort required to extinguish forest fires (Minnich, 1983).

Dado que no existe literatura sobre los efectos de la intensidad de los incendios sobre la vegetación en el Estado de México, se consideró como referencia el estudio de Chuvieco et al. (2004) realizado en el sur de Canadá, los autores registran que el fuego facilita la abertura de los conos del género Pinus a partir de 100 °C, y que la capacidad de rebrote de algunos arbustos después de incendios (a 200 °C) es exitosa; asimismo Asbjornsen y Gallardo (2004) citan que para bosques mesófilos de montaña, el porcentaje de especies que sobrevivieron en parcelas quemadas fue relativamente bajo, por lo que asumen que dichos parámetros se pueden asociar a las comunidades vegetales del Estado de México; por lo tanto, la capacidad de regeneración de un ecosistema dependerá de la germinación de las semillas resistentes al fuego.

Affected vegetal strata Today, the increased occurrence of fires is part of a logical sequence: vegetation recovers after intensive use of the territory by man through agricultural and stockbreeding activities. This implies the colonization and development of vegetation and, consequently, a fuel accumulation occurring mainly in the lower strata; thus, the first plants to burn are bushes and grasses; these burn rapidly and consist of light fuels such as leaves, needles, herbs, bushes, shrubs, fallen branches, dry grasses and stumps. The data analysis shows that when a forest fire is produced, 57.1% (1 748 hectares) of the affected surface correspond to shrubs, and 37.5 % (640 hectares) are grasses; these make up the initial propagation focus through the transmission of the heat emitted by combustion to the nearest fuels, which may burn as they heat up (Terán and Ochoa, 2007).

La acumulación del combustible también tiene un papel importante, aunque puede jugar un rol secundario ante determinadas prácticas de uso del suelo. El abandono de las prácticas agrícolas tradicionales ha causado una homogeneización del paisaje que promueve la propagación de los incendios. Se ha observado para el caso de México que sería de utilidad aplicar el método de reducción de combustibles, ya que los incendios no alcanzan dimensiones gigantescas debido a que cuando ocurren generan un mosaico de parches con diferente carga de combustible. La reducción del combustible puede ser mediante quemas controladas y con ello se dedicaría menos esfuerzo a extinguir los incendios (Minnich, 1983).

Estratos vegetales afectados En la actualidad, el incremento de incendios forma parte de una secuencia lógica: la vegetación se recupera tras el uso intensivo del territorio que ha realizado el hombre a través de las actividades agrícolas y ganaderas; esto implica la colonización y desarrollo de la vegetación y, en consecuencia, una acumulación de combustible que ocurre, principalmente, en los estratos bajos, por lo que los primeros vegetales que arden con gran rapidez son los arbustos y pastos, constituidos por combustibles ligeros como: hojas, acículas, hierbas, matorrales, arbustos, ramas caídas, pastos secos y tocones.

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Those vegetal ecosystems that are closest to ecological maturity burn less easily than other vegetal formations because they are heavy fuels and also because the vegetation density decreases, hindering the propagation of fire. Other factors that prevent the propagation of fire are the topography of the land and the humidity content, which is higher in these strata, as well as the volatile chemicals present in certain species. Based on this, it was determined that a forest fire affects an average of 0.8 % of the adult trees, i.e. approximately 564 hectares per year, and 12.6 % of the new shoots, which are equivalent to 7 683 hectares.

El análisis de los datos muestra que cuando se produce un incendio forestal 57.1 % (1 748 hectáreas) de la superficie afectada corresponde a los arbustos y 37.5 % (640 hectáreas) son pastos, que constituyen el foco inicial de propagación, por medio de la transmisión del calor que se emite en la combustión a los combustibles más o menos próximos, que al calentarse pueden arder (Terán y Ochoa, 2007). Los ecosistemas vegetales próximos a la madurez ecológica arden con más dificultad que otras formaciones vegetales, debido a que son combustibles pesados y, generalmente, la densidad de vegetación disminuye, por lo que el fuego tiene dificultades para su propagación. Otros factores que impiden la propagación del fuego son la topografía del terreno y el contenido de humedad, que en estos estratos es mayor, sin dejar a un lado, las sustancias químicas volátiles presentes en ciertas especies. Con base en lo anterior se determinó que en un incendio forestal, el fenómeno del fuego afecta en promedio 0.8 % del arbolado adulto, aproximadamente 564 hectáreas por año; y a 12.6 % del renuevo, equivalente a 7 683 hectáreas.

Figure 7 shows a highly severe impact of fires on the vegetation at the center and in the northeast of the State of Mexico, where temperate forest ecosystems with a large amount of biomass are prevalent. Conversely, in the north and south of the state there is a medium severity; although fires are very frequent, only the trees of the lower levels die, and the vegetation is mainly shrubs and grasses, which tend to regenerate quickly. The degree of damage due to the disturbance determines its effects on the vegetation, but it also gives cause for the conservation and management of the ecosystems, given their spatial and temporal variability.

En la Figura 7 se observa que la severidad de los incendios sobre la vegetación es alta, en el centro y noreste del Estado de México, donde predominan ecosistemas de bosque

Figura 7. Frecuencia de incendios y severidad. Figure 7. Forest fire frequency and severity.

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templado que contienen gran cantidad de biomasa. La frecuencia de incendios es alta, y los estratos más afectados son los arbustos y el arbolado adulto. En cambio, en el norte y sur de la entidad, la severidad es media, aunque los incendios son bastante frecuentes solo mueren árboles de niveles bajos, y la vegetación en su mayoría son arbustos y pastos, los cuales tienden a regenerarse rápidamente. El grado de afectación de la perturbación determina los efectos a la vegetación, pero también, da lugar a la conservación y manejo de los ecosistemas por su variabilidad espacial y temporal.

Conclusions A strong assymetry is evident in the distribution of the frequency of forest fires; few fires account for the larger part of the burnt surface. This assymetry is reflected in the combination of many factors: fuel accumulation, extreme climate conditions, anthropic factors and saturation of the extension services. The climate conditions play a very important role in the origin, frequency and propagation of fires, as most of them are more frequently produced when the temperatures reach a maximum and the humidity levels are relatively low, affecting large areas of vegetation, and because the main affected areas are those where the vegetation is most vulnerable, e.g. rainforests, grasslands and the ecosystems of temperate forests, where the four shrub strata are combined with adult trees.

Conclusiones Se observa una fuerte asimetría en la distribución de frecuencia de incendios, pocos siniestros contabilizan la mayor parte de la superficie quemada. Esta asimetría se refleja en la combinación de múltiples factores: acumulación de combustible, condiciones climáticas extremas, factores antrópicos y saturación de los servicios de extinción.

The frequency of fires is not a parameter that can show by itself the degree of disturbance left by fires, as many of these do not spread over a large surface area, whereas a single incident may cover large stretches of land. For this reason, the regional Destruction Rate differs greatly from the municipal one, and therefore the affected stratum must also be accounted for according to the vegetation type in order to obtain a more detailed picture by which to determine the severity of the damage that fires leave in their wake in the State of Mexico.

Las condiciones climáticas juegan un papel muy importante en el origen, frecuencia y extensión de incendios, ya que su mayoría se producen con más frecuencia cuando las temperaturas alcanzan un máximo y la humedad es relativamente baja, afectando grandes extensiones de vegetación, y que las principales zonas impactadas son aquellas donde la cubierta vegetal resulta más vulnerable como las selvas, pastizales y los ecosistemas de bosques templados en los que se combinan los estratos arbustivos con el arbolado adulto.

Conflict of interests The authors declare no conflict of interests.

La frecuencia de incendios no es un parámetro que muestra por si solo el grado de disturbio que dejan los incendios, puesto que muchos incendios son de poca superficie, mientras que un solo incidente puede acaparar grandes extensiones del territorio; por ello es que el Índice de Afectación Regional difiere en gran número del municipal, pues también se tiene que considerar el estrato afectado según el tipo de vegetación; para obtener una visión más detallada y con ello determinar el grado de severidad que dejan a su paso los incendios en el Estado de México.

Contribution by author Gabriela Gutiérrez Martínez: selection of study units and field simple sites; structuring of the manuscript and data base, review and data analysis; María Estela Orozco Hernández: selection of study units and field simple sites; structuring of the manuscript and data base, review of the manuscript; José Antonio Benjamín Ordóñez Díaz: definition of the study topic and field sampling units, data analysis and review of the manuscript; José Manuel Camacho Sanabria: data analysis and processing, review of the manuscript.

Acknowledgements

Conflicto de intereses

The authors would like to express their gratitude to the Conacyt-Semarnat Fund for having sponsored the Project number, “Changes of soil use induced by agricultural and stockbreeding activities in warm and temperate terrestrial ecosystems of the State of Mexico: local impacts and global greenhouse gas emissions”.

Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución por autor Gabriela Gutiérrez Martínez: selección de unidades de estudio y sitios de muestreo en campo, estructuración del manuscrito y base de datos, revisión y análisis de datos; María Estela Orozco Hernández: selección de unidades de estudio y sitios de muestreo en campo, estructuración del manuscrito y base de datos, revisión del manuscrito; José Antonio Benjamín Ordóñez Díaz: definición del tema de estudio y unidades de muestreo en campo, análisis y revisión de datos y, del manuscrito; José Manuel Camacho Sanabria: análisis y procesamiento de datos, revisión del manuscrito.

End of the English version

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Agradecimientos Al Fondo sectorial Conacyt-Semarnat por el financiamiento al proyecto Cambios de uso del suelo, inducidos por actividades agropecuarias en ecosistemas terrestres templados y cálidos del Estado de México: impactos locales y emisiones globales de gases de efecto invernadero.

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Artículo / Article

Crecimiento en diámetro normal para Pinus en Durango Diameter at breast height growth for Pinus in Durango State Gerónimo Quiñonez Barraza1, Héctor Manuel De los Santos Posadas1 y Juan Gabriel Álvarez González2

Resumen Los modelos de crecimiento y rendimiento son considerados una herramienta muy valiosa en la planeación y manejo de los bosques, ya que ayudan a proyectar las condiciones futuras del rodal y sirven de base para la elaboración y seguimiento de los programas de manejo forestal. En el presente trabajo se muestran los resultados de la evaluación de tres modelos de crecimiento en diferencia algebraica (ADA) y tres en diferencia algebraica generalizada (GADA) para predecir el crecimiento en diámetro normal, en función de la edad para seis de las principales especies comerciales de pino en Durango. Para el ajuste de los modelos se utilizó información de 44 302 virutas de crecimiento, colectadas de 15 609 sitios del inventario forestal. El modelo polimórfico de Chapman-Richards predice mejor el crecimiento de Pinus lumholtzii, el modelo GADA con tasas de crecimiento y asíntotas variables derivado de Strand Generalizado resultó el mejor para Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote y Pinus leiophylla, mientras que para Pinus ayacahuite un modelo GADA basado en Verhulst-Logística predice mejor el crecimiento en diámetro normal. Todos los modelos fueron corregidos por autocorrelación mediante una estructura autorregresiva continua de segundo orden. Los patrones de crecimiento en diámetro sugieren que Pinus ayacahuite, Pinus arizonica y Pinus durangensis son las especies que presentas las tasas de crecimiento más altas, ya que crecen en condiciones de calidad de estación muy similares, mientras que los patrones de crecimiento de Pinus teocote son medios, y Pinus leiophylla y Pinus lumholtzii registraron las menores tasas de crecimiento porcentual.

Palabras clave: Área basal, crecimiento, diámetro normal, incremento, modelo dinámico, Pinus. Abstract Growth and yield models are considered valuable tools in the planning and management of forests since they help to project future stand conditions and provide the basis for most forest management programs. The evaluation of three algebraic difference approach (ADA) and three Generalized Algebraic Difference models (GADA) use to predict growth in diameter at breast height as a function of age for six of the main commercial species Pinus in Durango are presented in this paper. All the models fitted by using data from 44 302 increment cores collected at 5 609 forest inventory plots. The polymorphic Chapman –Richards model was the best to predict the dbh growth of Pinus lumholtzii; the GADA model with growth rates and asymptotes variables derived from Strand Generalized model was the best for Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote and Pinus leiophylla, while for Pinus ayacahuite a GADA model based on Logistic-Verhulst model was the best to predict dbh growth. All models were corrected for autocorrelation using a continuous second-order autoregressive structure. The diameter growth patterns suggest that Pinus ayacahuite, Pinus arizonica and Pinus durangensis have the highest growth rates, while being at similar site conditions, Pinus teocote is closer to the global average growth patterns while Pinus leiophylla and Pinus lumholtzii have the slowest growth rates.

Key words: Basal area, growth, diameter at breast heights, increment, dynamic model, Pinus. Fecha de recepción/date of receipt: 23 de junio de 2014; Fecha de aceptación/date of acceptance: 3 de marzo de 2015. 1 Posgrado forestal, Colegio de Postgraduados, Campus Montecillos. Correo-e: hmsantos@colpos.mx 2 Departamento de Ingeniería, Unidad de Gestión Forestal Sostenible, Universidad de Santiago de Compostela.

Quiñones et al., Crecimiento en diámetro normal...

Introducción

Introduction A managed forest is a dynamic biological system continuously changing as a result of natural processes and specific forestry activities taking place. The use of growth models allows updating and increasing forest inventory information, making increment predictions and exploration of management options (Falcao and Borges, 2005; Castedo et al., 2007).

Un bosque manejado es un sistema biológico dinámico en cambio continuo, como resultado de los procesos naturales y de las actividades silvícolas específicas que se llevan a cabo. El uso de los modelos de crecimiento e incremento permite actualizar la información de inventarios forestales, hacer predicciones de incrementos y exploración de opciones de manejo (Falcao y Borges, 2005; Castedo et al., 2007).

In forest research, predicting the growth of forests and their response to silvicultural operations is a fundamental issue. In forest management it is assumed that the mass growth is predictable (to some extent) to establish strategies in the short and long term, making it feasible to anticipate the consequences of an action on forest management (Castedo et al., 2007).

En la investigación forestal, predecir el crecimiento de las masas forestales y su respuesta a las intervenciones silviculturales es un tema fundamental. En el manejo forestal se asume que el crecimiento de la masa es predecible (hasta cierto punto) para establecer estrategias en el corto y largo plazo, lo que hace factible anticiparse a las consecuencias de una acción sobre el manejo de los bosques (Castedo et al., 2007).

The growth and yield models can be classified into two main categories: 1) Models stand level using stand characteristics such as basal area, volume and diameter distributions to simulate growth and yield of the stand; 2) Individual tree models using trees as the basic unit for simulating the growth and mortality; to stand level values are estimated by adding the estimates of all trees (Peng, 2000). The advantage of using individual tree models is that the stand can be illustrated in greater depth and with greater diversity of treatments and may be dependent or independent of the distance (Trasobares et al., 2004).

Los modelos de crecimiento y rendimiento pueden ser clasificados en dos categorías principales: 1) modelos a nivel rodal que usan características, como el área basal, volumen y distribuciones diamétricas, para simular el crecimiento y rendimiento del rodal; 2) modelos de árbol individual que utilizan a los árboles como la unidad básica para la simulación del crecimiento y mortalidad; los valores a nivel rodal son estimados al sumar las estimaciones de todos los individuos (Peng, 2000). La ventaja de emplear modelos de árbol individual es que el rodal puede ser ilustrado con más profundidad y con mayor diversidad de tratamientos y son dependientes o independientes de la distancia (Trasobares et al., 2004).

The technique to derive dynamic equations known as a method of algebraic difference (ADA) essentially involves the replacement of a parameter of the base model to express it as a function of site index or an initial condition of the variable of interest (in this case the normal diameter). By using this methodology it is assumed that the initial conditions contain enough information about the trajectory of forests to make estimates accurately (Amaro et al., 1998).

La técnica para derivar ecuaciones dinámicas conocida como método de diferencia algebraica (ADA), involucra esencialmente la sustitución de un parámetro del modelo base para expresarlo como una función del índice de sitio o de una condición inicial de la variable de interés (en este caso el diámetro normal). Con la aplicación de esa metodología se asume que las condiciones iniciales contienen suficiente información acerca de la trayectoria de las masas forestales para realizar estimaciones exactas (Amaro et al., 1998).

The main limitation of the ADA methodology is that derivatives models only support a hypothesis of growth with respect to the parameters, i. e., there is one common asymptote (polymorphic models) or variable asymptotes (anamorphic models), but it is not possible to include both hypotheses in a model (Bailey and Clutter, 1974). The method of generalized algebraic difference equations (GADA), is based on the basic equation can be expanded according to various theories on growth, as the growth rate and maximum potential, allowing more than one parameter each dependent model of the site, and thus the growth curve families are more flexible (Cieszewski and Bailey, 2000; Cieszewski, 2001). GADA the methodology can obtain families of curves with multiple polymorphism and asymptotes (Cieszewski, 2002; Cieszewski, 2004).

La principal limitación de la metodología ADA consiste en que los modelos derivados únicamente admiten una hipótesis de crecimiento respecto a los parámetros; es decir, se tiene una sola asíntota común (modelos polimórficos) o se tienen asíntotas variables (modelos anamórficos), pero no es posible incluir ambas hipótesis en un modelo (Bailey y Clutter, 1974). El método de las ecuaciones de diferencias algebraicas generalizado (GADA), se basa en que la ecuación base puede ser expandida de acuerdo con diversas teorías sobre el crecimiento, como la tasa de crecimiento y la potencialidad máxima, lo que permite que más de un parámetro de cada modelo dependa del sitio, y así las familias de curvas de crecimiento son más flexibles (Cieszewski y Bailey, 2000; Cieszewski, 2001).

The aim of this work was to develop dynamic equations of growth and increase in average diameter, with the algebraic difference and generalized algebraic difference (ADA and GADA) for Pinus arizonica Engelm., Pinus durangensis Martínez,

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Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 108-125

Con la metodología GADA se obtienen familias de curvas con polimorfismo y múltiples asíntotas (Cieszewski, 2002; Cieszewski, 2004).

Pinus teocote Schltdl. et Cham., Pinus leiophylla Schlecht. et Cham., Pinus lumholtzii Rob. et Fer and Pinus ayacahuite Ehrenb. var. brachypter Shawen in the Ejido San Diego Tezains, Durango, Mexico, from 44 302 information growth cores, distributed in dominant, intermediate and suppressed trees from 15 609 temporary sites of forest management inventory.

El objetivo del presente trabajo fue desarrollar ecuaciones dinámicas de crecimiento e incremento en diámetro normal, con la diferencia algebraica y la diferencia algebraica generalizada (ADA y GADA), para Pinus arizonica Engelm., Pinus durangensis Martínez, Pinus teocote Schltdl .et Cham, Pinus leiophylla Schlecht. et Cham, Pinus lumholtzii Rob. et Fer y Pinus ayacahuite Ehrenb. var. brachypter Shawen en el ejido San Diego de Tezains, Durango, México, a partir de información de 44 302 virutas de crecimiento, distribuidas en árboles dominantes, intermedios y suprimidos de 15 609 sitios temporales de inventario de manejo forestal.

Materials and Methods The study area The database used was composed of samples taken from forests of Ejido San Diego Tezains, in the State of Durango, Mexico, located in the Sierra Madre Occidental, between the extreme coordinates 24°48’16.98”, 25°13’47.25” N y 105°53’09.81”, 106°12’52.58” W. The local predominant types of climates are temperate, warm temperate humid and humid, with an average annual rainfall of 1 375 mm. Average temperatures range from 8 °C in the highest areas, up to 24 °C in the lowlands, where the average altitude reaches 600 m (García, 1981).

Materiales y Métodos El área de estudio La base de datos utilizada estuvo integrada por muestras tomadas de masas forestales del ejido San Diego de Tezains, en el estado de Durango, México, que se ubica en la Sierra Madre Occidental, entre las coordenadas extremas 24°48’16.98”, 25°13’47.25” N y 105°53’09.81”, 106°12’52.58” O. Los tipos de climas predominantes en el lugar son templado, cálido húmedo y templado subhúmedo, con una precipitación media anual de 1 375 mm. Las temperaturas medias varían desde los 8 °C en las zonas más altas, hasta los 24 °C en las zonas bajas, en las cuales la altitud media llega a 600 m (García, 1981).

Database A database of a 2006 forest management inventory (PMF, 2006) of which 44 302 tree growth cores extracted from a height up to 1.30 m with a Pressler drill was used. Three of them were collected for each site of the forest inventory distributed by using a stratified random sampling design. Samples were taken from trees considering the classification of crowns by Kraft, which defines the dominance of trees in the forest floor (Kraft, 1884). When a dominant-codominant, an intermediate and a suppressed tree could not fit into the vertical structure, a high diameter tree, one of middle diameter and one of a small diameter were considered. Samples were obtained for the commercial species distributed in the sampling sites, Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla, Pinus lumholtzii and Pinus ayacahuite.

Base de datos Se utilizó una base de datos del inventario de manejo forestal del año 2006 (PMF, 2006) de 44 302 virutas de crecimiento de árboles a la altura de 1.30 m extraídas con un taladro de Pressler. Se recolectaron tres virutas de crecimiento por cada sitio de inventario forestal distribuidos mediante un diseño de muestreo aleatorio estratificado. Las muestras se obtuvieron de árboles considerando la clasificación de copas de Kraft, que define la dominancia de los árboles en el piso forestal (Kraft, 1884). En el caso de que un árbol dominantecodominante, un intermedio y un suprimido no encontraran definida su posición en la estructura vertical dentro del sitio, se consideró un árbol de diámetro mayor, uno de diámetro medio y uno de diámetro menor. Las muestras fueron obtenidas para Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla, Pinus lumholtzii y Pinus ayacahuite como especies comerciales distribuidas en los sitios de muestreo. El análisis de las virutas de crecimiento se desarrolló de acuerdo al siguiente procedimiento: i) se contabilizó el número de anillos en la viruta (NS) del centro hacia la corteza; ii) se

110

Quiñones et al., Crecimiento en diámetro normal...

utilizó una categoría de edad de 10 años (CE=10); iii) se dividió el número de anillos entre la categoría de edad para definir los grupos de anillos (GA=NS/CE) y redondear el resultado para obtener el número de anillos por grupo (GA) y la fracción como el residual (R); iv) se contó el número del residual (R) del centro hacia la corteza y posteriormente los grupos de anillos. Si se toma como ejemplo una viruta con 24 anillos de crecimiento, el GA=24/10=2.4, GA=2 y R=4 (Figura 1); por lo tanto, se contabilizaron cuatro anillos del centro hacia la corteza como residual y a partir de ahí 10 grupos de 2 anillos. Se midieron los radios R1 - R10, los cuales fueron convertidos a diámetros.

The analysis of the growth cores develops according to the following procedure: i) the number of rings was recorded on the chip (NS) from the center to the bark; ii) an age of 10 years (CE = 10) was used; iii) the number of rings between the age group was divided to define the groups of rings (GA= NS/EC), rounding the result to get the number of rings per group (GA) and the fraction as the residual (R); iv) the number of residual (R) from the center to the bark and subsequently ring groups were counted. If a core with 24 growth rings is taken as an example, the GA = 24/10 = 2.4, GA = 2 and R = 4 (Figure 1); therefore, four rings from the center to the bark as residual and

Figura 1. Análisis de una viruta de crecimiento. Figure 1. Analysis of a growth core.

En el Cuadro 1 se presentan los estadísticos descriptivos de la base de datos utilizada para el ajuste de los modelos de crecimiento, el número de árboles usados (virutas de crecimiento) y el total de pares de observaciones (Dn-Edad) incorporadas al ajuste para las especies de interés.

from there on, 10 groups of two rings were counted. The R1 - R10 radii were measured, which were subsequently converted to diameters.

Cuadro 1. Valores de los estadísticos descriptivos de la base de datos utilizada. Table 1. Descriptive statistics values of the data base of the data that were used. Especie Pinus arizonica Engelm. Pinus durangensis Martínez

Árboles

Datos

4 525

45 250

17 956

179 560

Pinus teocote Schltdl. et Cham.

11 095

110 950

Pinus leiophylla Schlecht et Cham

4 206

42 060

Pinus lumholtzii Rob. et Fer Pinus ayacahuite Ehrenb. var. brachypter Shawen

2 658

26 580

3 862

38 620

Dn = diámetro normal (cm); E= edad (años); SD = desviación estándar de la media. Dn = normal diameter (cm); E=age (years); SD = standard deviation of the mean.

111

Variable

Mínimo

Máximo

Media

0.60

59.40

14.16

8.45

1.00

275.00

39.89

27.59

0.40

61.80

13.55

8.09 31.45

1.00

293.00

41.80

0.20

59.80

13.42

7.92

1.00

288.00

40.66

29.78

0.20

53.00

13.19

7.44 25.58

2.00

217.00

39.64

0.60

54.80

12.05

7.13

2.00

269.00

45.78

33.40

0.60

68.00

11.28

6.76

2.00

263.00

31.58

20.86

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 108-125

Table 1 shows the descriptive statistics of the data base that was used for the growth model fit, the number of used trees (growth cores) and the total pair observations (Dn-Age) used in the fit for the considered species.

Modelos utilizados Se utilizaron modelos de crecimiento para diámetro normal en función de la edad en forma ADA y GADA (Cuadro 2) derivados de modelos de crecimiento base (Zeide, 1993; Kiviste et al. 2002), los cuales han sido comúnmente usados en la modelación de diferentes variables (diámetro, área basal, altura y altura dominante) a partir de la edad para diferentes especies forestales (Amaro et al., 1998; Cieszewski, 2002; Barrio y Diéguez, 2005; Krumland y Eng, 2005; De los Santos et al., 2006; Álvarez et al., 2010; Sharma et al., 2011).

Utilized models Growth models for normal diameters were used according to age in the ADA and GADA form (Table 2), derived from growth models reported by Zeide (1993) and Kiviste et al. (2002), which have been regularly used in modelling different variables (diameter, basal area, height and dominant height) in terms of age for forest species (Amaro et al., 1998; Cieszewski, 2002; Barrio and Diéguez, 2005; Krumland and Eng, 2005; De los Santos et al., 2006; Álvarez et al., 2010; Sharma et al., 2011).

Para obtener la expresión del incremento corriente anual (ICA) para los modelos estudiados, a partir de que D1= f (D0, t0, t1), se originó el diámetro normal con respecto a la edad, , para representar la tasa instantánea de incremento en diámetro.

Cuadro 2. Modelos de crecimiento ajustados a las especies comerciales estudiadas. Table 2. Growth models fit to the studied commercial species. Modelo

Modelo base

Parámetro específico

Solución

Modelo dinámico

Hoosfeld IV (Zeide, 1993) M1 Levakovic II (Levakovic,1935) M2 Chapman-Richards (Richards,1959)

(Amaro,1998)

Strand Generalizado (Strand, 1964)

(Sharma et al., 2011)

Hossfel IV(Peschel, 1938)

(Krumland y Eng, 2005)

Verhulst- Logistica (Verhulst, 1838)

(Álvarez et al., 2010)

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Quiñones et al., Crecimiento en diámetro normal...

Para la interpretación de los modelos dinámicos, se consideró como Índice de Diámetro (IDiam) al diámetro medio, que alcanza una masa forestal a la edad de referencia de 60 años o el índice que representa cada árbol en función de su diámetro y edad a una edad de referencia, lo cual implica el aspecto de producción e indirectamente el de productividad.

To obtain the current annual increment for the studied models, starting from D1= f (D0, t0, t1), the normal diameter in regard to age surged, to represent the instantaneous growth rate in diameter. For the interpretation of the dynamic models, the Diameter Index (IDiam), the average or mean diameter was considered as it achieves a forest mass at the reference age of 60 years or the index that refers to each tree in regard to its diameter or age at the reference time, which implies the production aspect, and indirectly that of yield.

Metodología de ajuste de los modelos Los modelos ajustaron simultáneamente los parámetros globales y específicos del sitio con el procedimiento “nested iterative procedure” descrito por Tait et al., (1988) y con una edad de referencia de 60 años, el método consiste en el siguiente proceso iterativo: i) se ajustaron los parámetros globales para cada modelo estudiado, usando valores iniciales de diámetro normal de 25 cm (D0) para cada árbol (viruta de crecimiento), el valor del diámetro normal fue definido como la categoría diamétrica promedio de los árboles a la edad de referencia de 60 años, ii) los valores de los parámetros globales se consideran como constantes y el parámetro especifico del sitio (D0) se estima por individuo. Los valores observados para cada árbol (D0) son usados como valores de inicio para el procedimiento de ajuste. Después, los estimados (D1) se convierten en valores observados y los parámetros globales son ajustados nuevamente. El procedimiento se repite hasta estabilizar los parámetros globales (Cieszewski et al. 2000). En este estudio se utilizó como criterio que la reducción del error medio cuadrático del modelo entre dos iteraciones fuera menor de 0.0001 (Vargas et al., 2010).

Fitting methodology models The models fitted simultaneously global and site-specific parameters following the “nested iterative procedure” described by Tait et al. (1988) and with a reference age of 60, the method comprising the following iterative process: I) global parameters for each studied model were fit, by using initial values of normal diameter of 25 cm D0 for each tree (core growth), the value of the normal diameter was defined as the average diameter class of trees at the reference age of 60; ii) the values of the global parameters are considered as constants and site specific parameter (D0) was estimated for each tree. The observed values for each tree (D0) are used as starting values for the fitting procedure. Then, the estimated values (D1) become observed values and global parameters are fitted again. The process is repeated until the global parameters are stabilized (Cieszewski et al., 2000). The reduction of the mean square error of the model between two iterations being less than 0.0001 was used as a criterion in this study (Vargas et al., 2010).

El problema de autocorrelación de los errores, debido al uso de datos longitudinales de las virutas de crecimiento, fue corregido con una estructura de errores autorregresiva modificada de segundo orden CAR (2), la cual consideró la distancia entre las mediciones del diámetro en las virutas de crecimiento (Zimmerman y Núñez, 2001).

The autocorrelation problem of errors due to the use of longitudinal data from the growth cores was corrected with a second order CAR (2) modified autoregressive errors structure, which considered the distance between the diameter measurements in the growth cores (Zimmerman and Núñez, 2001).

Donde:

Where:

eij = j residual ordinario en la observación i d1 = 1 para j > 1 d2 = 1 para j > 2 d1 = 0 para j = 1 d2 = 0 para j ≤ 2 hij - hij-1 y hij - hij-2= Distancias de separación de la j a la j-1 y de la j a j-2 observaciones dentro de cada viruta de crecimiento hij > hij-1 y hij-2, r1 y r2 = Parámetros autorregresivos de primero y segundo orden a ser estimados eij.= Error independiente que sigue una distribución normal con media cero y varianza constante

eij = j ordinary residual in the i observation d1 = 1 for j > 1 d2 = 1 for j > 2 d1 = 0 for j =1 d2 = 0 for j ≤ 2 hij - hij -1 and hij - hij -2 = Separation distances of j to j-1 and j-1 of j to j-2 observations within each growth core and hij > hij -1 and hij > hij-2, r1 y r2 = First and second order autoregressive parameters to be estimated eij. = Independent error that follow a normal distribution with a zero mean and a constant variance

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Con el uso de una estructura autorregresiva de errores se obtienen estimadores de los parámetros eficientes e insesgados (Parresol y Vissage, 1998).

With the use of an autoregressive errors structure estimators of efficient and unbiased parameters are found (Parresol and Vissage, 1998).

Los modelos de crecimiento en diámetro normal, más la estructura del modelo autorregresivo de segundo orden fueron programados y ajustados simultáneamente con el procedimiento modelo de SAS/ETSMR (SAS, 2004), que permite la actualización dinámica de los residuales.

The growth models in normal diameter, plus the structure of the second order autoregressive models were simultaneously programmed and fitted with the SAS/ETSTM model (SAS, 2004), which allows the updating of the residuals dynamics.

Statistics used to measure the goodness of fit

Estadísticos utilizados para medir el ajuste

The goodness of fit of the models was measured using the numeric and graphical analysis of the residuals, with the collection of statisticals as the fitted coefficient of determination (R2a), the root mean square error (RMSE), the absolute mean bias (S), the coefficient of variation expressed as a percentage (CV) and the Akaike information criterion (AIC), for which the version of ordinary least squares (Lu and Zhang, 2011) was used. In addition, the predictions of the models were graphically analyzed to see if they were biologically realistic compared to the data that were used (Goelz and Burk, 1992; Sharma et al., 2011).

La bondad de ajuste de los modelos estudiados se midió a través del análisis numérico y gráfico de los residuales, con la obtención de estadísticos como el coeficiente de determinación ajustado (R2a), la raíz del cuadrado medio del error (RMSE), el sesgo promedio absoluto (S), el coeficiente de variación expresado en porcentaje (CV) y el criterio de información de Akaike (AIC), para el cual se utilizó la versión de mínimos cuadrados ordinarios (Lu y Zhang, 2011). Además, se analizaron gráficamente las predicciones de los modelos para interpretar si eran biológicamente realistas a los datos utilizados (Goelz y Burk, 1992; Sharma et al., 2011).

To measure the presence of autocorrelation in the used data for the fit of the models, the Durbin-Watson test (Durbin and Watson, 1971) was used, the calculation of the statistics was made by the following procedure: i) dynamic model, ii) dynamic model plus first order autoregressive structure and iii) dynamic model plus second order autoregressive structure.

Para medir la presencia de autocorrelación en los datos usados en el ajuste de los modelos, se aplicó la prueba de Durbin-Watson (Durbin y Watson, 1971), se calculó el estadístico mediante el procedimiento siguiente: i) modelo dinámico, ii) modelo dinámico más estructura autorregresiva de primer orden y iii) modelo dinámico más estructura autorregresiva de segundo orden.

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Quiñones et al., Crecimiento en diámetro normal...

Where:

Donde:

yi, y and y = Observed, predicted and mean number of trees per diametric class n = Number of observations p = Number of parameters of the model r = Residual of the fitted model

yi, y e y = Observado, predicho y medio en número de árboles por categoría diamétrica n = Número de observaciones p = Número de parámetros del modelo r = Residual del modelo ajustado.

Resultados y Discusión

Results and Discussion

En el Cuadro 3 se reúnen los valores de los estimadores de los parámetros y los estadísticos de ajuste de los modelos analizados para Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla, Pinus lumholtzii y Pinus ayacahuite. En general los seis modelos ajustados a las especies mostraron bondad de ajuste estadística satisfactoria y fueron biológicamente realistas (análisis gráfico de las predicciones de los modelos a los datos observados) para predecir el crecimiento en diámetro normal, en función de la edad. Los ajustes se hicieron con modelos ADA (Bailey y Clutter, 1974) y GADA (Cieszewski y Bailey, 2000) bajo el procedimiento iterativo para la obtención de estimadores de los parámetros globales y específicos (Cieszewski et al., 2000). Para todos los casos los parámetros fueron altamente significativos a un nivel de significancia de 1 %, con valores de probabilidad de rechazo menores a 0.0001. El uso del error medio cuadrático del modelo como criterio para estabilizar el proceso iterativo de ajuste, cuando este fuera menor a 0.0001 entre un paso anterior y el siguiente (Vargas et al., 2010), reflejó la disminución en el error del modelo y evitó que los valores de los estimadores de los parámetros estuvieran en un mínimo local, similar a lo que propuso Cieszewski et al. (2000) con el uso del criterio de convergencia de los parámetros de 0.0000001. La estructura autorregresiva continua “CAR (2)” corrigió la autocorrelación positiva debida a los datos longitudinales usados en el ajuste de los modelos dinámicos, resultados similares a los de Barrio y Diéguez (2005) y de Vargas et al. (2010) en sus estudios de modelación de altura dominante e índice de sitio.

Table 3 shows the values of the estimates of the parameters and fit statistics of the models analyzed for Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla, Pinus lumholtzii Pinus ayacahuite. Overall, the six fitted models at six species showed satisfactory statistical goodness of fit and were biologically realistic (graphical analysis of model predictions to observed data) to predict the growth in average diameter as a function of age; adjustments were made with ADA models (Bailey and Clutter, 1974) and GADA (Cieszewski and Bailey, 2000) under the iterative procedure for obtaining estimates of global and specific parameters (Cieszewski et al., 2000). In all cases the parameters were highly significant at a significance level of 1 %, with probability refusal values below 0.0001. Using the model’s mean square error criterion to stabilize the iterative fitting process when it was under 0.0001 between a previous step and the next (Vargas et al., 2010), reflected the decrease in model error and avoided the values of the estimates of the parameters were in a local minimum, similar to that proposed by Cieszewski et al. (2000) of using the convergence criterion of the 0.0000001 parameters. The “CAR (2)” continuous autoregressive structure corrected the positive autocorrelation due to longitudinal data used in the setting of dynamic models similar to those of Barrio and Diéguez (2005) and Vargas et al. (2010) results in their studies modeling dominant height and site index. The M3 model better predicts the growth in normal diameter for Pinus lumholtzii; M4 was better for Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote and Pinus leiophylla, while for Pinus ayacahuite, M6 showed the best fit (Table 3). Figure 2 shows the families of normal diameter growth by IDiam constructed with the selected models; these families have relative growth rates and variable site potentials for Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote and Pinus leiophylla, modeled with M4; for Pinus ayacahuite with the M6 model (polymorphic variable asymptotes), while for Pinus lumholtzii with the M3 model were generated families of curves with variable growth rates and potentialities of constant sites (common asymptote). For Pinus durangensis values for the Durbin-Watson (dw) statistic were found in: i) dynamic model (0.67), ii) dynamic

El modelo M3 predice mejor el crecimiento del diámetro normal para Pinus lumholtzii; el M4 para Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote y Pinus leiophylla, mientras que para Pinus ayacahuite el M6 presentó mejor ajuste (Cuadro 3). En la Figura 2 se exhiben las familias de curvas de crecimiento en diámetro normal por IDiam construidas con los modelos seleccionados; las familias obtenidas muestran tasas relativas de crecimiento y potencialidades del sitio variables para las especies Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote y Pinus leiophylla, modeladas con M4; para Pinus ayacahuite con el modelo M6 (polimórficas con asíntotas variables), mientras que

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Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 108-125

para Pinus lumholtzii con el modelo M3 se generaron familias de curvas con tasas de crecimiento variables y potencialidades del sitio constantes (asíntota común). Para Pinus durangensis se identificaron valores del estadístico de Durbin-Watson (dw) en: i) modelo dinámico (0.67), ii) modelo dinámico más estructura autorregresiva de primer orden (1.49), y iii) modelo dinámico más estructura autorregresiva de segundo orden (1.80), para Pinus arizonica, Pinus teocote y Pinus leiophylla; con el modelo M4 se determinaron valores de la prueba dw de (0.65, 1.44 y 1.76), (0.67, 1.47 y 1.79) y (0.68, 1.48 y 1.81), respectivamente; para Pinus lumholtzii con el modelo M3 valores de 0.66, 1.48 y 1.80; y para Pinus ayacahuite 0.67, 1.49 y 1.80 con el modelo M6, respectivamente para el procedimiento de ajuste. Las familias de curvas de crecimiento en Diámetro normal (Dn) se construyeron con IDiam de 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 y 45 cm a la edad de referencia de 60 años, las gráficas muestran que las familias de curvas de crecimiento se adaptan bien a las trayectorias mostradas por los datos utilizados en el ajuste.

model plus autoregressive first order structure (1.49), and iii) dynamic model plus autoregressive second order structure (1.80), for Pinus arizonica, Pinus teocote and Pinus leiophylla; with the values of the M4 model, numbers for the dw test were found (0.65, 1.44 and 1.76), (0.67, 1.47 and 1.79) and (0.68, 1.48 and 1.81) were found respectively for the Pinus lumholtzii with the M3 model, values were 0.66, 1.48 and 1.80 and for Pinus ayacahuite, 0.67, 1.49 and 1.80 respectively, with the M6 model for the fitting procedure. The families of growth curves of normal diameter (Dn) were constructed with IDiam of 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 and 45 cm at the reference age of 60 years, the graphs show that these families are well suited to the tracks shown by the data used in the fitting. Table 4 shows the obtained equations for calculating the current annual increment (ICA for its acronym in Spanish) in dbh, for the selected models. Figure 3 illustrates the IMA families in basal area (AB) against the growth in diameter by IDiam. The maximum IMA curves over 25 cm IDiam can be appreciated. The criterion of IMA in AB helped determine the technical shift in diameter; it was not possible to find the junction between the ICA and IMA by IDiam because the diameter has growth upsets over the life of the trees and variations in growth rates (Pereira da Silva et al., 2002). The criterion of IMA in AB allows to set goals for uneven-aged timber production forests with irregular management and helps to explain changes in diameter and assess rates of timber production over time (Worbes, 1995; López et al., 2006).

En el Cuadro 4 se presentan las ecuaciones obtenidas para el cálculo del incremento corriente anual (ICA) en diámetro normal, para los modelos seleccionados. La Figura 3 ilustra las familias de IMA en área basal (AB) con respecto al crecimiento en diámetro por IDiam. Se puede apreciar el máximo IMA de las curvas con IDiam mayor a 25 cm. El criterio de IMA en AB ayudó a definir el turno técnico en diámetro; no fue posible determinar el punto de unión entre el ICA e IMA por IDiam debido a las variaciones en las tasas de crecimiento, y que a lo largo de la vida de los árboles el crecimiento diamétrico puede exhibir interrupciones bruscas (Pereira da Silva et al., 2002). El criterio de IMA en AB permite establecer objetivos de producción maderable para bosques incoetáneos con manejo irregular y ayuda a explicar los cambios en el diámetro, así como evaluar las tasas de producción de madera a través del tiempo (Worbes, 1995; López et al., 2006).

In Table 5 are shown the average pass times of the diametric classes of 5 cm for the studied species, calculated through the reflection of Age 2 of the selected growth model for each species, projecting the growth in diameter to pass from on a lower diametric category (CDI) to a higher diametric category (CDS) and thus obtaining the age at which growth takes place. The initial data of Diameter 0 and Age 0 were the age averages by diametric category of the first quartile of the data base that was used; Diameter 1 was the upper diametric category for which the pass time was calculated (years). With the information of the growth cores from the operational inventory it was possible to make a reconstruction of growth and increment in diameter of the studied forest species, since individual increases or their average for a specific site or stand can be obtained; the weakness is that in some trees, growth rings are not completely formed (Clark et al., 2007).

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Quiñones et al., Crecimiento en diámetro normal...

Cuadro 3. Parámetros estimados y estadísticos de los modelos ajustados. Table 3. Estimated parameters and statistics of the fitted models. SP

Modelo

M1 M2 M3 M4 M5 M6

284.88 172.01 106.78

0.76 0.75 0.75

M1 M2 M3 M4 M5 M6

241.48 156.67 97.43

M1 M2 M3 M4 M5 M6 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M1 M2 M3 M4 M5 M6

212.66 147.47 91.74

Plu

Pay

M1 M2 M3 M4 M5 M6

R2a

RMSE

AIC

0.74 0.74 0.74

0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99

0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95

0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99

0.81 0.81 0.81 0.81 0.81 0.81

-19310 -19376 -19403 -19610 -19481 -19536

5.52 5.51 5.51 5.45 5.51 5.50

0.011 0.011 0.011 0.011 0.009 0.009

0.74 0.75 0.75

0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99

0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96

0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99

0.75 0.75 0.74 0.74 0.74 0.74

-105370 -105678 -105812 -108576 -107909 -108130

5.50 5.50 5.49 5.46 5.47 5.46

0.006 0.006 0.006 0.006 0.007 0.007

0.004 -0.001 0.79 3.040 -307.99 0.80 100.51 3.545 0.80

0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.98 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99

0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.95 -0.95 0.95 0.96 0.96 0.96 0.96 -0.96 0.96

0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99 0.99

0.73 0.73 0.73 0.72 0.72 0.72 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.68 0.63 0.63 0.63 0.63 0.63 0.63

-70769 -70954 -71036 -72188 -71779 -71946 -31912 -31981 -31996 -32941 -32866 -32892 -24836 -24841 -24842 -24983 -24963 -24994

5.42 5.41 5.41 5.38 5.39 5.39 5.17 5.18 5.18 5.12 5.13 5.13 5.20 5.20 5.20 5.19 5.19 5.19

0.009 0.009 0.010 0.010 0.010 0.010 0.0005 0.0001 0.004 0.003 0.001 0.004 0.004 0.003 0.004 0.005 0.005 0.004

0.004 3.443

-0.001 -371.86

0.85 0.86

0.98 0.98 0.98 0.98 0.98

0.94 0.94 0.94 0.94 -0.94

0.99 0.99 0.99 0.99 0.99

0.64 0.64 0.64 0.64 0.64

-34348 -34345 -34249 -34381 -34321

5.68 5.68 5.69 5.68 5.67

0.004 0.004 0.004 0.001 0.001

127.75

4.588

0.86

0.98

0.94

0.99

0.64

-34426

5.70

0.0004

0.002 -0.001 1.323 -196.25 177.57 1.474 0.77 0.76 0.76 0.002 1.338 121.40

-0.002 -155.98 1.383

0.79 0.78 0.78 0.003 -0.001 0.76 1.71 -190.29 0.77 120.05 1.744 0.77

177.94 126.68 80.29

0.79 0.78 0.77 0.003 1.351 98.23

138.64 107.36 71.14

154.89 132.15 81.57

-0.002 -131.96 1.357

0.75 0.75 0.75

0.82 0.80 0.79

0.88 0.86 0.85

SP = Especie; R a = Coeficiente de determinación ajustado; RMSE = Raíz del error medio cuadrático; AIC = Criterio de información de Akaike; CV = Coeficiente de variación; Ses = Sesgo promedio absoluto; Pa = Pinus arizonica Engelm.; Pd = Pinus durangensis Martínez; Pt = Pinus teocote Schltdl. et Cham.; Pl = Pinus leiophylla Schlecht. et Cham.; Plu = Pinus lumholtzii Rob. et Fer; Pay = Pinus ayacahuite Ehrenb. var. brachypter Shawen. SP = species; R2 a = fitted coefficient of determination; RMSE= root of the mean square error; AIC = Akaike information criterion; CV = coefficient of variation; Ses = mean absolute bias; Pa = Pinus arizonica Engelm.; Pd = Pinus durangensis Martínez; Pt = Pinus teocote Schltdl. et Cham.; Pl = Pinus leiophylla Schlecht. et Cham.; Plu = Pinus lumholtzii Rob. et Fer; Pay = Pinus ayacahuite Ehrenb. var. brachypter Shawen. 2

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Pa = Pinus arizonica Engelm.; Pd = Pinus durangensis Martínez; Pt = Pinus teocote Schltdl. et Cham.; Pl = Pinus leiophylla Schlecht. et Cham.; Plu = Pinus lumholtzii Rob. et Fer; Pay = Pinus ayacahuite Ehrenb. var. brachypter Shawen a la edad de referencia de 60 años. Pa = Pinus arizonica Engelm.; Pd = Pinus durangensis Martínez; Pt = Pinus teocote Schltdl. et Cham.; Pl = Pinus leiophylla Schlecht. et Cham.; Plu = Pinus lumholtzii Rob. et Fer; Pay = Pinus ayacahuite Ehrenb. var. brachypter Shawen at the reference age of 60 years.

Figura 2. Familias de curvas de crecimiento en diámetro normal por IDiam de 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, y 45 cm. Figure 2. Normal diameter growth of by 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 and 45 cm IDiam.

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Quiñones et al., Crecimiento en diámetro normal...

Figura 3. Familias de curvas de Incremento Medio Anual (IMA) en Área Basal (AB) contra crecimiento en Dn por IDiam de 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, y 45 cm. Figure 3. Average annual increment (IMA) curve families in Basal Area (AB) against growth in Dn by 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 and 45 cm IDiam.

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Cuadro 4. Ecuaciones del incremento corriente anual (ICA) para los modelos seleccionados. Table 4. Current annual increment (ICA) for the selected models. Modelo Ecuación

En el Cuadro 5 se presentan los tiempos de paso promedio de las clases diamétricas de 5 cm para las especies estudiadas, calculados a través del despeje de la Edad 2 (t2) del modelo de crecimiento seleccionado para cada especie, lo que proyecta el crecimiento en diámetro para pasar de una categoría diámetrica inferior (CDI) a una categoría diamétrica superior (CDS) y obtener la edad (años) a la que sucede el crecimiento. Los datos iniciales de Diámetro 0 y Edad 0 (D0 t1) fueron los promedios de la edad por categoría diamétrica del primer cuartil de la base de datos utilizada; el Diámetro 1 (D1) fue la categoría diamétrica superior (CDS) para la cual se calculó el tiempo de paso (años).

The pass times point out that Pinus ayacahuite and Pinus arizonica are the species of fastest growth; Pinus lumholtzii and Pinus leiophylla are the slowest growing species in diameter and those of medium growth, Pinus durangensis and Pinus teocote. For the diametric categories over 40 cm Pinus lumholtzii and Pinus leiophylla grow very slowly, which makes it evident that they are species of small commercial importance compared to Pinus durangensis, Pinus ayacahuite, Pinus arizonica and in a smaller amount, Pinus teocote are the species of greater value for the forest industry. The average pass times for diametric categories from 5 to 60 cm, calculated with the growth models were 14.2, 16.2, 16.9, 18.6, 21.5 and 12.6 years for Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla, Pinus lumholtzii and Pinus ayacahuite, respectively.

Con la información de las virutas de crecimiento, obtenidas de inventarios operativos, fue posible hacer una reconstrucción del crecimiento e incremento en diámetro de las especies forestales estudiadas, ya que se pueden calcular los incrementos individuales o el promedio para un sitio o rodal específico, la desventaja es que en algunos árboles los anillos de crecimiento no están completamente definidos (Clark et al., 2007).

The technical rotation by IDiam obtained with the IMA in Basal Area (maximal point of IMA) for the fast growing species (Pinus ayacahuite, Pinus arizonica and Pinus durangensis) is found at later ages than for those slow growing species (Pinus lumholtzii, Pinus leiophylla and in a lesser extent, Pinus teocote), which means than the latter stop their diametric development earlier than the fast growing. For the 35 cm IDiam, the technical rotation was 159, 123, 113, 87, 98 and 169 years, when threes with diameters of 61, 52, 50, 43, 46 and 64 cm for Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla, Pinus leiophylla, Pinus lumholtzii and Pinus ayacahuite, respectively. For the 40 cm IDiam average, for the studied species, the technical rotation occurs at 92 years old, when diameters measure 50 cm. For the 45 cm IDiam, the technical rotation takes place at 70 years old, with diameters of 49 cm (Figure 3),

Los tiempos de paso indican que Pinus ayacahuite y Pinus arizonica son las especies de más rápido crecimiento, Pinus lumholtzii y Pinus leiophylla las de más lento crecimiento en diámetro, y de medio crecimiento Pinus durangensis y Pinus teocote. Para las categorías de diámetro mayores a 40 cm Pinus lumholtzii, Pinus leiophylla crecen muy lento, lo que evidencia que son especies de poca importancia comercial en contraste con Pinus durangensis, Pinus ayacahuite, Pinus arizonica y en menor

120

Quiñones et al., Crecimiento en diámetro normal...

medida, Pinus teocote son las especies de mayor valor para la industria forestal. Los tiempos de paso promedio para categorías de diámetro de 5 a 60 cm, calculados con los modelos de crecimiento fueron de 14.2, 16.2, 16.9, 18.6, 21.5 y 12.6 años para Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla, Pinus lumholtzii y Pinus ayacahuite, respectivamente.

which allows to maximize the biological productivity and get trees of greater sizes in the forestry prescriptions (López et al., 2013). The tracks of the residuals from the selected models for each species indicate that as age becomes higher, the residual diminish (Figure 4); residuals, in general do not overpass a diametric category of 5 cm, which makes evident the goodness of fit of the selected models for the studied species.

El turno técnico por IDiam obtenido con el IMA en Área Basal (punto máximo de IMA) para las especies de rápido crecimiento (Pinus ayacahuite, Pinus arizonica y Pinus durangensis) corresponde a edades mayores en comparación con las de lento crecimiento (Pinus lumholtzii, Pinus leiophylla y en menor medida Pinus teocote), lo que significa que estas últimas cesan el desarrollo diamétrico más rápido que las primeras. Para el IDiam de 35 cm, el turno técnico fue de 159, 123, 113, 87, 98 y 169 años, cuando a dicha edad se obtuvieron árboles con diámetro de 61, 52, 50, 43, 46 y 64 cm para Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla, Pinus leiophylla, Pinus lumholtzii y Pinus ayacahuite, respectivamente; para el IDiam de 40 cm, en promedio se tiene que el turno técnico sucede a los 92 años, cuando los diámetros son de 50 cm. Para el IDiam de 45 cm el turno técnico ocurre a los 70 años con árboles de diámetro de 49 cm (Figura 3), lo que permite maximizar la productividad biológica y obtener árboles de mayores dimensiones en las prescripciones silvícolas (López et al., 2013). Las trayectorias de los residuales obtenidos con los modelos seleccionados para cada especie indican que a medida que aumenta la edad, el residual disminuye (Figura 4); los residuales, en general no rebasan un categoría diamétrica de 5 cm, lo que evidencia la bondad de ajuste de los modelos seleccionados para las especies estudiadas.

Even if the results suggest that growth varies very mush among species and within them by IDiam, it is possible to observe that in even-aged masses, the density of the mass must be preserved by means of low thinning. This is evident in the curves that show that the trees with greater IDiam will tend to occupy faster the growth space and leave a smaller one for the trees with lower IDiams, which will never recover growth, even if intense crown thinning is applied. In a similar way in uneven-aged masses, it is crucial to define the IDiam. Ideally for all the trees in an uneven-aged stand, in spite of having a different size and age, should belong to the same IDiam that guarantees the maximum use of the site. Undoubtedly, somehow, models of this sort should be included, in the station quality factor, even though this would add complexity to the stated models (López et al., 2013). The variation of the growth patterns implies changes in the basal area increment by IDiam, since trees with the same IDiam, but with different conditions, are not the same in the initial basal area increment (West, 1979).

Cuadro 5. Tiempos de paso promedio obtenidos con los modelos de crecimiento. Table 5. Average pass times from the growth models. Categorías diamétricas

Tiempo de paso (años)

CDI (cm)

CDS (cm)

Plu

Pay

11.3

12.4

12.1

13.38

14.15

10.97

11.7

12.9

12.3

13.57

14.45

11.07

12.0

13.0

12.9

13.81

15.41

11.25

12.2

13.5

13.4

14.37

16.21

11.29

12.8

14.3

14.0

15.23

17.52

11.38

30 35

35 40

13.2 13.5

15.0 15.8

14.8 15.9

16.13 17.08

18.85 19.85

11.95 11.97

40 45 50 55

45 50 55 60

14.1 15.0 15.2 18.1

17.0 17.8 19.9 21.9

16.9 18.8 21.4 23.6

19.20 20.48 24.38 26.78

21.94 25.86 28.26 31.97

12.16 12.70 14.24 15.63

21.8

20.8

26.9

28.61

33.30

17.03

CDI = Categoría diamétrica inferior; CDS = Categoría diamétrica superior. CDI = lower diametric category; CDS = higher diametric category.

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Figura 4. Gráficas de residuales contra la edad para las especies estudiadas, con los modelos seleccionados. Figure 4. Graphics of the residuals against age for the studied species, with the selected models.

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Quiñones et al., Crecimiento en diámetro normal...

Si bien los resultados sugieren que el crecimiento en diámetro es muy variable entre y dentro de especies por IDiam, una de las implicaciones del análisis es que en masas coetáneas se debe mantener la densidad mediante aclareos por lo bajo. Esto es evidente en las curvas que muestran que los árboles con IDiam mayores tenderán a ocupar más rápidamente el espacio de crecimiento y dejan poco para los individuos con IDiam menores, los cuales nunca recuperarán crecimiento, aun si se aplican aclareos intensos por lo alto.

Conclusions The use of IMA in the Basal Area for the dynamic models in diameter, helped to determine the technical rotations by class of IDiam, which was not possible with diameter growth, since the crossing point between ICA and IMA was not found. The technical rotations for IDiam suggest that diametric growth stops faster for Pinus lumholtzii, Pinus leiophylla and Pinus teocote, while for Pinus arizonica, Pinus durangensis and Pinus ayacahuite longer rising rotations were found; this criterion is consistent with the pass times, which puts Pinus ayacahuite with the shortests periods, followed by Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla and Pinus lumholtzii. To reduce the times of pass for the commercial species it is advisable to apply low thinnings in the seedling and sapling stages.

De manera similar, en masas incoetáneas es crítico definir el IDiam. Idealmente, todos los árboles de un rodal incoetáneo, a pesar de tener tamaño y edad diferente, deberían pertenecer al mismo IDiam que garantizara el máximo uso del sitio. Sin lugar a dudas faltaría incluir, de alguna manera, a modelos de este tipo en el factor de calidad de estación, aunque ello añadiría complejidad a los modelos planteados (López et al., 2013). La variabilidad de los patrones de crecimiento implica variaciones en el incremento en área basal por IDiam, ya que árboles con el mismo IDiam pero con condiciones iniciales diferentes, no son iguales en el incremento en área basal (West, 1979).

Results indicate that Pinus ayacahuite, Pinus arizonica, Pinus durangensis and Pinus teocote have the greatest wood potential from the rate of diameter growth, times of pass and technical rotations; however, from the quality of its wood and aims of forest management, Pinus durangensis, Pinus arizonica and Pinus teocote are the species with higher timber potential. Undoubtedly, a right fit of the density will allow to locate a good amount of high wooden rated trees and an IDiam favorable for long periods.

Conclusiones El uso del IMA en Área Basal para los modelos dinámicos de crecimiento en diámetro, ayudó a determinar los turnos técnicos por clase de IDiam, lo cual no fue posible con el crecimiento en diámetro ya que no se obtuvo el punto de cruce entre el ICA e IMA. Los turnos técnicos por IDiam sugieren que el crecimiento en diámetro cesa más rápido para Pinus lumholtzii, Pinus leiophylla y Pinus teocote, mientras que para Pinus arizonica, Pinus durangensis y Pinus ayacahuite se identificaron turnos ascendentes más largos; este criterio es congruente con los tiempos de paso registrados, lo que sitúa a Pinus ayacahuite con los periodos más cortos, seguido de Pinus arizonica, Pinus durangensis, Pinus teocote, Pinus leiophylla y Pinus lumholtzii. Para reducir los tiempos de paso para las especies de interés comercial es recomendable realizar aclareos por lo bajo en la etapa de brinzal y latizal.

Conflict of interests The authors declare no conflicts of interest.

Contribution by author Gerónimo Quiñonez Barraza: data analysis and auditing, model fit, structuring and writing of the manuscript; Héctor Manuel De los Santos Posadas: data analysis and auditing, model fit, structuring and writing of the manuscript; Juan Gabriel Álvarez González: data analysis and auditing, model fit, structuring and writing of the manuscript

Acknowledgements This study was accomplished with the support of the Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), mixed grant number 247171 from the Forest Program of the Colegio de Postgraduados Campus Montecillo; from the Escuela Politécnica Superior of Lugo of the Universidad de Santiago de Compostela. It was carried out thanks to the good will of the Ejido San Diego de Tezains to use their information.

Los resultados indican que Pinus ayacahuite, Pinus arizonica, Pinus durangensis y Pinus teocote son los taxa con más potencial maderable, por las tasas de crecimiento en diámetro, tiempos de paso y turnos técnicos; sin embargo, por la calidad de la madera y objetivos de manejo forestal, Pinus durangensis, Pinus arizonica y Pinus teocote son las de mayor interés comercial. Sin duda, un adecuado ajuste de la densidad permitirá ubicar una buena cantidad de árboles de alto valor maderable y un IDiam favorable por largos periodos

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Conflicto de intereses Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

Contribución por autor Gerónimo Quiñonez Barraza: análisis y auditoria de datos, ajuste de modelos y estructuración y revisión del manuscrito; Héctor Manuel De los Santos Posadas: análisis y auditoria de datos, ajuste de modelos y estructuración y revisión del manuscrito; Juan Gabriel Álvarez González: análisis y auditoria de datos, ajuste de modelos y estructuración y revisión del manuscrito.

Agradecimientos Este trabajo fue realizado con el apoyo del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), beca mixta (247171), del Programa Forestal del Colegio de Postgraduados Campus Montecillo; de la Escuela Politécnica superior de Lugo de la Universidad de Santiago de Compostela. Este trabajo fue realizado por la gran disponibilidad del Ejido San Diego de Tezains en el uso de la información.

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Artículo / Article

Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo forestal de Ixtlán de Juárez, Oaxaca, México Tree carbon estimation in the forest management area of Ixtlán de Juárez, Oaxaca, Mexico Guadalupe Pacheco-Aquino1, Elvira Durán Medina1 y José Antonio Benjamín Ordóñez-Díaz2 Resumen Los bosques son claves para mitigar el cambio climático global, y con un adecuado manejo pueden conciliar la producción de madera con la captura de carbono. Este estudio usó una metodología general que a partir de información del programa de manejo forestal de Ixtlán de Juárez, Oaxaca consistente en los volúmenes existentes y extraídos de pino y encino y el incremento corriente anual, permitió estimar el potencial de captura, el almacén y la dinámica del carbono en el área de manejo forestal (AMF). En esta, el potencial de captura fue de 58 577.24 MgCO2e año-1, con un promedio de 1.36 MgC ha-1año-1 (± 0.31). El almacén de carbono en las zonas de reservas comerciales y de conservación fue de 2 942 558.22 MgCO2e. No obstante en 1 211.00 ha se removió 63.0 % del carbono inicial, ocho años después ya se había recuperado 11.7 % del carbono extraído. Los resultados mostraron que en el AMF, a la par del aprovechamiento de madera, se captura y mantiene un importante almacén de carbono. Lo anterior constituye una línea base de carbono forestal, con la cual se podría implementar un proyecto de captura, para que la comunidad pudiese recibir ingresos adicionales para mejorar el manejo del bosque, y generar información para afinar la estimación del carbono. La metodología empleada fue práctica y los valores obtenidos coincidieron, en orden de magnitud, con los citados para otros bosques mexicanos. La aproximación propuesta es posible implementarla en otras comunidades, con programas de manejo forestal para extracción de madera.

Palabras clave: Almacén de carbono, captura de carbono, incentivos por carbono, Ixtlán de Juárez, manejo forestal comunitario, Oaxaca. Abstract Forests are crucial for the abatement of the global climate change, and an adequate management can create a balance between logging and carbon sequestration. This study, which was carried out using a general methodology based on information collected by the forest management program in Ixtlán de Juárez, Oaxaca, on the existing and extracted volumes of pine and oak and the current annual increase, made it possible to estimate the potential carbon uptake, storage and dynamics in the forest management area (FMA). As for the latter, the potential uptake was 58 577.24 MgCO2e year-1, with an average of 1.36 MgC ha-1año-1 (± 0.31). Carbon storage in the commercial reserve and conservation area was 2 942 558.22 MgCO2e. However, 63.0 % of the baseline carbon stock was removed in 1 211.00 ha; eight years later, 11.7 % of the extracted carbon had already been recovered. The results showed that, simultaneously with logging, the FMA sequesters an important amount of carbon. This generates a forest carbon baseline stock with which an uptake project may be implemented allowing the community to obtain additional income to improve its forest management, as well as generate information in order to fine-tune carbon estimation. The methodology utilized was practical, and the resulting values are in agreement with those cited for other Mexican forests. It is possible to apply the proposed approach in other communities with forest management programs for timber exploitation.

Key words: Carbon storage, carbon uptake, carbon incentives, community forest management, Ixtlán de Juárez, Oaxaca. Fecha de recepción/ date of receipt: 8 de mayo de 2014; Fecha de aceptación/date of acceptance:15 de octubre de 2014. 1 Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional Unidad Oaxaca, Instituto Politécnico Nacional. Correo-e: eduran3@hotmail.com 2 Servicios Ambientales y Cambio Climático A.C.

Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

Introducción

Introduction

Los bosques tienen capacidad para almacenar y capturar carbono, por lo que con un manejo sustentable podría contribuir a la mitigación del cambio climático global. Las prácticas de manejo forestal inadecuadas hacen que las zonas forestales sean una fuente de emisión de CO2 a la atmósfera (Canadell y Raupach, 2008; Putz et al., 2008; Skutsch y McCall, 2012). Cuando ello ocurre en donde se extrae madera, se limita su potencial para alcanzar balances positivos en las estimaciones de carbono (Griscom et al., 2009). Por el contrario, si el aprovechamiento es adecuado, además de producir madera se reducirían sus emisiones de CO2 a la atmósfera y se capturaría carbono (IPCC, 2007, Olschewski y Benítez, 2010).

Forests have the ability to uptake and store carbon; therefore, their sustainable management may contribute to abate the global climate change. Inadequate forest management practices render forest areas a source of CO2 emission to the atmosphere (Canadell and Raupach, 2008; Putz et al., 2008; Skutsch and McCall, 2012). When this occurs in logging areas, the potential to attain a positive balance in the carbon estimate is restricted (Griscom et al., 2009). By contrast, adequate timber harvesting allows not only to produce timber but also to reduce CO2 emissions to the atmosphere and uptake carbon (IPCC, 2007; Olschewski and Benítez, 2010). There are various standards for sustainable forest management (FSC, 2014a); however, estimations must be made in order to determine their impact on the carbon stock. Certain methodological approaches to the quantitative estimation of forest carbon are complex and costly and demand time as well as large databases (Bateman and Lovett, 2000; Hoover, 2008; Asner et al., 2010; Bucki et al., 2012; Saynes et al., 2012).

Existen distintos estándares del manejo forestal sustentable (FSC 2014a), pero para conocer su impacto en el carbono se deben hacer estimaciones. Algunas aproximaciones metodológicas para estimar cuantitativamente el carbono forestal son complejas, demandan tiempo y de grandes bases de información, además son costosas (Bateman y Lovett, 2000; Hoover, 2008; Asner et al., 2010; Bucki et al., 2012; Saynes et al., 2012).

Given the emergency posed by the climate change (IPCC, 2014), the methodological constraints are no reason to delay the execution of strategies for the promotion of actions to monitor CO2 sequestration and carbon storage (Angelsen et al., 2013). One option is to resort to simple, accessible, cheap and relatively rapid methodologies, like those based on participative mapping of the forest cover and on general models for the quantification of carbon (McCall, 2011; Bucki et al., 2012). These approaches are more in conformity with the conditions (available information and technical capacity) of the larger part of the tropical and subtropical regions of the world, where there is an urgency to implement measures to abate climate change (Skutsch and McCall, 2012; Edwards et al., 2014; IPCC, 2014).

Dada la emergencia que representa el cambio climático (IPCC, 2014), las limitantes metodológicas no son razón para retardar la ejecución de estrategias que promuevan acciones para cuidar los almacenes de carbono y la captura de CO2 (Angelsen et al., 2013). Una alternativa es recurrir a metodologías sencillas, accesibles, baratas y relativamente rápidas; por ejemplo, las que se basan en el mapeo participativo de la cobertura forestal y los modelos generales para la cuantificación de carbono (McCall, 2011; Bucki et al., 2012). Esas aproximaciones son más acordes con las condiciones (información disponible y de capacidad técnica) de gran parte de las regiones tropicales y subtropicales del mundo, en donde urge emprender acciones de mitigación del cambio climático (Skutsch y McCall, 2012; Edwards et al., 2014; IPCC, 2014).

Mexico has committed itself to promote actions to reduce CO2 emissions through the initiative to reduce deforestation and the degradation of the forests known as REDD+ (SemarnatConafor, 2010), and to increase the carbon stocks of its forests. Since over 60 % of the forests across the country are social property (Bray, 2013), initiatives like REDD+ and other carbon projects must include those people who own and have rights over the forest (Bray and Duran, 2014; CCMSC, 2014).

México se ha comprometido a promover acciones para reducir emisiones y aumentar los almacenes de carbono en sus bosques, a través de la iniciativa para la reducción de emisiones por deforestación y degradación de bosques, mejor conocida como REDD+ (Semarnat-Conafor, 2010). Dado que más de 60 % de los bosques del país son de propiedad social (Bray, 2013), iniciativas como REDD+ y otros proyectos de carbono deben ser incluyentes de la gente que ostenta la propiedad y derechos sobre el bosque (Bray y Duran, 2014; CCMSC, 2014).

Forest carbon uptake operates within market frameworks in those forests that are social property and has a great potential, particularly in communities that practice planned logging under legal, technical and social supervision, because they have not only safe land ownership but also a forest management culture (Bray et al., 2005; Bray, 2012).

La captura de carbono forestal bajo el esquema de mercados en los bosques de propiedad social está operando y tiene un gran potencial, sobre todo en comunidades donde se aprovecha madera con planeación y supervisión legal, técnica y social;

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porque, además de seguridad en la tenencia de la tierra, se cuenta con cultura de manejo forestal (Bray et al., 2005; Bray, 2012).

Community forest management has shown that it is possible to reconcile timber exploitation with economic, social and ecological benefits (Bray et al., 2006; Duran et al., 2011; Bray et al., 2012). Although the state of Oaxaca is not included among of the areas for early action in the first stage of REDD+ which the Mexican government is trying to launch (CCMSC, 2014), forest carbon projects are already in operation in the voluntary market in some of its forest communities (Bray, 2012), and Ixtlán may potentially be able to work successfully in one of these projects. This is because this community carries out actions in keeping with the so-called improved forest management (Putz et al., 2008), through which it diminishes the impacts during timber extraction (reduction of haul roads) and lessens CO2 emissions in the short term by protecting the forest from fires and pests, and manufactures furniture with some of the extracted timber, thereby delaying carbon release (Griscom et al., 2009; Profft et al., 2009). Furthermore, it carries out reforestation practices to promote the fixation of the CO2 emitted during the felling of the trees and thus accelerates the reestablishment of the forest mass in the exploited areas and increases carbon sequestration (Pacheco-Aquino, 2014). Although the management of forests that are exploited for timber in Ixtlán has been rated sustainable (Bray, 2010; FSC, 2014b), quantitative estimations must be made for carbon incentive related purposes, as carbon related projects make payments by results (Olschewski and Benítez, 2010; CCMSS, 2014). Considering the complexity of quantifying all the tree carbon compartments, and that the main compartment may be found in the tree stems, available data on the timber volumes from the forest management program were used to estimate potential carbon uptake, storage and dynamics in the forest management area (FMA). The objective was to develop a baseline carbon stock for the FMA of the community of Ixtlán de Juárez, Oaxaca. This information will be useful for the community to manage carbon projects and may be used in the future as a referent for monitoring.

El manejo forestal comunitario ha evidenciado la posibilidad de conciliar la extracción de madera con logros económicos, sociales y ecológicos (Bray et al., 2006; Duran et al., 2011; Bray et al., 2012). Aunque Oaxaca no está incluido entre la primera etapa de las áreas de acción temprana de REDD+, que trata de impulsar el gobierno mexicano (CCMSC, 2014), en algunas de sus comunidades forestales ya operan proyectos de carbono forestal en el mercado voluntario (Bray, 2012) e Ixtlán, potencialmente, también podría trabajar en forma exitosa alguno de ellos. Esto debido a que realiza acciones acordes con el denominado manejo forestal mejorado (Putz et al., 2008), con las cuales disminuye los impactos durante la extracción (reducción de carriles de arrime), reduce emisiones de CO2 en corto plazo al proteger el bosque de incendios y plagas forestales, y fabrica muebles con parte de la madera extraída, lo que retarda la liberación del carbono (Griscom et al., 2009; Profft et al., 2009; Bray et al., 2010). Además, promueve la fijación del CO2 que fue emitido al cortar árboles, a través de prácticas de reforestación, de esta manera acelera el restablecimiento de la masa forestal de áreas aprovechadas y promueve que la tasa de captura sea mayor (Pacheco-Aquino, 2014). Si bien el manejo de los bosques sujetos a aprovechamiento maderable en Ixtlán se ha calificado como sustentable (Bray, 2010; FSC, 2014b), para fines de incentivos de carbono se requiere de contar con estimaciones cuantitativas, toda vez que los proyectos de carbono hacen pago por resultado (Olschewski y Benítez, 2010; CCMSS, 2014). Con base en la complejidad que implica la cuantificación de todos los compartimentos de carbono arbóreo, y que el principal puede encontrarse en los troncos, se usaron datos disponibles de los volúmenes maderables del programa de manejo forestal para estimar el potencial de captura, el almacén y la dinámica del carbono en el área de manejo forestal (AMF). El objetivo fue generar una línea base de carbono para el AMF de la comunidad de Ixtlán de Juárez, Oaxaca. Esta información servirá para gestionar algún proyecto de carbono y, en el futuro, usarse como referente para su monitoreo.

Materials and Methods Study site The community of Ixtlán de Juárez is located in the region of the Northern Sierra of Oaxaca, at 17°18’16” N, 96°20’00” W and 17°34’00” N, 96°31’38” W (Figure 1A). The total surface area of the communal plot is 19 310 ha; the forest management area (FMA), corresponding to 46.6 % (8 997 ha), where pine, pine-oak and oak-pine forests are prevalent, was specifically analyzed (Pacheco-Aquino, 2014). The area is divided into a forest exploitation area for timber extraction (1 211.00 ha; 6.3 %) and an area of conservation and commercial reserves (7 786 ha; 40.3 %). The altitude of the FMA is 1 000 to 3 1000 masl; the dominant climate is humid temperate and subhumid (García, 1987).

Materiales y Métodos Sitio de estudio La comunidad de Ixtlán de Juárez, ubicada en la región Sierra Norte de Oaxaca, coordenadas 17°18´16” N, 96°20´00” O y 17°34´00” N, 96°31´38” O (Figura 1A). La superficie total del predio comunal es de 19 310 ha, y específicamente se analizó el área de manejo forestal (AMF), que corresponde a 46.6 % (8 997 ha), donde predominan los bosques de pino, pino-encino y encino-pino (Pacheco-Aquino, 2014). La zona se divide en área de aprovechamiento forestal, para la extracción

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Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

Figura 1. A) Polígono de la comunidad de Ixtlán de Juárez, Oaxaca, B) Área de aprovechamiento forestal, donde anualmente se hace extracción de madera conforme el programa de manejo forestal vigente (2006-2014). Figure 1. A) Area of the community of Ixtlán de Juárez, Oaxaca, B) Forest exploitation area, from which timber is annually extracted according to the current forest management program (2006-2014).

de madera (1 211.00 ha; 6.3 %); y área de conservación y de reservas comerciales (7 786 ha; 40.3 %). La altitud del AMF es de 1 000 a 3 100 msnm; prevalecen climas templado húmedo y subhúmedo (García, 1987).

The FMA is divided into 23 stands, which are in turn subdivided into 466 sub-stands (Figure 1B). Of the latter, 136 were intervened by the current forest management program. Timber exploitation was carried out through selective extraction and alternate-strip clear cutting (CIJ, 2003); the extracted timber was pine and, in lesser amounts, oak.

El AMF está dividida en 23 rodales, que a su vez se subdividen en 466 subrodales (Figura 1B); de estos últimos, 136 fueron intervenidos con el programa de manejo forestal vigente. El aprovechamiento de madera se hizo mediante extracción selectiva y selección grupal en franjas, conocido como matarrasa (CIJ, 2003) y se extrajo madera de pino y en menor cantidad de encino.

The remaining surface area of the plot includes 10 311.5 ha of uninhabited tropical and mesophylic forests, with no soil use, because the community is keeping it under observation (Pacheco-Aquino, 2014). There is also an area of 380 ha that is used for crops, particularly corn; the only human settlement in the plot occupies a surface area of 207.73 ha.

129

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 126-145

El resto de la superficie del predio corresponde a 10 311.5 ha de bosques tropicales y bosques mesófilos no habitados, y sin ningún uso del suelo; porque la comunidad la mantiene bajo conservación (Pacheco-Aquino, 2014). Existe, también, un polígono de 380 ha usado para cultivos, principalmente de milpas, y en 207.73 ha se encuentra el único asentamiento humano.

Forest management history Logging in Ixtlán de Juárez is carried out according to forest management programs authorized by Semarnat since 1993; in the year 2001 this district obtained international certification from the Forest Stewardship Council (FSC) and has kept it up to the present date. Forest management and actions for the preservation of forests are participative and are based on solid local governance institutions revolving around the decisions of the Communal Landowners’ Assembly (Ostrom, 1990; Canadell and Raupach, 2008; Bray et al., 2012). Furthermore, it has efficient accounting, penalization and conflict resolution systems as a result of the so-called communality” (sensu Martínez, 2010). Although forest management has certain commercial purposes, it seeks not to maximize profits but to assist local economy by generating jobs and income to meet social demands (Bray, 2010; Mathews, 2010).

Antecedentes del manejo forestal En Ixtlán de Juárez se extrae madera con programas de manejo forestal autorizados por Semarnat desde 1993 y a partir del 2001 obtuvo la certificación internacional del Forest Stewardship Council (FSC), que mantiene hasta la fecha. El manejo forestal y las acciones de conservación de los bosques son participativos, a partir de sólidas instituciones de gobernanza local, que tienen como eje de las decisiones a la Asamblea de Comuneros (Ostrom, 1990; Canadell y Raupach, 2008; Bray et al., 2012). Además, cuenta con sistemas eficientes de rendición de cuentas, sanciones y resolución de conflictos producto de la llamada “comunalidad” (sensu Martínez, 2010). Aunque el manejo del bosque tiene fines comerciales, no busca maximizar ganancias, sino ayudar a la economía local mediante la generación de empleos e ingresos para cubrir demandas sociales (Bray, 2010; Mathews, 2010).

Forest management is in the charge of the Communal Technical Forest Services and is supervised externally (FSC, 2014b). The forest management program currently in force was crafted by community technicians and contains reliable information, based on which the carbon content of the wood in the FMA was determined.

El manejo del bosque está a cargo de los Servicios Técnicos Forestales Comunales y es supervisado externamente (FSC, 2014b). El programa de manejo forestal vigente fue elaborado por técnicos de la comunidad, y contiene información confiable, a partir de la cual se estimó el carbono contenido en la madera del AMF.

Estimation of the carbon sequestration potential The carbon sequestration potential (CSP) was estimated for the 23 stands of the FMA (8 997 ha), using the annual current increase (ACI) of all the sub-stands (CIJ, 2003). Due to the difficulties in determining the age of the oak trees and, in general, of the broadleaves, the ACI was estimated only for the Pinus genus, using the density value of 0.512 Mgm3-1 (Ordóñez et al., 2013). The CSP was obtained using the following equation (Ordóñez, 2008):

Estimación del potencial de captura de CO2 El potencial de captura de CO2 (PCC) se calculó para los 23 rodales del AMF (8 997 ha); para ello, se usó el incremento corriente anual (ICA) de todos los subrodales (CIJ, 2003). Debido a las complicaciones para determinar la edad de los encinos y, en general, en las latifoliadas, el ICA solo se estimó para el género Pinus, y se usó el valor de densidad de 0.512 Mgm3-1 (Ordóñez et al., 2013). El PCC se obtuvo mediante la siguiente ecuación (Ordóñez, 2008): Donde:

PCC = ICA * δ * CC

Where:

CSP = ACI * δ * CC

Equation (1)

CSP= Carbonsequestrationpotential (MgCO2 ha-1 year-1) ACI = Annual current increase (m3 ha-1 year-1) δ = Wood density for the Pinus genus (Mg m3-1) CC = Carbon content of 0.5 Mg-1 (value by default; IPCC, 2003)

Ecuación (1)

PCC = Potencial de captura de carbono (MgCO2 ha-1 año-1) ICA = Incremento corriente anual (m3 ha-1 año-1) δ = Densidad de la madera para el género Pinus (Mg m3-1) CC = Contenido de carbono de 0.5 Mg-1 (valor por defecto; IPCC, 2003)

The results were gathered in a spreadsheet; the CSP value of each sub-stand was multiplied by its corresponding area. The CSP value of the sub-stands was added up in order to calculate the total for each stand in both the logging area and in the conservation and commercial reserve area (Table 1).

130

Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

Los resultados se concentraron en una hoja de cálculo, el valor de PCC de cada subrodal se multiplicó por su área. Se sumó el valor del PCC de los subrodales para generar el total de cada rodal, lo correspondiente al área de aprovechamiento maderable, la de reservas comerciales y la de conservación (Cuadro 1). Para registrar las estimaciones en toneladas métricas de carbono equivalente por año (MgCO2e año-1 unidad en la que operan los mercados de carbono, se multiplicaron los valores expresados en MgC año-1 por 3.67 (Rügnitz et al., 2009).

In order to record the estimates in metric tons of equivalent carbon dioxide per year (MgCO2e year-1) for every unit in which the carbon markets operate, the values expressed in MgC year-1 were multiplied by 3.67 (Rügnitz et al., 2009).

Carbon storage estimation Carbon storage was estimated based on the timber volumes of the Pinus and Quercus genera (actual stock) in the reserve and conservation area (7 786 ha). The density value used for was Pinus was 0.512 Mgm3-1, and the value used for Quercus was 0.684 Mgm3-1 (Ordóñez et al., 2013); the value by default utilized for the carbon content was 0.5 (IPCC, 2003).

Estimación del almacén de carbono El almacén de carbono se estimó a partir de los volúmenes de madera de los géneros Pinus y Quercus (existencias reales) en el área de reservas y conservación (7 786 ha). El valor de densidad de Pinus usado fue 0.512 Mgm3-1 y el de Quercus 0.684 Mgm3-1 (Ordóñez et al., 2013), para el contenido de carbono se utilizó el valor por defecto de 0.5 (IPCC, 2003). Ecuación (2):

Donde:

CA = VM * δ * CC

Where:

Equation (2)

CS = Carbon storage in Pinus and Quercus wood (MgCO2) LV = Pinus and Quercus lumber volume (m3 ha-1) δ = Density of the wood by genus (Mgm3-1) CC = Carbon content (0.5 value by default, IPCC, 2003).

Ecuación (2)

CA = Carbono almacenado en madera de Pinus y Quercus (MgCO2) VM = Volumen de madera de Pinus y Quercus (m3 ha-1) δ = Densidad de la madera por género (Mgm3-1) CC = Contenido de carbono (0.5 valor por defecto, IPCC, 2003).

The level of the stands (Mc) was obtained by adding the estimated the carbon storages of the sub-stands (MgC) (Table 1), and the average per hectare (Mg C ha-1) was calculated. The units were multiplied by 3.67 in order to convert them to carbon equivalents (MgCO2e) (Rügnitz et al., 2009).

Carbon dynamics in the timber exploitation area

Los resultados de carbono almacenado por subrodal se sumaron para consignarse a nivel de rodal (MgC) (Cuadro1), y se calculó el promedio por hectárea (Mg C ha-1). Las unidades se cambiaron a carbono equivalente (MgCO2e), multiplicando por 3.67 (Rügnitz et al., 2009).

The carbon dynamics were analyzed only for the timber exploitation area (1 211.00 ha), using the lumber volume data for the felling plan of the forest management program (related with the baseline carbon stock estimation), the extracted volumes (removed carbon) and the volumes that remained because the area was only partially exploited or because selective logging was carried out (residual carbon). Likewise, the current carbon stock present in the exploited areas was estimated (Equation 3) based on the CSP value (MgC ha-1 year-1) of each intervened sub-stand. The generated value was multiplied by the age of its forest mass, according to the year of the intervention was then multiplied by the surface area of the sub-stand.

Dinámica del carbono en el área de aprovechamiento maderable La dinámica del carbono se analizó únicamente para el área de aprovechamiento maderable (1 211.00 ha), para ello se usaron los datos de volumen de madera correspondientes al plan de cortas del programa de manejo forestal (relacionadas con la estimación de carbono inicial), los volúmenes extraídos (carbono removido) y los volúmenes que quedaron, porque no se extrajo la madera de toda el área, o bien se practicó extracción selectiva (carbono residual). Asimismo, se estimó el carbono almacenado actual en las áreas aprovechadas (Ecuación 3); para esto, se ocupó el valor del PCC (MgC ha-1 año-1) en cada subrodal intervenido. El valor generado se multiplicó por la edad de su masa forestal, de acuerdo al año de intervención y, posteriormente, se multiplicó por la superficie del subrodal. Ecuación (3):

CAA= PCCi * Edadi * Superficie

CS = LV * δ * CC

CCS = CSPi * Agei * Surface area

Equation (3)

Where: CCS = Current carbon stock (MgCO2) CSPi = Carbon sequestration potential in each sub-stand (MgCO2 ha-1 year-1) Agei = Time elapsed since the last felling in each sub-stand (years) Surface area = Intervened surface area (ha)

Ecuación (3) 131

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 126-145

Donde:

The data for the baseline carbon stock, removed carbon, residual carbon and sequestered carbon were tabulated and charted to show the changes that occurred during the period of the forest management program period (2006-2014) (Table 3, Figure 2). Carbon recovery since the year of the extraction was estimated based on the ratio of the carbon sequestered by the year 2014 and the baseline carbon at the time of the exploitation. The units were multiplied by 3.67 in order to convert them to carbon equivalents (MgCO2e) (Rügnitz et al., 2009).

CAA = Carbono almacenado actual (MgCO2) PCCi = Potencial de captura de carbono en cada subrodal (MgCO2 ha-1 año-1) Edadi = Tiempo transcurridos desde el último año de corta en cada subrodal (años) Superficie = Superficie intervenida (ha)

Figura 2. A) Relación del carbono capturado y la extensión de los rodales del área de manejo forestal; B) Relación del carbono almacenado y la extensión de los rodales. Figure 2. A) Relation of the captured carbon and the extension of the stands of the forest management area; B) Relation of the stored carbon and the extension of the stands.

132

Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

Los datos de carbono inicial, carbono removido, carbono residual y carbono capturado-almacenado se tabularon y graficaron para mostrar los cambios durante el periodo del programa de manejo forestal (2006-2014) (Cuadro 3, Figura 2). La recuperación de carbono desde el año en que se hizo la extracción se calculó con base en el porcentaje entre el carbono capturado-almacenado al 2014; respecto del carbono inicial, cuando se hizo el aprovechamiento. Las unidades se cambiaron a carbono equivalente (MgCO2e) multiplicando por 3.67 (Rügnitz et al., 2009). Cuadro 1. Potencial de captura y almacén de carbono en los rodales del área de manejo forestal de la comunidad de Ixtlán de Juárez Oaxaca. Carbono Total Capturado en el Área de Manejo Forestal Rodala

Superficie (ha)

Total

Carbono Almacenado en el Área de Reservas Comercialesc Superficieb

MgCO2e año-1

(ha)

MgCO2e

1010.25

5 369.58

998.43

423 532.79

945.25

4 749.82

806.06

337 142.31

930.75

4 986.25

734.11

248 026.93

784.25

3 828.95

711.74

288 257.40

774.00

4 115.54

671.81

237 390.50

655.25

3 321.57

518.5

188 850.68

483.75

2 499.93

381.62

158 421.94

466.50

2 540.19

280.05

107 469.01

298.75

1 617.59

270.75

77 376.74

292.50

1 525.62

262.37

89 636.34

290.50

1 424.47

250.37

80 743.85

273.50

1 512.33

246.25

100 435.17

267.00

1 291.95

240.52

73 592.42

234.75

1 250.48

234.75

69 919.15

220.00

1 181.34

219.00

126 697.54

216.50

1 131.72

211.62

54 912.04

177.00

944.88

172.25

54 369.58

173.25

819.00

169.69

83 358.29

172.25

915.37

142.00

39 159.52

142.00

718.66

110.25

41 172.67

110.25

496.37

74.99

26 649.23

51.75

244.90

51.75

30 825.32

26.75

130.03

26.75

4 618.81

8 996.75

58 577.24

7 786.00

2 942 558.22

El número del rodal no es un identificador, se ordenaron de mayor a menor área; b Este dato difiere del área total porque se le resta la superficie donde se hizo aprovechamiento de madera; C Calculado con la ecuación 2.

133

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 126-145

Table 1. Carbon uptake and storage potentials in the stands of the forest management area of the community of Ixtlán de Juárez, Oaxaca. Carbon storage in the

Total carbon uptake in the Forest Management Area Standa

Surface area (ha)

Commercial Reserve Area c Surface areab

MgCO2e year-1

(ha)

MgCO2e

1 010.25

5 369.58

998.43

423 532.79

945.25

4 749.82

806.06

337 142.31

930.75

4 986.25

734.11

248 026.93

784.25

3 828.95

711.74

288 257.40

774.00

4 115.54

671.81

237 390.50

655.25

3 321.57

518.5

188 850.68

483.75

2 499.93

381.62

158 421.94

466.50

2 540.19

280.05

107 469.01

298.75

1 617.59

270.75

77 376.74

292.50

1 525.62

262.37

89 636.34

290.50

1 424.47

250.37

80 743.85

273.50

1 512.33

246.25

100 435.17

267.00

1 291.95

240.52

73 592.42

234.75

1 250.48

234.75

69 919.15

220.00

1 181.34

219.00

126 697.54

216.50

1 131.72

211.62

54 912.04

177.00

944.88

172.25

54 369.58

173.25

819.00

169.69

83 358.29

172.25

915.37

142.00

39 159.52

142.00

718.66

110.25

41 172.67

110.25

496.37

74.99

26 649.23

51.75

244.90

51.75

30 825.32

26.75

130.03

26.75

4 618.81

8 996.75

58 577.24

7 786.00

2 942 558.22

Total

The stand number is not an identifier, the stands were ordered in descending order by surface area; b This datum differs from the total area because the logging surface area has been subtracted; C Calculated using equation 2. a

Resultados

Results

Potencial de captura y almacén de carbono forestal

Forest carbon sequestration and storage potential

En el AMF de la comunidad de Ixtlán (8 996.75 ha) hubo captura de carbono; el promedio por rodal fue de 1.36 MgC ha-1año-1(± 0.31) y la captura total de 58 577.24 MgCO2e año-1 (Cuadro 1). Mientras que el carbono almacenado en la madera de pino

Carbon sequestration occurred in the FMA of the community of Ixtlán (8 996.75 ha); the average per stand was 1.36 MgC ha-1year-1(± 0.31), and the total sequestration was 58 577.24 MgCO2e year-1 (Table 1), while the carbon stored in the pine and oak lumber

134

Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

y encino de las áreas de reservas comerciales y conservación (7 786 ha) correspondió a 2 942 558.22 MgCO2e. El promedio del almacén de carbono en toda el AMF fue 115.7 MgC ha-1.

of the commercial reserve and conservation area (7 786 ha) was 2 942 558.22 MgCO2e. The average carbon storage in the entire FMA was 115.7 MgC ha-1.

Las áreas donde se extrae madera presentaron mayor potencial de captura de carbono por hectárea, con respecto a las de reservas comerciales y de conservación, pero se observó lo opuesto con el carbono almacenado (Cuadro 2), el cual tuvo registros, notablemente, superiores en las áreas de reservas comerciales, en relación con lo estimado en las áreas de aprovechamiento maderable. El promedio del almacén de carbono en el AMF fue 115.7 MgC ha-1.

The logging areas had a higher carbon uptake potential per hectare than the conservation and commercial reserve areas; however, the opposite is true of the carbon storage (Table 2), which was considerably higher in the commercial reserve areas than in the logging areas. The average carbon storage in the FMA was 115.7 MgC ha-1.

Cuadro 2. Potencial de captura y almacén de carbono en las áreas de aprovechamiento maderable, de reservas comerciales y de conservación. Potencial de Captura de Carbono

Carbono almacenado

MgCO2e año

MgCO2e

Reservas comerciales y conservación

38 861.48 (4.99)

2 942 558.22 (377.93) a

Aprovechamiento de madera (2006-2014)

19 715.76 (16.28)

32 380.22 (26.74)b

Total

58 577.24 (6.51)

2 974 938.44 (330.67)

Área de Manejo Forestal

-1

Calculado con la ecuación 2; b Calculado con la ecuación 3. En paréntesis se indica el valor correspondiente por hectárea.

Table 2. Carbon uptake and storage potentials in the stands in the logging area and in the conservation and commercial reserve area. Carbon Uptake Potential

Carbon storage

MgCO2e year

MgCO2e

Conservation and commercial reserve area

38 861.48 (4.99)

2 942 558.22 (377.93) a

Logging area (2006-2014)

19 715.76 (16.28)

32 380.22 (26.74)b

Total

58 577.24 (6.51)

2 974 938.44 (330.67)

Forest Management Area

-1

Estimated using equation 2; b Estimated using equation 3. The value in parentheses is the value per hectare.

Dinámica del carbono en aprovechamiento maderable

área

Carbon dynamics in the logging area 63.03 % of the carbon sequestered in the pine-oak forest biomass was removed from the 1 211.4 ha from which timber was extracted during the last eight years (Table 3). By the year 2013, carbon uptake occurred in all the intervened areas; 7.38 % of the baseline carbon stock and 11.7 % of the removed carbon had already been sequestered. During the first two one-year periods, specifically, 15.03 % and 20.48 % of the baseline carbon stock had already been recovered (Table 3; Figure 3B).

En las 1 211.4 ha, donde se extrajo madera en los últimos ocho años, se removió 63.03 % del carbono contenido en la biomasa del bosque de pino-encino (Cuadro 3). Al año 2013, en todas las áreas intervenidas hubo captura de carbono, y ya se tenía 7.38 %, respecto del carbono inicial y 11.7 % del carbono removido. Específicamente, para las dos primeras anualidades se había recuperado 15.03 % y 20.48 % del carbono inicial (Cuadro 3; Figura 3B).

135

Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 126-145

Cuadro 3. Dinámica del carbono en el área de aprovechamiento maderable durante los últimos ocho años, conforme el programa de manejo forestal vigente. Carbono (Mg CO2e)

Recuperación de carbono

Superficie (ha)

Inicial

Removido

Residual

CapturadoAlmacenado*

1 (2006-2007)

429.50

104 672.03

19 441.46

85 230.58

15 734.54

15.03

2 (2007-2008)

102.32

36 757.95

7 242.49

27 927.89

7 528.38

20.48

3 (2008-2009)

115.35

45 054.02

39 810.47

5 243.59

3 142.18

6.97

4 (2009-2010)

108.59

41 826.51

0.00

2 407.26

5.76

5 (2010-2011)

106.38

54 958.91

0.00

1 708.86

3.11

6 (2011-2012)

114.78

47 340.94

40 660.15

6 680.83

1 255.58

2.65

7 (2012-2013)

110.27

69 464.99

33 999.32

35 465.71

603.42

0.87

8 (2013-2014)

124.18

38 543.07

0.00

Total

1211.37

438 618.44 (100)

276 482.39 (63.03)

160 548.59 (36.6)

32 380.23 (7.38)

Anualidad

(%)

* Carbono capturado-almacenado hasta 2013.

Table 3. Carbon dynamics in the logging area during the last eight years, according to the forest management program currently in force. Carbon (Mg CO2e)

One-year period

Surface area (ha)

Baseline

Removed

1 (2006-2007)

429.50

104 672.03

2 (2007-2008)

102.32

3 (2008-2009)

Carbon recovery Residual

SequesteredStored*

(%)

19 441.46

85 230.58

15 734.54

15.03

36 757.95

7 242.49

27 927.89

7 528.38

20.48

115.35

45 054.02

39 810.47

5 243.59

3 142.18

6.97

4 (2009-2010)

108.59

41 826.51

0.00

2 407.26

5.76

5 (2010-2011)

106.38

54 958.91

0.00

1 708.86

3.11

6 (2011-2012)

114.78

47 340.94

40 660.15

6 680.83

1 255.58

2.65

7 (2012-2013)

110.27

69 464.99

33 999.32

35 465.71

603.42

0.87

8 (2013-2014)

124.18

38 543.07

0.00

Total

1211.37

438 618.44 (100)

276 482.39 (63.03)

160 548.59 (36.6)

32 380.2 (7.38)

(%)

* Carbon sequestration-storage up to the year 2013.

En las áreas correspondientes a las anualidades 4 (2009-2010) y 5 (2010-2011), el carbono residual fue cero porque se aplicó matarrasa a toda el área del subrodal, pero en subrodales en los que se dejaron áreas sin intervenir o se hizo extracción selectiva se registró carbono residual (anualidades 1, 2, 3, 6, 7 y 8), el cual correspondió a 36.96 % (Figura 3A), del carbono inicial.

In the areas corresponding to one-year periods 4 (2009-2010) and 5 (2010-2011), the residual carbon stock was zero because clear cutting was applied to the whole area of the sub-stand; however, residual carbon was detected in the sub-stands of those areas that were left unintervened or where selective extraction was carried out (one-year periods 1, 2, 3, 6, 7 and 8), in a proportion equivalent to 36.96 % of the baseline carbon stock (Figure 3A).

136

Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

Figura 3. Dinámica de carbono en el área de aprovechamiento maderable. A) Carbono inicial, removido y residual en las áreas intervenidas en cada anualidad; B) Carbono recuperado de cada anualidad al 2013. Figure 3. Carbon dynamics in the logging area. A) Baseline, removed and residual carbon in the intervened areas in each one-year period; B) Recovered carbon in each annual logging up to 2013. Although the clear cuttings left no residual carbon (Figure 3A), the results showed carbon uptake after the extraction; this may be comparable to the selection method (Figure 3B), although the data were insufficient to differentiate between the two management methods.

No obstante que con las matarrasas no quedó carbono residual (Figura 3A), los resultados mostraron que posterior a la extracción hubo captura de carbono, y que podría ser comparable al método de selección (Figura 3B), aunque no se contó con datos suficientes para diferenciar la captura entre ambos métodos de manejo.

The carbon sequestration process in the intervened areas was accelerated by the construction of strips of organic matter (branches and foliage of the cut trees) immediately after the extraction of the lumber (Figure 4A), and with the reforestation, the first year after the extraction (Figure 4B); these are both management practices systematically carried out to ensure the recovery of the forest mass after only a few years (Figure 4C).

El proceso de captura de carbono en las áreas intervenidas se aceleró con la construcción de franjas de materia orgánica (ramas y follaje de los arboles cortados), inmediatamente después de la extracción de la madera (Figura 4A) y con la reforestación, al primer año de la extracción (Figura 4B), las cuales son prácticas de manejo que se hacen de manera sistemática y aseguran en pocos años la recuperación de la masa forestal (Figura 4C).

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Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 126-145

Figura 4. A) Acomodo de residuos de forma perpendicular a la pendiente para evitar la erosión en un área donde se extrajo madera, B) Reforestación con especies nativas de la región como Pinus patula Schiede ex Schltdl. & Cham., Pinus pseudostrobus Lindl., Pinus oaxacana Mirov, C) Masas forestales jóvenes en las áreas aprovechadas. Figure 4. A) Residues arranged perpendicularly to the slope in order to avoid erosion in a logged area, B) Reforestation with native species of the region such as Pinus patula Schiede ex Schltdl. & Cham., Pinus pseudostrobus Lindl., Pinus oaxacana Mirov, C) Young forest masses in the exploited areas.

Discusión

Discussion

Estimaciones de carbono en el área de manejo forestal

Carbon estimations in the forest management area

Los resultados constituyen una primera estimación cuantitativa del carbono arbóreo en el AMF de la comunidad de Ixtlán de Juárez, Oaxaca, la cual podría usarse como línea base, y así cubrir un requerimiento fundamental para implementar un proyecto de carbono (Estrada y Joseph, 2012). Y con ello, la comunidad se sumaría formalmente a las estrategias de mitigación del cambio climático. En el AMF se evidenció un importante almacén de carbono, su posible captura y que en los sitios con aprovechamiento maderable se recupera relativamente rápido el carbono removido, el cual l ega a 15-20 % de lo que había originalmente; dichos valores se alcanzan a los 7 años de que se hizo el aprovechamiento. Aunque con variantes, las estimaciones de carbono de Ixtlán fueron acordes, en orden de magnitud, con las documentadas para otros bosques del país.

The results constitute a first quantitative estimation of the tree carbon stock in the FMA of the community of Ixtlán de Juárez, Oaxaca, which may be used as a baseline. This would enable the community to meet an essential requirement to implement a carbon project (Estrada and Joseph, 2012), and therefore to formally join the climate change abatement strategy. The FMA showed major carbon storage and a potential carbon sequestration; also, the removed carbon, which amounts to 15-20 % of the baseline stock, is rapidly recovered in the logging area. These values were attained 7 years after the logging. Although with certain variables, the carbon estimates for Ixtlán agreed in magnitude with those documented for other forests in the country. The carbon storage in the Pinus and Quercus of the Ixtlán FMA was almost of 3 million metric tons of carbon equivalent, with an average value of 102.98 ± 26.18 Mg C ha -1. This figure is comparable to the maximum average value (91.5 ± 8.9 Mg C ha -1) recorded by Ordóñez et al. (2008) for pine-oak forest associations in Michoacán, equally managed by communities. Nevertheless, it was below the 110 Mg C ha-1 recorded by Rodríguez et al. (2009) for a pine-oak forest in Tamaulipas; the 216 MgC ha-1 cited by Olguín et al. (2003), and the 195 MgC ha-1 estimated by Álvarez and Rubio (2013) for a forest community adjoining Ixtlán.

En cuanto al almacén de carbono en el AMF de Ixtlán, en los géneros Pinus y Quercus, fue de casi 3 millones de carbono equivalente, con un valor promedio de 102.98 ± 26.18 Mg C ha-1. Cifra comparable al valor máximo alrededor del promedio (91.5 ± 8.9 Mg C ha-1) consignado por Ordoñez et al. (2008) para asociaciones de bosques de pino-encino en Michoacán, también manejados por comunidades. Sin embargo, estuvo por abajo de los 110 Mg C ha-1 registrados por Rodríguez et al. (2009), para un bosque de pino-encino en Tamaulipas, de los 216 MgC ha-1 señalados por Olguín et al. (2003), y de los 195 MgC ha-1 estimados por Álvarez y Rubio (2013) para una comunidad forestal adyacente a Ixtlán.

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Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

Es probable que las diferencias anteriores, más que relacionarse con contrastes en la calidad de sitio o variaciones en estructura y composición de especies, se deban a los criterios metodológicos empleados para la estimación del carbono.

The above differences may be due to the methodological criteria utilized for estimating the carbon, rather than to contrasts in the quality of the site or to variations in structure and species composition.

En el presente trabajo solo se consideró la biomasa de los troncos, pero Rodríguez et al. (2009) incluyeron la parte aérea de árboles de latifoliadas y coníferas, la hojarasca, la madera muerta y la biomasa radicular; además es importante tomar en cuenta que su estudio se hizo en una reserva, donde el bosque no está sujeto al aprovechamiento maderable.

The present research considered only the tree stem biomass; however, Rodríguez et al. (2009) included the aerial part of the broadleaf and conifer trees, the fallen leaves, the dead wood and the root biomass; besides, we must take into account that their study was carried out in a reserve, where the forest is not subject to logging operations.

Olguín et al. (2003) incluyeron, también, el carbono del suelo, el cual suele ser un compartimento relevante de carbono en los bosques de Ixtlán (Saynes et al., 2012) y llegar a constituir entre 30 y 80 % del carbono total en bosques conservados (Ordoñez et al., 2008; Pérez-Ramírez et al., 2013). En cuanto a la diferencia con Álvarez y Rubio (2013), esta podría explicarse por el uso del modelo CO2Fix, en el que se asume que la masa forestal está compuesta solo de pinos, lo que sobreestima el carbono almacenado cuando se trata de bosques de pino-encino, como los que se encuentran en esa comunidad. Asimismo, es factible que el almacén de carbono actual de Ixtlán, aún tenga un efecto histórico del manejo que hizo la empresa FAPATUX, que tuvo la concesión para extraer madera entre las décadas de los 60 a 80 del siglo pasado, y lo hizo explotando severamente los bosques, lo que disminuyó las existencias en volumen en el AMF (Bray et al., 2005; Mathews, 2010).

Olguín et al. (2003) included, besides, the soil carbon, which usually is a relevant carbon compartment in the forests of Ixtlán (Saynes et al., 2012), constituting 30 to 80 % of the total carbon stock in preserved forests (Ordóñez et al., 2008; Pérez-Ramírez et al., 2013). The difference in regard to the figures obtained by Álvarez and Rubio (2013) may be accounted for by the use of the CO2 Fix model, which assumes that the forest mass is made up exclusively of pines and therefore overestimates the stored carbon in pine-oak forests like those found in Ixtlán. Likewise, the current carbon stock of Ixtlán may still have historical effects of the management by FAPATUX, which had a logging concession from the 1960s to the 1980s and exploited the forests severely, reducing the volume of the stock in the FMA (Bray et al., 2005; Mathews, 2010). The analysis of the carbon dynamics in the logging area of Ixtlán made it possible to recognize the annual carbon removal according to the type of logging practiced, and enabled its recovery in the subsequent years. Regardless of the existing residual carbon, in all the exploited areas there was an almost immediate recovery of the carbon stock, including those areas from which residual tree carbon had been eliminated by clear cutting (Table 3). The management that followed the extraction, which involved laying strips of organic matter as well as reforestation (Figure 4), has been crucial for carbon recovery. It must also be recognized that the extraction areas are surrounded by mature forests (Figure 1B) which reduce the ecological impacts of the extraction and are a source of seeds for natural regeneration (Ordoñez et al., 2008; Hardiman et al., 2013).

Con el análisis de la dinámica del carbono en el área de aprovechamiento maderable de Ixtlán fue posible reconocer la remoción anual de carbono conforme el tipo de extracción de madera que se practicó; así como su recuperación en los años posteriores. Independientemente de la cantidad de carbono residual, en todas las áreas aprovechadas hubo recuperación del almacén del carbono de manera inmediata, incluidas aquellas donde la extracción con matarrasa eliminó el carbono residual arbóreo (Cuadro 3). El manejo posterior a la extracción, consistente en la colocación de franjas de materia orgánica y reforestación (Figura 4), ha sido clave para la recuperación de carbono. También se debe reconocer que las zonas de extracción están rodeadas de bosques maduros (Figura 1B), que amortiguan los impactos ecológicos de la extracción y son fuente de semillas para la regeneración natural (Ordoñez et al., 2008; Hardiman et al., 2013).

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Revista Mexicana de Ciencias Forestales Vol. 6 (29) : 126-145

Ventajas y limitantes de la aproximación metodológica

Advantages and limitations of the methodological approach

La literatura sobre los enfoques metodológicos para cuantificar el carbono forestal es abundante; en aras de contar con información integral de todos los compartimentos de carbono de un bosque, reconocer sus tendencias temporales y asegurar la confiabilidad de las estimaciones se han desarrollado aproximaciones complejas, costosas, que recurren a tecnología de vanguardia y que a veces implican varios años para afinarse (Hoover, 2008; Asner et al., 2010; McCall, 2011; Bucki et al., 2012; Saynes et al., 2012; Ruíz-Aquino, 2014). Hasta ahora ningún método de cuantificación del carbono es infalible en cuanto a la confiabilidad, y todavía se tienen limitaciones cuando se trata de escalar las estimaciones a grandes superficies (Doll et al., 2008; Bucki et al., 2012).

There is abundant literature on the methodological approaches to forest carbon quantification. In order to obtain comprehensive information regarding all the carbon compartments in a forest, recognize their temporary tendencies and ensure the reliability of the estimations, complex and costly approximations have been developed which resort to state-of-the-art technology and whose fine tuning has sometimes taken several years (Hoover, 2008; Asner et al., 2010; McCall, 2011; Bucki et al., 2012; Saynes et al., 2012; Ruíz-Aquino, 2014). So far, no carbon quantification method is 100 % reliable, and there are still certain limitations to escalating the estimations to large surface areas (Doll et al., 2008; Bucki et al., 2012). The efforts continue, and it is to be expected that the technology will play a central role in the future to simplify, reduce costs and render carbon estimations more reliable (Asner et al., 2010; Post et al., 2012). However, due to the emergency represented by the climate change, one should not wait for methodological and technological alternatives to be available in order to act, and therefore one should work with the methodologies according to the contexts of the regions that have a potential to help mitigate the problems.

Los esfuerzos continúan, y se espera que a futuro la tecnología tenga un papel central para simplificar, abaratar y hacer más confiable la contabilidad del carbono (Asner et al., 2010; Post et al., 2012). Sin embargo, por la emergencia que representa el cambio climático, no se debe esperar a disponer de alternativas metodológicas y tecnológicas para actuar, por lo que se debería trabajar con las metodologías acordes a los contextos de las regiones que tienen potencial de ayudar a mitigar la problemática.

An alternative, when no information or resources are available, is to utilize simple, general methodologies that can be fine-tuned in the future (Bucki et al., 2012); and when dealing with forests inhabited by people who have any type of rights over them (Bray, 2013; RRI, 2014), it is necessary to involve these people (Sckutch and McCall, 2010).

Una alternativa, cuando no se dispone de información, ni de recursos es utilizar metodologías generales y sencillas que podrían afinarse en el futuro (Bucki et al., 2012); y, si se trata de ecosistemas donde la gente que los habita tiene algún tipo de derechos sobre el bosque (Bray, 2013; RRI, 2014), se debe involucrarla en todas las acciones (Sckutch y McCall, 2010).

The carbon projects, especially those that are implemented in the community forests of Mexico (Bray et al., 2005), must have an adaptive and participative approach (Meffe et al., 2002), which in time allows social participation, as it represents an opportunity for training and for the generation of data with which to fine-tune the carbon estimations for the forest at a local level (Sckutch and McCall, 2010).

Los proyectos de carbono, sobre todo aquellos implementados en los bosques comunitarios de México (Bray et al., 2005), deberían tener un enfoque adaptativo y participativo (Meffe et al., 2002), que con el tiempo permite la participación social, ya que representa una oportunidad de entrenamiento y de generación de datos, con los que se pueden afinar las estimaciones de carbono del bosque a nivel local (Sckutch y McCall, 2010).

The methodology utilized in the present research was of practical use to carry out quantitative carbon estimations in the FMAs of the Ixtlán community. Most prominent among its advantages are its low cost and relative rapidity; the information available in the forest management program was used; only basic technology was required; the dominant genera (Pinus and Quercus) were taken into account, and, as the results show, it generated figures that agree in magnitude with those derived for other temperate forests of Mexico.

La metodología empleada en el presente trabajo fue de utilidad práctica para generar estimaciones cuantitativas del carbono en las AMF de la comunidad de Ixtlán. Entre sus ventajas destacan el bajo costo y su relativa rapidez, se usó la información disponible en el programa de manejo forestal, únicamente requirió de tecnología básica, considera los géneros dominantes (Pinus y Quercus) y, como muestran los resultados, generó cifras acordes en magnitud a las derivadas para otros bosques templados de México.

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Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

Sin embargo, es preciso reconocer que se trata de una metodología general, en relación a la complejidad que representa el carbono forestal; además subestima los contenidos de carbono almacenado y su potencial de captura, porque se basa solo en datos de los troncos. Si bien estos concentran la mayor cantidad de biomasa arbórea (Castellanos et al., 1996; Avendaño et al., 2009; González, 2008; Flores, 2010), no incluyen información de otros compartimentos importantes, en cuanto al contenido de carbono del bosque, sobre todo el suelo (PérezRamírez et al., 2013).

However, it must be recognized that it is a general methodology, given the complexity of the forest carbon stock; furthermore, it underestimates the carbon storage and its sequestration potential because it is based exclusively on data related to the tree stems. Although these concentrate the largest amount of tree biomass (Castellanos et al., 1996; Avendaño et al., 2009; González, 2008; Flores, 2010), no information was included regarding the forest carbon content of other important compartments, particularly the soil (PérezRamírez et al., 2013).

Para fines de justificar apoyos para un proyecto de carbono en la comunidad de Ixtlán, las estimaciones generadas requieren complementarse con los mapas de cobertura arbolada del AMF y del resto del predio que permitan reconocer la prevalencia de bosques, e información adicional que muestre las acciones intencionales que hace la comunidad por cuidar sus bosques (Pacheco-Aquino, 2014).

In order to justify supports for a carbon project in the community of Ixtlán, carbon estimations must be complemented with maps of the tree cover of the FMA and of the rest of the plot showing the prevalence of the forests, as well as with additional information attesting to the intentional actions carried out by the community to take care of its forests (Pacheco-Aquino, 2014). The historical, socioeconomic context and the governance of the communities of the Sierra Norte region where Ixtlán is located are relatively similar. At least 25 more communities currently have forest management programs for timber exploitation (Bray and Durán, 2014) which estimate the values of the forest biomass and its annual current increase. Thus, a methodology like the one used here allows these communities to quantify carbon sequestration and storage in their plots.

El contexto histórico, socioeconómico y de gobernanza de las comunidades de la región de la Sierra Norte, donde se localiza Ixtlán, son relativamente similares. Y cuando menos 25 comunidades más disponen de programas vigentes de manejo forestal para aprovechamiento de madera (Bray y Durán 2014), con los valores de la biomasa forestal y de su incremento corriente anual. Por tanto, con una metodología como la que aquí se presenta, dichas comunidades cuantificarían el almacén y la captura de carbono en sus predios.

In Ixtlán, as in the rest of the localities around it, the financial income from the sale of carbon credits may contribute to enhance the valuation and care of the forests, as it has been proven that it is possible to conciliate lumber exploitation and carbon sequestration projects (Olschewski and Benítez, 2010, Bray, 2012).

En Ixtlán, y en el resto de las localidades del entorno, los ingresos económicos por la venta de bonos de carbono aumentarían la valoración y el cuidado de los bosques, toda vez que se ha mostrado la factibilidad de conciliar el aprovechamiento de madera con los proyectos de captura de carbono (Olschewski y Benítez, 2010, Bray, 2012).

Management and incentives to promote carbon balance

Manejo e incentivos para favorecer el balance de carbono

The community of Ixtlán took control of the management of its forests in 1980, when the forest logging concessions ended, and has tried ever since to exploit them rationally; for this purpose, it has invested work and resources to improve the characteristics of the forest mass; as a result, there is no threat of deforestation or forest degradation (Pacheco-Aquino, 2014).

La comunidad de Ixtlán tomó el control del manejo de sus bosques a partir de 1980, cuando terminó el periodo de las concesiones forestales, y desde ese entonces ha tratado de aprovecharlos de manera racional, para ello han invertido trabajo y recursos con el fin de mejorar las características de la masa forestal; como resultado, no hay amenaza de deforestación, ni degradación de los bosques (Pacheco-Aquino, 2014).

Until 2004, only the selection method –consisting in the annual extraction of lumber from 1 000 hectares– was utilized; however, after the adoption of clear cutting by strips, an average of 150 hectares per year is being exploited,

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Hasta 2004, para el aprovechamiento maderable solo se usaba el método de selección, que consiste en extraer madera anualmente en 1 000 hectáreas, pero al optar por el método de selección grupal en franjas (matarrasa), en promedio se están aprovechando 150 hectáreas al año; es decir, se ha reducido el área de impacto, e intensificado el aprovechamiento de algunas áreas. Con ello, se redujo el número y las dimensiones de los carriles de arrastre y arrime dentro de las franjas de las matarrasas. Estas prácticas, son acordes con el manejo forestal mejorado (Griscom et al., 2009), que tiene como fin reducir el riesgo de degradación en los bosques por actividades de la extracción maderable. Además, con el manejo forestal sustentable que hace la comunidad (FSC, 2014b) no solo se está tratando de maximizar la producción de madera, sino que se cuidan los bosques de incendios, plagas y otros disturbios antrópicos, y con ello, se contribuye a la mitigación del cambio climático.

i.e. the impact area has been reduced by intensifying the exploitation in certain strips. This has brought about a reduction of the number and size of the haul roads within the clear-cutting strips. These practices are in compliance with the improved forest management (Griscom et al., 2009), which intends to reduce the degradation risk in the forests due to lumber extraction. Furthermore, the sustainable forest management carried out by the community (FSC, 2014b) is not only trying to maximize timber production but also to prevent forest fires, pests and other anthropic disturbances and thus to contribute to abate the climate change. With this referent, and based on the concern for the threat entailed by the global climate change, which urgently calls for abatement actions, as well as on the availability of large international funds to secure the forest carbon stocks and promote CO2 sequestration (CCMSS, 2014; IPCC, 2014), it would be only fair to provide an incentive to communities like Ixtlán for the actions that they carry out and to provide continuity to these actions. This is because we acknowledge that it is not easy to find actions for climate change abatement in commercial forests; these actions do not occur automatically, and improved management requires some investment (Putz et al., 2008; Griscom et al., 2009; Post et al., 2012).

Con este referente, y con base en la preocupación por la amenaza que representa el cambio climático global, las acciones de mitigación son urgentes; además, dado que se dispone de grandes fondos internacionales para asegurar los almacenes de carbono forestal y promover la captura de CO2 (CCMSS, 2014; IPCC, 2014), sería justo que comunidades como Ixtlán recibieran algún incentivo por lo que hacen, y para que continúen haciéndolo. Lo anterior, debido a que se reconoce que las acciones de mitigación del cambio climático en los bosques comerciales no son fáciles, no ocurren en automático y que el manejo mejorado implica inversiones (Putz et al., 2008; Griscom et al., 2009; Post et al., 2012).

Although some are skeptical of the carbon incentive scheme and sometimes there is doubt as to whether or not logging entails additionality, the results show that it is possible to apply this scheme in Ixtlán. The forest carbon markets have been seeking to implement CO2 sequestration projects during at least two or three decades (Angelsen et al., 2013), and Ixtlán is in a position to operate one of these projects, since, with the use of clear-cutting strips and reforestations, the recuperation of the forest biomass can start little over one year after the logging, and the management program considers 40- to 60-year terms. Another factor to consider is that almost one half of the extracted lumber remains stored in products which retain carbon for at least one decade (Profft et al., 2009), while the branches and leaves remain in the forest and are incorporated as organic matter (Post et al. 2012).

Aunque hay escépticos del esquema de incentivos de carbono, y a veces se duda de si con la extracción de madera hay adicionalidad, los resultados muestran que en Ixtlán es posible. A partir de que los mercados de carbono forestal buscan implementar proyectos para captura y almacenamiento de CO2 por cuando menos dos o tres décadas (Angelsen et al., 2013), Ixtlán podría operar alguno de ellos; ya que con la construcción de franjas y las reforestaciones se logra iniciar la recuperación de la biomasa forestal casi desde el primer año posterior a la extracción, y los turnos en su programa de manejo son de 40 a 60 años. Aunado a esto, se debe tener en cuenta que del total de madera que se aprovecha, casi la mitad sigue almacenada en productos que retienen el carbono por cuando menos una década (Profft et al., 2009); mientras que las ramas y hojas permanecen en el bosque para incorporarse como materia orgánica (Post et al. 2012).

Most of the requirements to operate carbon projects are met by Ixtlán, since it offers safe land tenure, local governance, forest culture, organizational and business capacity, as well as willingness to experiment and innovate forest management actions (Canadell and Raupach, 2008; Bray, 2010; Mathews, 2010, CCMSS, 2014). This community’s participative model for directing the management effectively can also be used to monitor, register and verify the carbon stocks, thereby not only contributing to improve the local technical capacity but also making it possible to attain relatively low costs (McCall, 2011; Skutsch and McCall, 2012; Edward et al., 2014).

En Ixtlán se cumplen gran parte de los requerimientos para operar proyectos de carbono, ya que ofrece seguridad en tenencia de la tierra, gobernanza local, cultura forestal, capacidad organizativa y empresarial, así como disposición para experimentar e innovar acciones de manejo en sus bosques (Canadell y Raupach, 2008; Bray, 2010; Mathews, 2010,

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Pacheco-Aquino et al., Estimación del carbono arbóreo en el área de manejo...

CCMSS, 2014). Este modelo participativo de la comunidad para orientar de manera eficiente el manejo también podría abarcar el monitoreo, registro y verificación del carbono, lo cual no solo ayudaría a mejorar la capacidad técnica local, sino hacerlo a costos relativamente bajos (McCall, 2011; Skutsch y McCall 2012; Edward et al. 2014).

Based on the price of 10 dollars per ton of CO2e handled by the voluntary market (Lobos et al., 2005; Bray, 2012), and on the carbon sequestration potential of the FMA (8 996.75 ha) of Ixtlán, valued in 58 577.24 tons of CO2e year-1, the community would thereby obtain an additional income which might not surpass its annual income from the sale of wood but would enable it to invest in improving its forest management further; such income might, for instance, cover the costs of implementing the use of aerial cables to transport lumber from sites that are difficult to access or where roads may induce erosion.

Si se toma como referente el precio de 10 dólares la tonelada de CO2e, que se maneja en el mercado voluntario (Lobos et al., 2005; Bray, 2012), y que en Ixtlán se tiene un potencial de captura de carbono de 58 577.24 toneladas de CO2e año-1 en el AMF (8 996.75 ha), la comunidad podría tener ingresos adicionales que quizá no superan el ingreso anual por la venta de madera, pero les permitiría invertir en mejorar, aún más, el manejo forestal que realiza; por ejemplo, cubrir el costo de implementar el uso de cables aéreos para transportar madera de sitios con accesos difíciles, o donde los caminos inducen la erosión.

Conclusions The methodology used for the quantification of carbon in the forest management area (FMA) of the community of Ixtlán was relatively simple and rapid and was based on the information on timber exploitation made available by the forest management program. Although this approach has certain limitations, e.g. it underestimates the carbon content of the forest as it considers only the biomass of pine and oak tree stems, it allows a first quantitative estimation, an indication that the FMA maintains a significant carbon storage, has a potential for carbon sequestration, and allows the recovery, one year after the logging, of a part of the carbon removed along with the extracted lumber. The resulting estimated magnitudes agreed with the values quoted for other pine-oak forests of Mexico.

Conclusiones La aproximación metodológica para cuantificar el carbono del área de manejo forestal (AMF) de la comunidad de Ixtlán, fue relativamente sencilla, rápida y se basó en información disponible en el programa de manejo forestal para el aprovechamiento maderable. Aunque tiene limitaciones, porque subestima el contenido de carbono del bosque al considerar solo la biomasa de troncos de pinos y encinos, permite generar una primera estimación cuantitativa, la cual indica que el AMF mantiene un importante almacén de carbono, tiene potencial para su captura y que parte del carbono removido con la madera extraída se empieza a recuperar desde el primer año, posterior a la extracción. Las estimaciones resultantes correspondieron, en orden de magnitud, con los valores citados para otros bosques de pino-encino de México.

This information may serve as a baseline for the community of Ixtlán to develop a carbon project while it continues to produce timber. The sale of sequestered carbon is an incentive for the community to maintain and improve its forest management, receive training and become involved in carbon monitoring, without sacrificing its economic, social or environmental goals. The study approach could be implemented in communities in the vicinity of Ixtlán and even in other community forests with forest management programs across the country.

Esta información podría servir de línea base para que la comunidad de Ixtlán, a la par que continua con la producción de madera, desarrolle un proyecto de carbono. La venta del carbono capturado es un incentivo para que la comunidad, sin sacrificar metas económicas, sociales o ambientales continúe y mejore el manejo forestal, se capacite y se involucre en el monitoreo del carbono. La aproximación del estudio podría implementarse en comunidades aledañas a Ixtlán, e incluso en otros bosques comunitarios del país que cuenten con programas de manejo forestal.

Conflict of interests The authors declare no conflict of interests.

Contribution by author Guadalupe Pacheco-Aquino: compilation of the data base, information analysis, writing, review and correction of the manuscript; Elvira Durán Medina: design, execution, study analysis, writing, review and correction of the manuscript; José Antonio Benjamín Ordóñez-Díaz: data analysis and writing of the manuscript.

Conflicto de intereses Los autores declaran no tener conflicto de intereses.

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Contribución por autor

Acknowledgements

Guadalupe Pacheco-Aquino: recopilación de la base de datos, análisis de la información, redacción, revisión y corrección del manuscrito; Elvira Durán Medina: diseño, ejecución, análisis de estudio, redacción, revisión y corrección del escrito; José Antonio Benjamín Ordóñez-Díaz: análisis de datos y redacción del manuscrito.

The authors wish to express their gratitude to Conacyt for the grant awarded to the first author, to IPN (project SIP-2013-1162, and PIFI scholarship) and to the UCMEXUS-Conacyt program (Grant: CN-11-535) for supporting the field work, and to the community of Ixtlán for making information available for this study. To Dr. María de Jesús Ordóñez and biologist Itsel Fernanda Jiménez, for endorsing the carbon estimations, and to Dr. David B. Bray and two anonymous arbiters, for their valuable comments, which contributed to the enhancement of the manuscript.

Agradecimientos Al Conacyt por la beca otorgada al primer autor, al IPN (proyecto SIP-20131162, y beca PIFI) y al programa UCMEXUS-Conacyt (Grant: CN-11-535) por apoyar los trabajos de campo; a la comunidad de Ixtlán por permitirnos disponer de información para el estudio. A la Dra. María de Jesús Ordoñez y la Biol. Itsel Fernanda Jiménez por apoyar con las estimaciones de carbono y al Dr. David B. Bray y dos árbitros anónimos por sus valiosos comentarios que ayudaron a mejorar el manuscrito.

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CONSEJO ARBITRAL Argentina Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria.- M.Sc. Leonel Harrand Museo Argentino de Ciencias Naturales.- Dra. Ana María Faggi Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas (Iadiza).- Dr. Eduardo Martínez Carretero

Canadá Universitè Laval, Québec.- Ph. D. Roger Hernández

Cuba Instituto de Investigaciones Fundamentales en Agricultura Tropical.- Dra. Amelia Capote Rodríguez Unión Nacional de Escritores y Artistas de Cuba.- Dra. Raquel Carreras Rivery

Chile Universidad del Bío Bío.- Dr. Rubén Andrés Ananias Abuter

España CIFOR-INIA.- Dr. Eduardo López Senespleda, Dr. Gregorio Montero González, Dr. Sven Mutke Regneri Fundación CEAM.- Dra. María José Sánz Sánchez Universidad de Oviedo.- Dr. Elías Afif Khouri Universidad Politécnica de Madrid.- Dr. Alfredo Blanco Andray, Dr. Luis Gil Sánchez, Dr. Alfonso San Miguel-Ayanz, Dr. Eduardo Tolosana, Dr. Santiago Vignote Peña

Estados Unidos de América New Mexico State University.- Ph.D. John G. Mexal Northern Arizona University .- Ph.D. Peter Z. Fulé University of Colorado at Denver.- Ph.D. Rafael Moreno Sánchez University of Florida.- Ph.D. Francisco Javier Escobedo Montoya United States Department of Agriculture, Forest Service.- Dr. Mark E. Fenn, Dr. Carlos Rodriguez Franco

Italia International Plant Genetic Resources Institute.- Dra. Laura K. Snook

México .Asociación Mexicana de Arboricultura.- Dr. Daniel Rivas Torres. Benemérita Universidad Autónoma de Puebla.- Dr. José F. Conrado Parraguirre Lezama. Centro de Investigación Científica de Yucatán, A.C. Dra. Luz María del Carmen Calvo Irabién Ph.D. José Luis Hernández Stefanoni Centro de Investigación y Docencia Económicas.- Dr. Alejandro José López-Feldman Centrogeo / Conacyt.- Dra. Alejandra López Caloca. Colegio de la Frontera Sur.- Dr. Bernardus H. J. de Jong, Dr. Mario González Espinosa, Ph.D. Jorge E. Macías Sámano, Dr. Neptalí Ramírez Marcial, Dr. Cristian Tovilla Hernández, Dr. Henricus Franciscus M. Vester Colegio de Postgraduados.- Dr. Arnulfo Aldrete, Dr. Dionicio Alvarado Rosales, Dr. Víctor M. Cetina Alcalá, Dra. Ma. de Lourdes de la Isla de Bauer, Dr. Héctor M. de los Santos Posadas, Dr. Armando Equihua Martínez, Dr. Ronald Ferrara-Cerrato, Dr. Edmundo García Moya, Dr. Manuel de Jesús González Guillén, Dr. Jesús Jasso Mata, Dr. Lauro López Mata, Dr. Javier López Upton, Dr. Martín Alfonso Mendoza Briseño, Dr. Antonio Trinidad Santos, Dr. Juan Ignacio Valdés Hernández, Dr. José René Valdez Lazalde, Dr. J. Jesús Vargas Hernández, Dra. Heike Dora M. Vibrans Lindemann El Colegio de México.- Dra. María Perevochtchikova

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El Colegio de Tlaxcala, A.C..- M.C. Noé Santacruz García Instituto de Ecología, A. C..- Dr. Pedro Guillermo Ángeles Álvarez, Dr. Ismael Raúl López Moreno Instituto Politécnico Nacional.- Dr. Alejandro Daniel Camacho Vera, Ph.D. José de Jesús Návar Cháidez, M.C. D. Leonor Quiroz García, Ph.D. Sadoth Sandoval Torres Servicios Ambientales y Cambio Climático, A. C.-.- Dr. José A. Benjamín Ordoñez Díaz Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro.- Dr. Eladio Heriberto Cornejo Oviedo, M.C. Salvador Valencia Manzo Universidad Autónoma Chapingo.- M.C. Beatriz Cecilia Aguilar Valdez, M.C. Baldemar Arteaga Martínez, Dra. Emma Estrada Martínez, M.C. Mario Fuentes Salinas, M.C. Enrique Guízar Nolazco, Dra. María Isabel Palacios Rangel, Dr. Hugo Ramírez Maldonado, Dr. Dante Arturo Rodríguez Trejo, Dr. Leonardo Sánchez Rojas, Dr. Enrique Serrano Gálvez, Dra. Ernestina Valadez Moctezuma, Dra. María Isabel Palacios Rangel Universidad Autónoma de Baja California Sur.- Dr. José Antonio Martínez de la Torre Universidad Autónoma de Chihuahua.- Ph.D. Concepción Luján Álvarez, Ph.D. Jesús Miguel Olivas García Universidad Autónoma de Guadalajara.- Dr. Mauricio Alcocer Ruthling Universidad Autónoma de Nuevo León .- Dr. Glafiro J. Alanís Flores, Dr. Enrique Jurado Ybarra, Dr. José Guadalupe Marmolejo Monsiváis, Dr. Eduardo Javier Treviño Garza Universidad Autónoma de Querétaro.- Dr. Luis Gerardo Hernández Sandoval Universidad Autónoma de San Luis Potosí.- M.C. Carlos Arturo Aguirre Salado Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo.- Dra. Ana Laura López Escamilla, Dr. Ángel Moreno Fuentes Universidad Autónoma del Estado de México.- Dr. Darío Ibarra Zavala, Dr. Armando Burgos-Solorio Universidad Autónoma Indígena de México.- Dra. Hilda Susana Azpiroz Rivero Universidad Autónoma Metropolitana.- Dr. Héctor Castillo Juárez, Dra. Carmen de la Paz Pérez Olvera Universidad de Guadalajara.- Dr. Luis Ramón Bravo García, Dr. Ezequiel Delgado Fourné, Dr. Francisco Javier Fuentes Talavera, Dra. María Guadalupe Lomelí Ramírez, M.C. Roberto Novelo González, Dr. Rubén Sanjuán Dueñas Universidad del Mar.- M.C. Verónica Ortega Baranda Universidad Juárez del Estado de Durango.-Dr. Javier Leonardo Bretado Velázquez, Dr. Hermes Alejandro Castellanos Bocaz, Dr. José Javier Corral Rivas, Ph.D. José Ciro Hernández Díaz, Dr. Marín Pompa, García, Dr. José Ángel Prieto Ruíz Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.- Dr. José Cruz de León, M.C. Marco Antonio Herrera Ferreyra, Dr. Alejandro Martínez Palacios, Dr. José Guadalupe Rutiaga Quiñones, Dr. David Zavala Zavala Universidad Nacional Autónoma de México.- Dra. María del Consuelo Bonfil Sanders, Dr. Humberto Bravo Álvarez, Dra. Eliane Ceccón, Dr. Joaquín Cifuentes Blanco, Dr. Abisaí Josué García Mendoza, Dr. Roberto Garibay Orijel, Dr. Julio Alberto Lemos Espinal, Dr. Daniel Piñero Dalmau, Dr. Américo Saldívar Valdés, Dra. Teresa Terrazas Salgado, M.C. Verónica del Pilar Reyero Hernández, Dra. Ana Laura Wegier Briuolo Universidad Veracruzana.- Dr. Lázaro Rafael Sánchez Velásquez Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias.- Dr. Miguel Acosta Mireles, Dr. Juan de Dios Benavides Solorio, Dr. Fernando Carrillo Anzures, Dr. Carlos Román Castillo Martínez, Dr. José Gilberto Chávez León, Dr. José Germán Flores Garnica, M.C. Antonio González Hernández, Dr. Vidal Guerra de la Cruz, Dr. José Amador Honorato Salazar, Dr. Fabián Islas Gutiérrez, Dr. Emiliano Loeza Kuk, M.C. José Francisco López Toledo, Dr. Martín Martínez Salvador, Dra. Aixchel Maya Martínez, Dr. José Isidro Melchor Marroquín, M.C. Carlos Mallén Rivera, Dr. Ramiro Pérez Miranda, Dr. Guillermo Sánchez Martínez, Dr. Erasto Domingo Sotelo Ruiz, Dr. Arturo Gerardo Valles Gándara, Dr. José Villanueva Díaz, M.C. Eulalia Edith Villavicencio Gutiérrez. Dr. Fernando Carrillo Anzures, Dr. Francisco Becerra Luna, M.C. Georgel Moctezuma López, M.C. Francisco Moreno Sánchez M.C. Martín Enrique Romero Sánchez, Dr. Juan Carlos Tamarit Urias, M.C. Efraín Velasco Bautista Consultores Privados.- Dr. Gustavo Cruz Bello, M.C. Juan Islas Gutiérrez, M.Sc. Rosalía A. Cuevas Rangel, Dra. Teresita del Niño Jesús Marín Hernández

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