Revegetación de campos agrícolas abandonados en ambientes mediterráneos continentales
- Autores: Bárbara Cuesta Poveda
- Directores de la Tesis: José María Rey Benayas (dir. tes.), Pedro Villar Salvador (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Victoriano Ramón Vallejo Calzada (presid.), Miguel Ángel de Zavala Gironés (secret.), Jorge Castro Gutiérrez (voc.), Jordi Cortina Segarra (voc.), Juan Antonio Oliet Palá (voc.)
- Materias:
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- Resumen
- español
Esta Tesis aborda un conjunto de procesos y técnicas para comprender y mejorar, respectivamente, la revegetación de campos agrícolas abandonados en ambientes mediterráneos continentales. Los objetivos específicos fueron: a) estudiar los mecanismos que explican por qué los plantones de gran tamaño y concentración de nitrógeno (N) (fenotipos productivos) se establecen mejor que los plantones con los atributos contrarios (fenotipos xeromorfos) en repoblaciones forestales en ambientes mediterráneos ; b) analizar la interacción entre los atributos funcionales de los plantones con el nivel de estrés del ambiente de plantación; c) evaluar la utilidad de Retama sphaerocarpa como arbusto nodriza en proyectos de revegetación, analizando la facilitación tanto directa como indirecta sobre plantones de Quercus ilex; d) conocer cómo la interrupción del manejo aplicado durante la fase de establecimiento influye en el funcionamiento futuro de los individuos de Q. ilex; y e) conocer los efectos que la revegetación tiene en las propiedades químicas del suelo. Para ello se llevaron a cabo varios experimentos y un estudio observacional en el centro de España en los que se examinó 1) la supervivencia, crecimiento y fisiología de plantones de Q. ilex y Pinus halepensis Mill. de tamaño y estado nutricional contrastados plantados en dos ambientes de diferente estrés hídrico; 2) el efecto del tamaño de la planta y de la concentración de N en el desarrollo radical y su interferencia con la elongación aérea en plantones de P. halepensis; 3) el efecto que R. sphaerocarpa y la vegetación herbácea tienen en la supervivencia, crecimiento y respuesta fisiológica de plantones de Q. ilex; 4) la supervivencia, crecimiento y producción de semillas en individuos de Q. ilex de 14 años de edad, comparando los efectos directos del manejo previo (sombra artificial y riego estival) con los efectos indirectos a través de la competencia intraespecífica y los compromisos del reparto de recursos entre distintas funciones básicas de las plantas; y 5) la variación en el pH, concentración de macronutrientes y la tasa de nitrificación y amonificación en el suelo en escenarios contrastados de restauración activa y pasiva de la vegetación. Los plantones de P. halepensis grandes y con gran concentración de N presentaron mayor supervivencia y crecimiento que los plantones pequeños, independientemente de la concentración de N en sus tejidos. Ello se asocia con un mayor crecimiento radical, intercambio gaseoso y uso del N en los plantones grandes que en los pequeños. El tamaño del plantón tuvo un efecto mayor en su establecimiento en el campo que la concentración de N en P. halepensis. El crecimiento radical interfirió el crecimiento aéreo en P. halepensis, pero este efecto sólo se observó en los plantones más pequeños. En Q. ilex no se observaron diferencias de establecimiento y funcionamiento entre tipos de planta o éstas fueron muy pequeñas. Retama sphaerocarpa facilitó a Q. ilex, variando la importancia relativa del mecanismo de facilitación con las condiciones climáticas de los años estudiados. La facilitación fue indirecta, mediante la reducción de la capacidad competitiva de la comunidad herbácea, en el año de primavera seca. En cambio, la facilitación fue predominantemente directa, mediante la reducción de la radiación y la temperatura bajo su dosel, en el año de primavera húmeda y verano seco. No todos los individuos de Q. ilex respondieron de la misma forma a la facilitación ya que benefició a los plantones pequeños pero no a los grandes. El crecimiento y la producción de bellotas en el presente de individuos de Q. ilex de 14 años de edad fue, en parte, determinado por el ambiente pasado (manejo inicial), tanto por el efecto directo del manejo como por los efectos indirectos a través de la competencia intraespecífica y de la reproducción de los individuos. No se observaron compromisos en la asignación de recursos entre el crecimiento aéreo y el radical, ni entre el crecimiento y la supervivencia, pero sí entre el crecimiento y la producción de bellotas, aunque esto sólo ocurrió en los individuos relativamente grandes cuyo dosel era mayor de 2 m3. El efecto de la plantación de estos individuos y de la restauración pasiva en las propiedades químicas del suelo después de 13 años fue muy pequeño. La concentración de amonio y la disponibilidad de N mineral en el suelo fue mayor en las parcelas restauradas de forma activa que en las parcelas restauradas de forma pasiva. Los resultados obtenidos en esta Tesis Doctoral mejoran nuestra compresión de los procesos subyacentes al establecimiento de árboles en un proyecto de revegetación, lo que puede ser de gran importancia en la restauración de tierras agrícolas abandonadas en paisajes mediterráneos y otras regiones secas del planeta.
- English
This PhD thesis investigates processes and techniques to understand and improve, respectively, the revegetation of abandoned croplands in Mediterranean continental environments. Specific aims were: a) to study the mechanisms that explain why large and high nitrogen (N) concentration seedlings (productive phenotypes) establish better than seedlings with the opposite traits (xeromorphic phenotypes) in Mediterranean reforestations; b) to analyse the interaction between seedling functional traits and environmental stress; c) to evaluate the use of Retama sphaerocarpa as nurse shrub in revegetation projects, analysing both direct and indirect facilitation of Quercus ilex seedlings; d) to examine how the interruption of the management applied during seedling establishment affects future performance of Q. ilex individuals; and e) to identify the effects of revegetation on soil chemical properties. We carried out four experiments and one observational study in the centre of Spain to examine: 1) survival, growth and physiological response of Q. ilex and Pinus halepensis Mill. seedlings of different size and N concentration planted in two contrasting water stressed environments; 2) effects of seedling size and N concentration on root growth and its interference with aerial elongation in P. halepensis seedlings; 3) R. sphaerocarpa and herb effects on survival, growth and physiological response of Q. ilex seedlings; 4) survival, growth and acorn production in a 14 year-old Q. ilex individuals, to compare direct effects of previous management (artificial shading and summer irrigation) and indirect effects through intraespecific competition and resource allocation to plant basic functions; and 5) soil variation in pH, macronutrient concentration, and nitrification and ammonification rates in contrasting scenarios of passive and active restoration. Large seedlings of P. halepensis with high N concentration had higher survival and growth than small seedlings, independently of tissue N concentration. This was attributed to higher root growth, gas exchange and N use in large seedlings compared to small seedlings. Size effect on seedling establishment was higher than N concentration effect. Root and shoot growth interfered in P. halepensis, but only in smaller seedlings. In Q. ilex, there were no establishment and physiological differences among seedling phenotypes or they were marginal. Retama sphaerocarpa facilitated Q. ilex, but the relative importance of the facilitation mechanism varied with the climatic conditions of the studied years. Indirect facilitation by release of herb competition under nurse shrubs occurred in the year with dry spring. By contrast, direct facilitation mediated by microclimate amelioration occurred in the year with humid spring and dry summer. Q. ilex seedlings responded differently to facilitation, since small seedlings but not large seedlings were benefited. Current growth and acorn production in 14 year-old Q. ilex individuals was, in part, determined by previous environment (initial management), due to both direct effects of management and indirect effects through intraespecific competition and acorn production. There were no trade-offs in resource allocation either between root and shoot growth or between growth and survival, but there was a trade-off between growth and acorn production that was only noticeable in individuals with canopy higher than 2 m3. Active restoration through Q. ilex plantation and passive restoration had low and similar effects on soil chemical properties after 13 years. Actively restored plots had higher ammonium concentration and mineral N availability than passively restored plots. The results of this PhD thesis improve our understanding of processes related to tree establishment in revegetation projects, which can be important for abandoned cropland restoration in Mediterranean environments and other dry systems of the world.
- español
