Cultivo energético de olmo de Siberia (Ulmus pumila L.) en corta rotación: producción de biomasa y efectos medioambientales
- Autores: María de la Cruz Amorós Serrano
- Directores de la Tesis: Pedro Vicente Mauri Ablanque (dir. tes.), María Dolores Curt (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Alcalá ( España ) en 2022
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Luis Saúl Esteban Pascual (presid.), Teresa Bardaji Azcárate (secret.), Pedro Luis Aguado Cortijo (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencias por la Universidad de Alcalá
- Materias:
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- Resumen
- español
En esta Tesis Doctoral se estudia el comportamiento del olmo de Siberia (Ulmus pumila L.) como cultivo energético leñoso en corta rotación en Alcalá de Henares (zona centro de España). Se abordaron cuatro líneas de trabajo principales.
i) Fenología de U. pumila en relación con el sistema de cultivo donde se estableció la fenología completa según la escala BBCH bajo dos sistemas de manejo y tres densidades de plantación. Se demostró que la fenología vegetativa y reproductiva de esta especie está muy influenciada por el sistema de gestión en corta rotación. Se determinó que el riesgo de invasión que podría derivar de esta especie alóctona en España se reduce cuando el cultivo está gestionado con las condiciones estudiadas y siempre que se sigan estas recomendaciones.
ii) Propagación vegetativa de ejemplares seleccionados fenotípicamente para el establecimiento de plantaciones clonales. Se mostró que el pretratamiento con el ácido indolbutírico (AIB), la selección de un buen material vegetal, y la humedad del sustrato son claves para poder tener éxito en el enraizado. Se determinó las concentraciones óptimas de AIB (1000 y 6000 ppm). En el estaquillado directo en campo se tuvieron tasas de enraizamiento incluso mayores que en los ensayos controlados. En el ensayo de estaquillado para determinar el efecto de la dosis y el tipo de riego se demostró que es posible conseguir tasas de enraizamiento cercanas al 100% cuando las condiciones hídricas no son limitantes y que, con riego por capilaridad, un clon seleccionado y un riego medio de 3.3 mm/día, permite conseguir estaquillas enraizadas de gran calidad.
iii) Caracterización de plantaciones clonales para producción de biomasa, derivadas de la propagación vegetativa, donde se estudiaron diferentes parámetros de crecimiento, productividad y propiedades de la biomasa. Se evidenció la importancia del efecto genotípico sobre estos parámetros, y se confirmó que es posible obtener clones seleccionados para la producción de biomasa, que tengan altos rendimientos y buena calidad de biomasa.
iv) En los efectos sobre el medioambiente, se valoró el efecto del cultivo en corta rotación y larga duración sobre propiedades del suelo. Se confirmó que este sistema de cultivo no perjudica las propiedades del suelo, y se demostró el efecto beneficioso del cultivo sobre el contenido en materia orgánica, con el transcurso de los años. También se estudió la composición de la fauna asociada a este cultivo; se evidenció la presencia de diversos mamíferos, y de una amplia variedad de aves, que utilizaban el cultivo de diversas maneras. Se concluyó que el cultivo de U. pumila, en las condiciones estudiadas, puede resultar beneficioso para la fauna y contribuir a conservar la biodiversidad, ofreciendo un espacio multifuncional para las especies animales.
En conclusión, en las condiciones edafoclimáticas del centro de España el cultivo en corta rotación del olmo de Siberia es una buena opción para la producción de biomasa en las condiciones estudiadas, constatando que siguiendo las indicaciones dadas para su cultivo se reduce el riesgo de invasión, que es posible desarrollar clones seleccionados para la producción de biomasa, y que el sistema de cultivo propuesto para U. pumila ayuda a la conservación de los suelos y de la biodiversidad asociada.
- English
In this PhD work the performance of Siberian elm (Ulmus pumila L.) as a short-rotation woody crop is studied in Alcalá de Henares (center of Spain). Four principal research lines were addressed: i) the phenology of U. pumila in relation to the management system, ii) the vegetative propagation by cuttings of phenotypically-selected trees aiming at clonal plantations, iii) the characterization of clonal plantations for biomass production, and iv) the effects of this crop system on soil properties and on associated fauna composition.
In the first research line, the phenology of U. pumila were established according to the BBCH scale under two management systems and three plant densities. Evidence was provided that vegetative and reproductive phenology of U. pumila is greatly influenced by the short rotation management system. It was concluded that short rotation coppice with high plant densities, winter harvesting and 2-year rotation reduces the risk of invasion of this alien species in Spain, provided that these recommendations are strictly followed.
Studies of vegetative propagation of phenotypically selected trees by cuttings showed that pre-treatment with growth hormones (indole butyric acid, IBA), selection of plant material, and moisture in the rooting medium are key factors to succeed in rooting. Best IBA concentrations were in the range of 1000 to 6000 ppm, depending on tree genotype.
In all, 32 selected trees were tested for vegetative propagation; best results were obtained for clone number 3 and clone number 18. Trials in open field yielded even better results than those in controlled conditions. Pot trials under protecting cover designed for the study of the effect of dose and type of irrigation, showed that frequent irrigation is essential for cuttings rooting; results showed that 100% rooting can be achieved under non-limiting conditions. Capillary irrigation, selected plant material and 3.3 mm irrigation per day allow obtaining rooted cuttings of good quality, with long and abundant roots.
Clonal plantations developed from the trials of vegetative propagation were studied for biomass production. Results highlighted the effect of genotype on the studied parameters of growth, biomass production and ash content. The hypothesis that clones specifically selected for biomass production, with good yields in biomass and adequate biomass properties, and with low crop inputs can be developed was confirmed. From the pool of tested clones, clone number 30 and clone number 18 stood out as the clones with better aptitude as short rotation crops.
Concerning the environmental effects of Siberian elm short rotation crop, apart from the risk of invasion, the effect on soil properties was assessed in a long-term trial. The hypothesis that this cultivation system is not detrimental to soil properties was confirmed; evidence was provided that soil content in organic matter improves in the long term. The composition of fauna associated to this crop was studied as well.
Mammals of various sizes, and a wide variety of bird species were recorded, which used this crop for different purposes. It was concluded that the design in two crop sheets with alternate 2-year rotation can be beneficial to fauna and contribute to biodiversity conservation, acting as a multifunctional space for animal species.
To conclude, in the edapho-climatic conditions of central Spain short rotation coppice of Siberian elm is a good option for biomass production, noting that the recommendations arising from this work are followed to avoid the risk of invasion, clone selection for biomass production is approachable, and the proposed crop system of U.
pumila helps to soil conservation and to biodiversity protection.
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