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REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS FORESTALESAntes Ciencia Forestal en México
ISSN: 2007-1132
M.C. Carlos Mallén Rivera EDITOR EN JEFE
Dr. Victor Javier Arriola Padilla SECRETARIO TÉCNICO
Dra. Cecilia Nieto de Pascual Pola M.C. Marisela C. Zamora MartínezCOORDINADORA EDITORIAL CURADORA DE PUBLICACIÓN
CONSEJO CONSULTIVO INTERNACIONAL
Dr. Celedonio Aguirre Bravo.- Forest Service, United States Department of Agriculture. Estados Unidos de NorteaméricaDra. Amelia Capote Rodríguez.- Instituto de Investigaciones Fundamentales en Agricultura Tropical. La Habana, Cuba
Dr. Carlos Rodriguez Franco.- US Forest Service Research and Development. Estados Unidos de NorteaméricaIng. 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. Salvador Fernández Rivera.- Coordinación de Investigación, Innovación y Vinculación, INIFAPDr. Miguel Caballero Deloya.- Fundador de la Revista Ciencia Forestal en México
Dr. Oscar Alberto Aguirre Calderón.- Facultad de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma de Nuevo LeónDr. Carlos Héctor Ávila Bello.- Vicerrectoría, Universidad Veracruzana
Dr. Francisco Becerra Luna, Centro de Investigación Regional – Centro, INIFAPDr. Robert Bye Boetler.- Jardín Botánico, Instituto de Biología, Universidad Nacional Autónoma de México
Dra. Amparo Borja de la Rosa.- División de Ciencias Forestales, Universidad Autónoma ChapingoDra. Patricia Koleff Osorio.- Comisión Nacional para el Conocimiento y Uso de la Biodiversidad
Ing. Francisco Javier Musálem López.- Academia Nacional de Ciencias ForestalesDr. Juan Bautista Rentería Ánima.- Dirección de Soporte Forestal, INIFAP
Dra. María Valdés Ramírez.- Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico NacionalDr. Alejandro Velázquez Martínez.- Especialidad Forestal, Colegio de Postgraduados
La Revista Mexicana de Ciencias Forestales 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.
La 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) y en la Scientific Electronic Library Online (SciELO-México).
La Revista Mexicana de Ciencias Forestales Volumen 2, Número 7, septiembre-octubre 2011, 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, [email protected]. Distribuida por el Centro Nacional de Investigación Disciplinaria en Conservación y Mejoramiento de Ecosistemas Forestales (CENID-COMEF). Editor Responsable. Carlos Mallén Rivera. 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. Impreso por: Proveedora Editorial Gráfica S. A. de C.V., Oriente 172 No. 222, Col. Moctezuma, 2da. Sección, C.P. 15530, México, D. F. Este número se terminó de imprimir el 17 de octubre de 2011, con un tiraje de 1,000 ejemplares.
Portada: Roberto Pedraza (2011). “Pseudotsugas y niebla”. 1er lugar del certamen fotográfico que con motivo del Año Internacional de los Bosques convocó el INIFAP.
REVISTA MEXICANA DE CIENCIAS FORESTALES
Vol. 2 Núm. 7 septiembre - octubre 2011
CONTENIDO
Página
EDITORIAL
ARTÍCULOS
EVALUACIÓN FINANCIERA DE PLANTACIONES FORESTALES DE CAOBA EN QUINTANA ROOFINANCIAL ASSESSMENT OF MAHOGANY FOREST PLANTATIONS IN QUINTANA ROO STATEXavier García Cuevas, Bartolo Rodríguez Santiago y Juan Islas Gutiérrez
CRECIMIENTO DE DIÁMETRO Y ALTURA DE UNA PLANTACIÓN MIXTA DE ESPECIES TROPICALESEN VERACRUZDIAMETER AND HEIGHT GROWTH OF A MIXED PLANTATION WITH TROPICAL SPECIES IN VERACRUZ STATEEdgar Hernández Máximo, José Luis López Ayala y Vicente Sánchez Monsalvo
INFLUENCIA DE LOS NUDOS SOBRE LA RESISTENCIA EN FLEXIÓN ESTÁTICA EN MADERA DETAMAÑO ESTRUCTURALEFFECT OF KNOTS ON THE BENDING STRENGTH OF PINE WOOD FOR STRUCTURAL USERaymundo Dávalos-Sotelo y Víctor Rubén Ordóñez Candelaria
EXPERIENCIA ORGANIZATIVA PARA LA REFORESTACIÓN CON Pinus oaxacana Mirov.EN SUELOS DEGRADADOS DE LA MIXTECA OAXAQUEÑAORGANIZATION EXPERIENCE FOR A Pinus oaxacana Mirov REFORESTATION IN DEGRADED SOILS OF THEOAXACAN MIXTECAAlejandro Ramírez López, Hermilio Navarro Garza , Antonia Pérez Olvera y Víctor Manuel Cetina Alcalá
VARIACIÓN RADIAL DE LA DENSIDAD BÁSICA EN Pinus patula Schltdl. et Cham. DE TRES LOCALIDADESEN HIDALGO
RADIAL VARIATION OF BASIC DENSITY IN Pinus patula Schltdl. et Cham. IN THREE LOCATIONS FROM HIDALGO STATEJosé Rodolfo Goche Télles , Alejandro Velázquez Martínez, Amparo Borja de la Rosa, Juan Capulín Grande yCelina Palacios Mendoza
Pinus halepensis Mill. COMO INDICADOR DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN UNA ZONAINDUSTRIAL URBANAPinus halepensis Mill. AS ENVIRONMENTAL POLLUTION INDICATOR IN AN URBAN INDUSTRIAL ZONEFernando Rafael Astorga Bustillos , Manuel Sosa Cerecedo, Eduardo Florencio Herrera Peraza, Myriam Verónica Moreno López, Melitón Tena Vega y Alfredo Campos Trujillo
PROPAGACIÓN Y MICORRIZACIÓN DE PLANTAS NATIVAS CON POTENCIAL PARA RESTAURACIÓNDE SUELOSPROPAGATION AND MYCORRHIZATION OF NATIVE PLANTS WITH SOIL RESTORATION POTENTIALLaura Hernández-Cuevas , Vidal Guerra-De la Cruz, Guadalupe Santiago-Martínez y Porfirio Cuatlal-Cuahutencos
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EVALUACIÓN ECONÓMICA DE UN SECADOR SOLAR PARA MADERAECONOMIC ASSESSMENT OF A WOOD SOLAR DRYERJuan Quintanar Olguín, Martha Elena Fuentes López y Juan Carlos Tamarit Urías
CONSEJO ARBITRAL
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Editorial
La posibilidad de construir un foro de expresión intelectual siempre debe ser alentada
y sostenida, en primera instancia, por los propios actores que merecen atención por
sus ideas, descubrimientos y reflexiones. Y cuando este espacio de manifestación
implica la comunicación científica, sobre todo de los temas más urgentes para
la conservación y aprovechamiento del entorno natural, obliga a los más altos
estándares de excelencia ante la academia; a la cual, la sociedad, le exige
productos derivados de los últimos avances de la investigación. Por su parte, los
científicos requieren de la difusión y confrontación de sus resultados para converger e
influir en nuevos estudios, es decir, el proceso dialéctico de la ciencia.
Las revistas científicas son una extensión del laboratorio, el aula y las incursiones en la naturaleza. La construcción del saber
concluye al trasmitirse, y más allá, cuando rinde sus frutos en la industria, la producción o las normas que rigen el comportamiento
de las personas, por ejemplo, a través de las leyes y las normas. También, a partir del conocimiento, tenemos la posibilidad de
cambiar el rumbo de los acontecimientos –y el propio destino humano- mediante la aplicación del inmenso acervo de datos que los
investigadores han obtenido. La sociedad como en ningún momento de su proceso civilizatorio rige su opinión y actúa
con base en conocimientos científicos. Las tradiciones y los saberes ancestrales permutan en una dinámica conversión de pruebas
y evidencias, (miles de hombres y mujeres de ciencia arriesgaron su vida por ello), ahora advertimos los peligros de nuestra propia
“huella ecológica” gracias a los datos duros que se nos proporcionan. La ciencia está en la vox populi, configura su criterio y orienta
la opinión. Diversas percepciones han sido puestas en el lugar de meros prejuicios, cuya antigüedad y obsolescencia las hace no
solo piezas de museo sino carentes de cualquier valor ante la sociedad de la información y cada vez más sectores de
esta. De hecho, el poner en tela de duda aspectos como el cambio climático global, ya solo no es considerado de una absoluta
ignorancia, es de suyo peligroso e indolente, ante las empresas que deben de arremeterse para mitigar sus efectos.
Como en ningún otro momento de la humanidad, la explosión de la ciencia alcanza a todas las naciones. Se calcula, a groso modo,
que la gran mayoría de los científicos que han existido en toda la historia, están vivos y activos. Los diferentes medios de comunicación
científica deben ser garantes de la salvaguarda y divulgación de, literalmente, un mundo de conocimientos. Pero,
particularmente, las revistas constituyen las publicaciones más solventes, ya que su permanencia está basada en su prestigio y
confianza, cimentados estos valores en múltiples esfuerzos y en la suma de recursos, lo que resulta en el mayor de sus activos: la
credibilidad. Un tema urgente de abordar es el de su sustentabilidad.
La comunicación entre editores señala un proceso de maduración y de toma de conciencia de la fragilidad de las revistas y de la
necesidad de enfrentarlo con soluciones realistas y a largo plazo. Las comunidades científicas de Latinoamérica representan, hoy en
día, una apreciable fuente potencial de contribuciones para ellas, pues en dicha región se produce abundante ciencia de calidad, la
cual requiere de canales de difusión, pero estos deben estar al alcance y control de los propios investigadores.
Ana María Cetto y Octavio Alonso, en la introducción a su compilación “Revistas científicas en América Latina” (Fondo de Cultura
Económica, 1999), señalan que las publicaciones científicas latinoamericanas tienen características y objetivos muy
diversos, aunque su reforzamiento exige identificar los principales factores que obstaculizan su desarrollo: el bajo
poder de atracción de artículos de calidad mundial, debido a que los de mayor impacto se exportan. Y agregaríamos, pese a que
el país donde se originó el conocimiento corrió con los gastos, que no son pocos, del proceso de investigación.
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Así mismo, se identifica otra problemática englobada en
aspectos como: el trabajo descuidado de autores y árbitros, el
bajo peso otorgado a estas publicaciones en las evaluaciones
de los investigadores (aún para aquéllas que han sido
calificadas positivamente o incluidos en algún padrón), la
falta de apoyo presupuestal, los altos costos de producción
de las revistas, el mercado limitado y el número reducido de
suscripciones (las propias bibliotecas son reacias a suscribirse),
serios problemas de distribución (lentitud y costo elevado
de envío), la falta de personal y de reconocimiento para el
trabajo editorial (en múltiples ocasiones esta labor recae en un
reducido grupo).
Sin embargo, los editores no se concentran en sus lamentaciones.
Existe un florecimiento de las revistas científicas, mayor
profesionalismo e interés por su modernización. Y en la búsqueda
de soluciones a largo plazo surgen propuestas como emprender
estrategias de reajuste en el proceso editorial, coordinar el
trabajo entre las publicaciones del mismo sector, identificar
nichos específicos en el contexto internacional (en temas de
fortaleza relativa), realizar estudios de mercado (con vista a la
mejor atención de demandas reales y potenciales) y la asociación
de editores para la ejecución de acciones comunes.
El número de revistas que se editan sigue en aumento y la
suscripción a ellas continúa en declive, con ello cada vez es más
difícil la competencia por sobrevivir. Ante esta circunstancia,
los costos y la demanda se vuelven también factores
esenciales; por ello, los editores que pretenden mantener y
aumentar la calidad de sus publicaciones –y es nuestro
caso-; además de aprender a producir buenas revistas han de
formarse en editarlas con eficiencia, publicarlas a un bajo costo
y venderlas bien. Apreciables tareas, estas, sobre todo para
los investigadores que aceptan convertirse en editores, lo cual
implica ser un aceptable administrador.
Si bien, se han abierto las posibilidades hacia la búsqueda
de financiamientos alternos, llegándose a escuchar el
autofinanciamiento como un desiderátum, no se soslaya
la importancia del apoyo gubernamental. Una política de
financiamiento de las revistas científicas, cuando es sostenida,
estable y si por añadidura va acompañada de una política de
transferencia de información, se convierte en el mejor bastión
de sustento para las publicaciones.
La sustentabilidad de las revistas se concibe como la forma
más eficaz de romper el círculo vicioso en que se han visto
inmersas, en el cual los científicos gracias al apoyo de sus
naciones realizan investigaciones y luego le dan la primicia
a las revistas extranjeras, bajo el argumento que publicar en
ellas les confiere mayor prestigio y circulación internacional. Las
revistas latinoamericanas, particularmente las mexicanas, están
trabajando en ello. Está claro que la sustentabilidad no significa
exclusivamente una situación financiera estable, por muy
necesaria que esta sea, también implica el apoyo y valoración
por parte de los organismos de ciencia y tecnología, de
los evaluadores académicos, los editores, árbitros, autores,
distribuidores, bibliotecarios, lectores, servicios de indizado…
todos los que forman parte del engranaje de la publicación
científica. La sustentabilidad es por tanto, a grandes rasgos, una
gestión de política científica y política editorial.
Es preocupante que la mayoría de las revistas científicas
latinoamericana sean débiles en el contexto internacional: casi
transparentes a los ojos del mundo. Escasamente consultadas y
citadas, de poca circulación y se colocan con dificultad en
los índices comerciales. Observadores externos han calificado
a la ciencia latinoamericana como “la ciencia perdida”. Y lejos
de dejar de hacer ciencia, se hace buena ciencia en la región.
México y Latinoamérica poseen características biológicas,
sociales y culturales que le son propias y que, bien
aprovechadas, les confieren ventajas importantes en el
terreno científico. Hay amplios sectores en América Latina cuyas
necesidades de comunicación, información y documentación
científica no están suficientemente atendidas. Tenemos
múltiples y fuertes motivos para cultivar la ciencia regional,
y existe material suficiente – abrumadoramente inédito- para
ser publicado. La conclusión, es otra vez, que se requiere
potenciar y reforzar las revistas: transformarlas como vehículos
reales –alternativos y jamás sin exclusión- de comunicación de
la ciencia que al compartirla se convierte en nuestra ciencia.
Los autores señalan que de las muchas lecciones que pueden
extraerse de los procesos de evaluación de las publicaciones
científicas mexicanas se destaca que su análisis contribuye a un
mejor conocimiento de las revistas, sus problemas y carencias; se
evidencia la necesidad de avanzar en la definición de criterios
propios adecuados para nuestras revistas y nuestro contexto
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científico. Saltan a la vista especificidades de las disciplinas
del conocimiento que deben ser tomadas en cuenta en la
definición y aplicación de criterios e indicadores
diferenciados. En todo el contexto es importante la
participación organizada de los científicos–editores, como
expertos de la edición y conocedores de su problemática y
como el sector afectado; se deben atender las consecuencias
que la evaluación tiene para las revistas que han quedado
excluidas o descalificadas; los registros o catálogos de títulos
seleccionados sirven de referencia para nuestros científicos y
para los evaluadores y analistas de la producción científica. Los
resultados de las evaluaciones sirven de referencia para
los editores en sus esfuerzos por corregir deficiencias, mejorar
y consolidar sus revistas; en lo que se refiere a contenidos y
desempeño; sin embargo, es necesaria la mejora continua de
los procedimientos, en función de las experiencias adquiridas.
Más aun, se considera necesario un conocimiento más
profundo e integral de la realidad de nuestras revistas, de
su calidad, pertinencia, inserción en el contexto internacional,
cobertura y otras características relevantes para que las
decisiones futuras se basen en este conocimiento. Es oportuno
realizar un análisis conjunto de las experiencias nacionales de
evaluación, que permitan avanzar hacia la creación de un
sistema compartido de criterios: tarea especialmente urgente
en las áreas temáticas más vinculadas a las particularidades
de la región latinoamericana.
La publicación no es tan solo un resultado final, pasivo, del
proceso de producción de conocimiento; ejerce, ella misma,
una incidencia fundamental en la evolución de este y en
la estructuración de los campos científicos. Potencialmente es
receptor de los trabajos, está presente en el desarrollo de
los proyectos de investigación; la revista científica puede operar,
entonces, como una articuladora del campo, ya que estimula la
producción misma de conocimientos. Las publicaciones científicas
son un instrumentos insustituible en el proceso de formación y
regulación de las comunidades científicas y la estructuración
de sus campos de conocimiento, y por lo tanto merecen la
mayor atención de todos los actores que sobre ellas confluyen;
pues lo que está en juego es construir y consolidar, en ellas, un
espacio excepcional para la difusión del conocimiento acorde
a las exigencias de nuestra modernidad.
En un país como México sostener este tipo de revistas no
es fácil. Gracias a las más altas consideraciones de
organismos como el Instituto Nacional de Investigaciones
Forestales, Agrícolas y Pecuarias es posible. Sin embargo,
ahora las publicaciones científicas deben enfrentar una
serie de desafíos que implican su modernización. En este
contexto, de retos pero también de oportunidades, la Revista
Mexicana de Ciencias Forestales está experimentando
una acelerada evolución, apenas en 2010 se transformó a
partir de la revista Ciencia Forestal en México. También recogió
un anhelo, constituirse en la publicación más importante para
el sector forestal. Así mismo, se ha planteado, a partir
de sus 37 años de experiencia, ser uno de los medios más
relevantes en Iberoamérica.
Contamos con muchas ideas, pero sobre todo tenemos
institucionalmente múltiples mandatos, desde el punto
de vista académico una gran misión y científicamente
una visión amplia. Los investigadores, autores de los artículos,
ahora deberán ser coparticipes, continuar al margen del uso
personal y retomar lo más valioso de su compromiso social
cuando decidieron seguir esta profesión. Todos nuestros autores
son ejemplo de este apoyo.
La formalidad radica en la congruencia, y en esto el comité
editorial de la Revista Mexicana de Ciencias Forestales es
altamente congruente con el espíritu y responsabilidad
que lo motiva. El consejo consultivo está conformado por
académicos de alto renombre. El comité editorial lo
integraron colegas investigadores, ninguno de ellos recibe
una remuneración económica extraordinaria, excepto el gozo
del deber cumplido y satisfacer una pasión por la ciencia.
Solicitamos su confianza a nuestros autores y lectores.
Cada volumen, cada número, cada edición será un paso, la
evolución se está construyendo y el avance será cuantificable
y preciso.
Carlos Mallén Rivera
Editor en Jefe
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Leonardo Atilano Ponce (2012). Abriéndose Paso, Paso de Cortés, Parque Nacional Iztaccihuatl-Popocatépetl.
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
EVALUACIÓN FINANCIERA DE PLANTACIONES FORESTALES DE CAOBA ENQUINTANA ROO
FINANCIAL ASSESSMENT OF MAHOGANY FOREST PLANTATIONS IN QUINTANA ROO STATE
Xavier García Cuevas1, Bartolo Rodríguez Santiago 1 y Juan Islas Gutiérrez2
RESUMEN
Las plantaciones forestales en México no han tenido resultados de acuerdo al esfuerzo y recursos invertidos en ellas. El problema fundamental es que no se les ha dado el seguimiento requerido, en virtud de que el éxito de los programas actuales debe medirse por el porcentaje de supervivencia en el campo, así como por el crecimiento y rendimiento de madera y no por el número de plantas que se producen en los viveros. Además, para hacer de las plantaciones forestales una actividad económica rentable, es necesario proporcionar apoyos a los productores, a través del Gobierno Federal y la banca nacional. Bajo este contexto, el presente trabajo se realizó con datos obtenidos en el centro y sur de Quintana Roo, en los municipios de José María Morelos, Felipe Carrillo Puerto y Otón Pompeyo Blanco. La información recopilada es de tipo financiero (costos y beneficios ha-1) e indicadores financieros para plantaciones forestales comerciales, entre los que destacan: VPN = 162,344.2, TIR = 13.37 y B/C = 4.10, que les servirán a los productores y financiadores en el proceso de toma de decisiones. Finalmente, se analizan y discuten los indicadores financieros y el análisis de sensibilidad sobre su rentabilidad. Los resultados indican que las plantaciones pueden ser un buen negocio en Quintana Roo.
Palabras clave: Análisis financiero, caoba, plantaciones forestales comerciales, productores forestales, rentabilidad, sensibilidad.
ABSTRACT
Forest plantations operations in Mexico have not produced results according to the efforts and resources invested in them. The main problem is that they have not received the necessary follow-up as the success of the existing programs should be measured by the per cent of survival in the field, as well as its growth and wood yield and not by the number of plants produced in the nursery. In addition, to make a profitable business out of forest plantations support must be provided to producers, in which the Federal Government and the national banks should be involved. In this context, this work was carried out with information from the Centre and South of Quintana Roo State, in the municipalities of José María Morelos, Felipe Carrillo Puerto and Othon Pompeyo Blanco. Financial information is presented (benefits, cost /ha-1) and financial indicators obtained for commercial forest plantations), being among the most important: VPN = 162,344.2, TIR = 13.37 and B/C = 4.10, which will be used to support producers and funders to make decisions. Finally, the financial indicators and the sensitivity on the profitability of forest plantations are analyzed and discussed. These results indicate that plantations can be an attractive business in Quintana Roo, México.
Key words: Financial analysis, mahogany, commercial forest, forest producers, profitability, sensitivity.
Fecha de recepción: 17 de marzo de 2010.Fecha de aceptación: 10 de junio de 2011.
1Campo Experimental Chetumal. CIR-SE INIFAP. Correo- e: [email protected] 2 Campo Experimental Valle de México. CIR-CE INIFAP.
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
INTRODUCTION
In the 1992 - 1994 Periodical National Forest Inventory is reported that 29% of the total national territory (196 million ha) is covered by trees (of tropical and temperate forests) and 43 % by arid vegetation and vegetation of disturbed areas, and that i t is threatened by the constant loss of t re e area of mild-weather forests and tropical forests (FUMIAF, 2005a).
Deforestation has dramatically worsened in the last four decades, as their numbers are between 370,000 and 746,000 ha per year. The highest deforestation rates occur at the states of Veracruz and Tabasco and in Distrito Federal, where every year since 1973 is lost from 1 to 2% of the green cover (FUMIAF, 2005a).
To revert this problem, during many years the Federal Government of Mexico applied the policy of establishing forest plantations, though limited, mainly, to reforestation in order to protect degraded areas (Del Castillo, 1996).
Facing this alarming situation, in 1997 the National Forest Commission (CONAFOR) through the Commercial Fores t Plantat ion Development Office of the Genera l Coordination of Production and Productivity started the Program for the Development of Commercial Forest Plantations (PRODEPLAN), which was reformulated in 2001. The general aim of PRODEPLAN consists in directly providing financial support up to 75 per cent of the costs of establishment and maintenance during the first 7 years, to reach a goal of 875,000 ha of commercial forest plantations in 2025. This is meant to reduce forest products imports and to create sustainable development alternatives and productive diversification in Mexico, by reversing deforested lands for agriculture endings to forest use (COFOM, 2003; FUMIAF, 2005a, 2005b).
Starting from the formerly described actions, commercial plantations of forest species have increased considerable in recent times, in several states of the country. PRODEPLAN sponsored 1,572 projects from 1997 to 2004 with a total investment of $1,820’033,636.76 over 303,036.64 ha, of which 92,888.26 ha were of red cedar (Cedrela odorata L.) and 37,975 ha of mahogany (Swietenia macrophylla King) associated with other precious woods species, thus, CONAFOR submitted a total amount of $ 601’084,413.15 for the first species and $243’882,892.29 for the second (FUMIAF 2005a, 2005b).
In every productive activity of the primary sector, of new creation or an extension of those that already exist, there will always be the need to know in advance the behavior of the variables that positively or negatively impact their
INTRODUCCIÓN
En el Inventario Nacional Forestal Periódico de 1992 – 1994, se consigna que el total de la superficie del territorio nacional (196 millones ha) 29 % cuenta con cobertura forestal arbolada (selvas y bosques) y 43 % con vegetación de zonas áridas y vegetación de áreas con disturbio las cuales están amenazadas por la constante pérdida de superficie arbolada de bosques templados y selvas tropicales (FUMIAF, 2005a).
La deforestación se ha agudizado, dramáticamente, en las cuatro últimas décadas, pues sus cifras oscilan entre 370,000 y 746,000 ha por año. Las tasas de deforestación más altas se presentan en los estados de Veracruz y Tabasco y en el Distrito Federal, en donde desde 1973 se pierden cada año entre el 1 y 2 % de la cubierta vegetal (FUMIAF, 2005a).
Para revertir este problema, durante muchos años el Gobierno Federal en México siguió la política del establecimiento de plantaciones forestales, aunque limitada, principalmente, a la reforestación para protección de áreas degradadas (Del Castillo, 1996).
Ante la alarmante situación, en 1997 la Comisión Nacional Forestal (CONAFOR) a través de la Gerencia de Desarrollo de Plantaciones Forestales Comerciales de la Coordinación General de Producción y Productividad implementó y puso en marcha el Programa para el Desarrollo de Plantaciones Forestales Comerciales (PRODEPLAN), el cual fue rediseñado en el 2001. El objetivo general del PRODEPLAN consiste en brindar apoyos financieros directos con un monto total de hasta 75 % de los costos de establecimiento y mantenimiento, durante los primeros 7 años de edad, para alcanzar una meta de 875,000 ha de plantaciones forestales comerciales en el año 2025. Lo anterior, con el fin de reducir las importaciones de productos forestales y de crear alternativas de desarrollo sustentable y diversificación productiva en México, mediante la reconversión al uso forestal de terrenos que alguna vez fueron desmontados con fines agropecuarios (COFOM, 2003; FUMIAF, 2005a, 2005b).
A partir de las acciones descritas, las plantaciones comerciales de especies forestales han aumentado de manera considerable en los últimos tiempos, en diversos estados de la República Mexicana. El PRODEPLAN financió 1,572 proyectos de 1997 al 2004, con una inversión total de $1,820’033,636.76 y en una superficie de 303,036.64 ha, de las cuales 92,888.26 ha correspondieron a cedro ro jo (Cedre la odorata L . ) y 37 ,975 ha a caoba (Swietenia macrophylla King) asociadas con otras maderas preciosas; para ello la CONAFOR aportó un total de $601’084,413.15 para la primera especie y $243’882,892.29 para la segunda (FUMIAF, 2005a, 2005b).
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
En toda actividad productiva del sector primario, sea de nueva creación o de ampliación de las existentes, se tendrá siempre la necesidad de conocer con anticipación el comportamiento de las variables que impactan positiva o negativamente su desarrollo. Para ello, se requieren estrategias de estudio que permitan el análisis de las distintas variables que pueden afectarlas, y en consecuencia, contar con el personal capacitado para su ejecución (UV, 2007).
Definición de proyecto de inversión
Un proyecto de inversión es una propuesta técnico-económica para la solución de una necesidad actual o futura, a partir de los recursos disponibles ahora o en el futuro (INTECPLAN, 2007). También se puede definir como una propuesta escrita de acción técnico-económica que se le asigna un monto de capital para resolver una necesidad, mediante un conjunto de recursos disponibles (humanos, materiales y tecnológicos). En el documento debe haber una serie de estudios que le permitan al inversionista tener la idea clara, y a las instituciones que lo apoyan saber si la propuesta es viable y dará ganancias (BANOBRAS, 2005; Graterol, 2008).
Inversión en proyectos forestales
El desarrollo rural sostenible es una preocupación importante de los gobiernos y de las agencias internacionales. No obstante que las tierras de vocación forestal dominan gran parte del territorio de los países de América Latina y el Caribe, no son una fuente de prosperidad para las áreas marginadas, por lo que han sido objeto de destrucción, con graves consecuencias económicas, sociales y ambientales (BID, 2005) .
Existen muchos factores que contribuyen a crear un clima desfavorable a los negocios forestales, como por ejemplo: modestas capacidades técnicas, financieras y comerciales de los propietarios y empresarios locales; carencia de información; políticas e incentivos gubernamentales adversos (incertidumbres de la tenencia de la tierra, restricciones comerciales, deficiente marco legal, cambios de uso de suelo, etc.) (BID, 2005).
En Latinoamérica, las inversiones directas a la actividad forestal son importantes fuentes de financiamiento en algunos países como Brasil y Chile, en donde las plantaciones forestales constituyen un elemento fundamental de sus estrategias de desarrollo socioeconómico. En dichos países, este tipo de inversiones son motores que impulsan las economías y contribuyen a que la sociedad prospere (BID, 2005).
Las evidencias indican que la inversión directa en actividades sostenibles de la cadena productiva forestal favorece el
development. Thus, study strategies that allow the analysis of different variables that can be affected are required, and consequently, to count with the trained personnel for their accomplishment (UV, 2007).
Investment project definition
An investment project is a technical-economic proposal for the solution of a present or future need (INTECPLAN, 2007). It can also be defined as a written proposal of technical-economic action to which an amount of money is assigned to solve some need, through a group of available resources (human, material and technological). The document should include a series of studies that allow the investor to have a clear idea, and to the institutions that support him, if the proposal is viable and will be profitable (BANOBRAS, 2005; Graterol, 2008).
Investment in forest projects
The rural sustainable development is an important concern for governments and international agencies. In spite of the fact that lands with forest vocation are dominant in great part of the territories of Latin American and Caribbean countries, they are not a source of prosperity for marginal areas, thus becoming objects of destruction with severe economic, social and environmental consequences (BID, 2005).
There are many factors that help to create an unfavorable environment for forest businesses, such as: modest technical, financial and commercial abilities of the local owners and businessmen; lack of information; adverse governmental policies and incentives (uncertainty in land-ownership, commercial restrictions, deficient legal framework, changes in land-use, etc.) (BID, 2005).
In Latin America, direct investments to the forest activity are important sponsoring sources in some countries like Brazil and Chile, where forest plantations constitute a basic element of their socio-economical development strategies. In those countries, this kind of investments are driving forces that promote economies and help society to prosper (BID, 2005).
Evidence shows that direct investment in sustainable activities of the forest productive chain favors increments in production, productivity and competitiveness of the sector, as well as job generation, income, foreign currency, elimination of poverty and the improvement of the environment. The level of investment depends on the situation that investors face and that influence the success and profitability of their business. In order to make of them substantial sources of financial, technical and commercial resources for the sustainable forest development of the countries, it is necessary to have detailed studies of the factors involved, to compare, analyze and identify formulae that help to their feasibility (BID, 2005).
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
incremento en la producción, productividad y la competitividad del sector; así como a la generación del empleo, ingreso, la obtención de divisas, el abatimiento de la pobreza y el mejoramiento del ambiente. El nivel de inversiones depende de las condiciones que los inversionistas enfrentan y que inciden en el éxito y la rentabilidad de sus negocios . Para que estas constituyan una fuente significativa de recursos financieros, técnicos y comerciales para el desarrollo forestal sostenible de los países, se requieren estudios detallados de los factores que en ellos intervienen, para poder hacer comparaciones, análisis e identificar fórmulas eficaces que contribuyan a su factibilidad (BID, 2005).
En las últimas décadas, en los países en desarrollo se tiene una idea cada vez más clara de la contribución de las inversiones forestales en el avance económico, social y ambiental, por lo que algunas naciones han decidido aumentar la financiación del sector forestal, pero otras no tienen los recursos necesarios para promoverlos. Por su parte, los organismos internacionales de financiación han aumentado su asignación de fondos al sector, pero las cantidades involucradas siguen siendo pequeñas en comparación con las necesidades de inversión en la silvicultura, y los técnicos forestales no han sido capaces de convencer a las autoridades de su importancia (McGaughey, 2007).
Plantaciones forestales comerciales en México
En la década de los años cincuenta se hizo un gran esfuerzo para establecer plantaciones forestales con fines comerciales; tal fue el caso de la empresa FIBRACEL S. A., en Tamuín, San Luís Potosí, que plantó 6,400 ha de Eucalyptus spp. para producir madera destinada a la fabricación de tableros aglomerados. Otra experiencia interesante fue FAPATUX S. A., en la región de La Sabana, en Oaxaca, que entre 1974 y 1980 plantó 10,000 ha con Pinus caribaea Morelet destinadas a la obtención de materia prima para celulosa y papel (PRODEFO, 2000).
A partir del año 2000 el PRODEPLAN adquiere el rango de decreto presidencial, lo que asegura su continuidad hasta el logro de los objetivos planteados en el año 2025. El propósito del PRODEPLAN es apoyar, a lo largo de 25 años, el establecimiento de 875,000 ha de plantaciones forestales comerciales, a fin de reducir las importaciones de productos forestales y al mismo tiempo crear alternativas de desarrollo sustentable y diversificación productiva en México. Se espera para el final del periodo considerado, el total de las superficies plantadas entren en producción (COFOM, 2003).
De acuerdo con datos de la CONAFOR, de 1997 a 2006 se plantaron 71 mil ha y de 2007 a 2012 se estima se establecerán 224 mil ha. Para 2009 se citan más de 110 mil ha de plantaciones forestales con fines comerciales, principalmente de eucalipto (Eucalyptus grandis W. Hill, Eucalyptus urophylla S.
In the last decades, in the developing countries, there is a more clear idea of the involvement that forest investments have in the economic, social and environmental progress, which has encouraged some nations to increase financial support to the forest sector, though some do not count with enough resources to promote it. On the other hand, international financial agencies have increased their funding to the sector, but the amounts are still small compared to the investment needs of forestry and forest technicians have not been able to convince their authorities of its importance (McGaughey, 2007).
Commercial forest plantations in Mexico
In the 50’s a great effort was made to establish forest plantations with commercial purposes; such was the case of FIBRACEL S. A. company, in Tamuín, San Luís Potosí State, which planted 6,400 ha of Eucalyptus spp. to get wood to produce particle boards. Another interesting experience was with FAPATUX S. A., in the La Sabana region, Oaxaca State, that between 1974 and 1980 planted 10, 000 ha with Pinus caribaea Morelet to have raw material for cellulose and paper pulp (PRODEFO, 2000).
In 2000, PRODEPLAN was raised to the presidential decree level, which guarantees its permanence till the accomplishments of its goals in the year 2025. The aim of PRODEPLAN is to support, during 25 years, the establishment of 875,000 ha of commercial forest plantations in order to reduce forest products imports, and, at the same time, to create options for sustainable development and productive diversification in Mexico. It is expected that by the end of the period the planted areas become productive (COFOM, 2003).
According to CONAFOR, from 1997 to 2006, 71 thousand ha were planted and from 2007 to 2012, 224 thousand ha are estimated to be planted as well. For 2009 are stated more than 110 thousand ha of forest commercial forest plantations, mainly of Eucalyptus grandis W. Hill, Eucalyptus urophylla S. T. Blake, cedar (Cedrela odorata), melina (Gmelina arborea Roxb., pine (Pinus sp.), mahogany (Swietenia macrophylla), teca (Tectona grnadis L. f.) among other species (Figure 1). The greatest part of the area for this ending (80%) is located in the States of Tabasco, Veracruz, Campeche and Oaxaca (Noguez, 2010). Ten are the main planting companies, most of which are found in the South and Southeast of the country (Table 1) (Monreal, 2007).
At a national scale, the federal government has sponsored 3,629 projects in the last últimos 10 years, which means more than 530 mil ha, to which 3,679 million pesos have been oriented (Noguez, 2010).
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
T. Blake), cedro (Cedrela odorata), melina (Gmelina arborea Roxb., pino (Pinus sp.), caoba (Swietenia macrophylla), teca (Tectona grnadis L. f.) entre otras especies (Figura 1). La mayor parte de la superficie destinada a este propósito (80%) se ubica en los estados de Tabasco, Veracruz, Campeche y Oaxaca (Noguez, 2010). Son diez las principales empresas plantadoras, la mayor parte de ellas se ubican en el sur y sureste del país (Cuadro 1), (Monreal, 2007).
A nivel nacional, el gobierno federal ha financiado 3,629 proyectos en los últimos 10 años, lo que significa una superficie de más de 530 mil hectáreas, a las que se han destinado 3,679 millones de pesos (Noguez, 2010).
En 2002 se inició, en México, la producción de materias primas provenientes de plantaciones forestales comerciales con apoyos federales; ese año la producción maderable fue de 100 mil m3 y en 2007 esta cifra se elevó a 350 mil m3. Se espera que en el periodo de 2007 a 2012 la producción maderable de dicho origen llegue a 5 millones de m3. Actualmente, la producción maderable nacional (de bosques naturales y plantaciones) es de alrededor de 7 millones m3 año-1 (Noguez, 2010).
No obstante que las plantaciones establecidas tienen pronósticos alentadores, hay poca información confiable de su productividad, rentabilidad o de su adaptación a diferentes sitios y regímenes de manejo (Synnott, 2005), por lo que existe la necesidad de analizar la conveniencia de invertir capital financiero para su explotación, con un grado alto de éxito en la implementación de los proyectos (FUMIAF, 2005b).
Por lo anterior el objetivo de este trabajo es determinar la rentabilidad financiera de plantaciones forestales de caoba para la producción de madera en rollo en Quintana Roo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Descripción del área de estudio
En los municipios de José María Morelos y Othón Pompeyo Blanco, Quintana Roo se localiza la mayor parte de los suelos de Rendzinas (Figura 2a), que son los mejores del estado y los más apropiados para el establecimiento de cultivos agrícolas o forestales (SARH, 1981; INEGI, 1986). Muchos de esos terrenos fueron desmontadas con fines agrícolas o ganaderos en la década de los setentas, pero en la actualidad son tierras ociosas aptas para el establecimiento de plantaciones forestales con fines comerciales, en ellas se localizan más de 2,500 ha de cedro y caoba.
Fuente: Monreal, 2007.Source: Monreal, 2007.
Figura 1. Principales especies forestales usadas en plantaciones
forestales comerciales en México.Figure 1. Main forest species used in commercial forest
plantations in Mexico.
In 2002 started in Mexico, raw material production from comercial forest plantations with federal funding; t imber production that year was 100 mil m3 and in 2007, that number rose to 350 thousand m3. It is expected that for the 2007 - 2012 period, timber production from that origin might reach 5 million m3. At present, the national production of wood (from natural forests and plantations) is around 7 million m3 year-1 (Noguez, 2010).
In spite of the stimulating forecasts that the established plantations have, there is scarce reliable information about their productivity, profitability or their adaptation to different sites and management regimes (Synnott, 2005), as there exists the need to analyze the convenience of investing financial capital for their exploitation with a rather high degree of success in the implementation of projects (FUMIAF, 2005b).
Based upon the former arguments, the aim of this study is to determine the financial profitability of mahogany forest plantation to produce roundwood in the State of Quintana Roo.
MATERIALS AND METHODS
The study area
In José María Morelos and Othón Pompeyo Blanco municipalities in Quintana Roo State, are located the greatest part of Rendzinas soils (Figure 2a), which are the best in the State and the most fit for the establishment of crops and forests (SARH, 1981; INEGI, 1986). In many of these lands trees were removed with agricultural or grazing endings during the 70’s,
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Cuadro 1. Principales proyectos de plantaciones forestales comerciales que se desarrollan en México. Table 1. Major projects of commercial forest projects that are taking place in Mexico.
Nombre Ubicación Superficie plantada EspecieFinalidad
productivaFOMEX Sur de Veracruz, oriente
de Tabasco; Michoacán y México
12 mil ha (2006);16 mil ha (2012)
Eucaliptos (E. grandis y E. urophylla)
Tableros de madera y celulosa
PROPLANSE-DESARROLLO FORESTAL
Occidente de Tabasco 6,500 ha (2006);
10 mil (2012)
Eucaliptos (E. grandis y E. urophylla), melina
(Gmelina arborea)
Madera aserrada (pisos) y
celulosaSILTROMEX Y OTRAS Sur de Veracruz y
Campeche 5 mil ha (2006);
10 mil (2012)
Melina (Gmelina arborea) y teca (Tectona grandis)
Madera aserrada (muebles)
AGSA Noroeste de Campeche 4 mil ha (2006);
10 mil ha (2012)
Teca (Tectona grandis) y cedro (Cedrela
odorata)
Madera aserrada (muebles)
PLANTEH Norte de Oaxaca y sur de Veracruz
2,600 ha (2006);
10 mil ha (2012)
Eucaliptos (E. grandis y E. urophylla)
Celulosa; madera aserrada y
tablerosFORESTALES MEXICANOS Oriente de Tabasco 2,500 ha (2006);
5 mil ha (2012)
Eucalipto grande (E. grandis) y Hule (Hevea brasiliensis
(Willd.ex Adr. Juss.)Arg.)
Látex, celulosa y madera aserrada
SILVICULTURA SARAYA Costa grande de Guerrero
2,300 ha (2006);
6 mil has (2012)
Eucaliptos (E. grandis y E. urophylla)
Celulosa
FORESTAL ENTRE HERMANOS
El Carmen, Campeche 1,700 ha (2006);
3 mil ha (2010)
Melina (Gmelina arborea)
Madera aserrada (muebles)
PROFORCA Centro de Campeche 1,000 ha (2006);
2 mil ha (2012)
Melina (Gmelina arborea) y otras
Madera aserrada (muebles)
A G R O F O R E S T A L TEPONAXTLE
Límites entre Puebla y Veracruz
1,000 ha (2006);
2 mil ha (2012)
Cedro rosado (Acrocarpus
fraxinifolius Wighit. & Arn.)
Madera aserrada (muebles)
Fuente: Monreal (2007).Source: Monreal (2007).
En estos lugares, la precipitación promedio anual es de alrededor de 1,200 mm, con una época seca entre los meses de diciembre y mayo. La temperatura media anual es de 27 °C y las mínimas y máximas de 20 y 34 °C. Predominan los climas Aw(x’)i, o cálido subhúmedo con lluvias en verano y parte del invierno, con oscilación de la temperatura menor a 5 °C. Se localiza en el sureste del estado, en regiones del Río Hondo, Bacalar y X-Calak. El clima Awi (X) g, o cálido subhúmedo con medianas lluvias de verano y escasa en invierno, con oscilación térmica mayor de 7 °C., y se ubica en la región centro-noreste del estado y el Aw
2 (i) o cálido subhúmedo con abundantes lluvias en
verano y oscilación térmica entre 5 y 7 °C domina en la mayor parte de la entidad (SARH, 1981; INEGI, 1986).
but at present are idle lands suitable for the establishment of commercial forest plantations, where 2,500 ha more of mahogany and red cedar are found.
In these places, the annual average precipitation is around 1,200 mm, with a dry season between December and May. The annual average temperature is 27 °C, 20 °C the minimal and 34 °C the maximal. The Aw(x’)i, or semi-humid warm climate with Summer and part of Winter rain, with an oscillation under 5 °C prevail. It is found at the Southeast of the State, in the Río Hondo, Bacalar on X-Calak regions. The Awi (X) g, or, with medium rains during Summer and scarce in Winter, with a thermical oscillation over 7 °C and is present in the Northeastern-central region of the State, and the Aw
2 (i) or subhumid warm climate with heavy rains during
Summer and a thermical oscillation between 5 and 7 °C, which dominates most of the State (SARH, 1981; INEGI, 1986).
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
La superficie es casi plana con suave e inapreciable inclinación de sur a norte y su elevación máxima se presenta en la región de X-Pujil . Los suelos predominantes, clasificados en series de acuerdo a la terminología maya, corresponden a la serie Tzek´El (Litosol), muy abundantes en el centro y norte del estado, se localizan en las partes altas y quebradas del terreno, constituidos por rocas fragmentadas de gran y regular tamaño y los suelos se observan en las fisuras de las rocas calcáreas, y su profundidad es inferior a 15 cm. La serie Puslum (Rendzina), corresponde a tierra suelta con piedras; son suelos negros o café muy obscuro, pedregosos y con profundidad menor a 40 cm, yacen sobre roca caliza, con drenaje interno superficial muy rápido y fácilmente erosionables (SARH, 1981; INEGI, 1986), (Figura 2a).
El tipo de vegetación predominante es selva mediana subperennifolia (Figura 2b), cuyos componentes son árboles de 15 a 30 m y las especies características: ramón (Brosimun alicastrum Sw.), chaká (Bursera simaruba (L.) Sarg.), chicozapote (Manilkara sapota (L.) Van Royen), tzalam (Lysiloma latisiliquum (L.) Benth), tajmay (Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp.), ya’axnik (Vitex gaumeri Greenm.), pukté (Bucida buceras L.) y tabaquillo (Alseis yucatanensis Standl.) (INEGI, 1986).
The surface is almost flat with a soft and unnoticed slope from South to North; its highest elevation is in the X-Pujil region. The prevailing soils, classified by series according to the Mayan terminology, belong to the Tzek´El series (Litosol), very abundant in the Center and North of the State, are located in the high and cracked parts of the land, are made-up by fragmented rocks of big and regular size and soils are observed in the cracks of the calcareous rocks; their depth is under 15 cm. The Puslum series (Rendzina) are made up by loose ground with stones; black to very dark -brown soils, rocky and under 40 cm deep, which lay over limestone, with very fast superficial internal drainage and easily erodible (SARH, 1981; INEGI, 1986) (Figure 2a).
The prevailing type of vegetation is medium sub-evergreen tropical forest (Figure 2b), which has 15 to 30 m trees and the following are the typical species: ramón (Brosimun alicastrum Sw.), chaká (Bursera simaruba (L.) Sarg.), chicozapote (Manilkara sapota (L.) Van Royen), tzalam (Lysiloma latisiliquum (L.) Benth), tajmay (Zuelania guidonia (Sw.) Britt. & Millsp.), ya’axnik (Vitex gaumeri Greenm.), pukté (Bucida buceras L.) and tabaquillo (Alseis yucatanensis Standl.) (INEGI, 1986).
Fuente: http://www.economia.gob.mx/pics/p2757/Sector_ Final_ QROO.pdf.Source: http://www.economia.gob.mx/pics/p/2757/Sector_ Final_ QROO.pdf.
Figura 2. Distribución de los tipos de suelos y vegetación predominantes en el estado de Quintana Roo.Figure 2. Distribution of the types of prevailing soils and vegetation in Quintana Roo State.
a b
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
La selva baja subperennifolia (Figura 2b) se localiza en el sur a la altura de Cozumel, Kantunilkín y las cercanías de Felipe Carrillo Puerto. La conforman individuos de menos de 15 m de altura y los taxa representativos son: tinto (Haematoxylom campechianum L.), pukté (Bucida buceras), chechem (Metopium brownei (Jacq.) Urban) y sakpaj (Byrsonima bucidaefolia Standl.) (INEGI, 1986).
La selva alta subperennifolia (Figura 2b) se distribuye en la parte sur del estado; su estrato arbóreo supera los 30 m de altura y en él sobresalen: caoba (Swietenia macrophylla), chicozapote (Manilkara zapota), pukté (Bucida buceras), ramón (Brosimun alicastrum), chaka (Bursera simaruba), pimienta (Pimenta dioica (L). Merrill), cedro rojo (Cedrela odorata) y caimito (Chrysophyllum mexicanum T. S. Brandegee ex Standl.) (INEGI, 1986).
Determinación del horizonte de planeación del proyecto
El horizonte de planeación se definió en 30 años, dado que es el tiempo en el cual los ejemplares de caoba alcanzan su turno financiero (García, 1998).
Fuente de información para el análisis financiero
Los coeficientes técnicos de establecimiento y manejo, así como sus precios asociados se obtuvieron de la Unión de Indigenistas Mayas Plantadores Forestales Pa´Ka´Al Malo´O Cheo, S. A. de C. V. y del despacho de Servicios Silvoagropecuarios S. A. (SESISA). Las estimaciones de los volúmenes de corta y residuales se realizaron con las funciones de producción y de incrementos ajustadas por García (1998):
32 0120.06286.04664.3 EEEVTH �+= (1)
20360.02572.14664.3 EEICA �+= (2)
20120.06286.04664.3 EEIMA �+= (3)
Donde:VTH = Volumen total por hectárea (m3 ha-1).ICA = Incremento corriente anual (m3 ha-1 año-1).IMA = Incremento medio anual (m3 ha-1 año-1). E = Edad (años).
Indicadores financieros
Son las medidas del valor de la rentabilidad del proyecto más usadas en la actualidad, puesto que consideran el concepto del “valor del dinero en el tiempo”. Estas no son excluyentes entre sí, sino que se pueden usar en forma complementaria para tomar decisiones (Barbosa, 2007). Los indicadores financieros utilizados fueron: el Valor Actual Neto (VAN), Tasa Interna de
The low sub-evergreen tropical forest (Figure 2b) is found at the South, nearby Cozumel, Kantunilkín and the surroundings of Felipe Carrillo Puerto. It is made-up by trees under 15 m high and the typical taxa are: tinto (Haematoxylom campechianum L.), pukté (Bucida buceras), chechem (Metopium brownei (Jacq.) Urban) and sakpaj (Byrsonima bucidaefolia Standl.) (INEGI, 1986).
The high sub-evergreen tropical forest (Figure 2b) is distributed in the South of the State; its tree stratum is over 30 m high and the following species outstand: caoba (Swietenia macrophylla), chicozapote (Manilkara zapota), pukte (Bucida buceras), ramón (Brosimun alicastrum), chaka (Bursera simaruba), pimienta (Pimenta dioica (L). Merrill), cedro rojo (Cedrela odorata) and caimito (Chrysophyllum mexicanum T. S. Brandegee ex Standl.) (INEGI, 1986).
Determination of the project scope planning
The project scope planning was defined for 30 years as it is the period in which the mahogany examples reach their economic
rotation (García, 1998).
Source of information for the financial analysis
The technical coefficients of establishment and management, as well as their associated prices were supplied by the Unión de Indigenistas Mayas Plantadores Forestales Pa´Ka´Al Malo´O Cheo, S. A. de C. V. and Servicios Silvoagropecuarios S. A. (SESISA). The cutting and residual volume estimations were made through the following production and increment models fitted by García (1998):
32 0120.06286.04664.3 EEEVTH �+= (1)
20360.02572.14664.3 EEICA �+= (2)
20120.06286.04664.3 EEIMA �+= (3)
Where:
VTH = Total volumen per hectare (m3 ha-1).ICA = Current annual increment (m3 ha-1 year-1).IMA = Average annual increment (m3 ha-1 year-1).E = Age (years).
Financial indicators
They are measures of the profitability mostly used at present, since they consider the concept of “the value of money over time”. They are not discriminant between them, as they can be used in a complimentary way to make decisions (Barbosa, 2007). The financial indicators that were used were the following: Present Net Value (PNV), Internal Return Rate (IRR), Benefit-Cost Ratio
-
-
-
-
-
-
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
Retorno (TIR), Relación Beneficio-Costo (RB/C), Retorno Sobre la Inversión (RSI), Periodo de Retorno de la Inversión (PRI) e Indice de Deseabilidad (ID), los cuales sirven para la toma de decisiones sobre la rentabilidad esperada con la implementación del proyecto o, en su defecto, para decidir no invertir recursos financieros, cuando se esperan pérdidas. Las expresiones algebraicas son:
Valor Actual Neto:
VAN =
Donde:B
j = Beneficios en el período j
Cj = Costos en el período j
i = Tasa de descuentoj = Período 0,1,2…n
Tasa Interna de Retorno (TIR):
La Relación Beneficio-Costo (RB/ C):
El Retorno sobre la inversión (RSI):
Donde:F
j = Flujo de fondos actualizados a la tasa de
rendimiento requeridaj = Periodos 1,2,3...nF
o = Valor actual de la inversión
i = Tasa de descuento
Periodo de Retorno de la Inversión (PRI)
Es el período en el cual los beneficios de proyecto recuperan la inversión inicialmente efectuadaÍndice de Deseabilidad (ID):
(BCR), Return On Investment (ROI), Return On Investment Period or Payback Period (ROIP) and Desirability Index (DI), which are useful for decision taking about the expected profit with the implementation of the project, or, otherwise, or to decide not to invest financial resources, when losses are expected. The algebraic expression is as follows:
Present Net Value (PNV):
VAN =
Where:
Bj = Profits in the j period
Cj = Costs in the j period
i = Discount ratej = 0,1,2…n periodo
Internal Return Rate (IRR):
Benefit-Cost Ratio (BCR):
Return On Investment (ROI):
Where:
Fj = Funding flux fitted to the required yield rate
j = 1,2,3...,n periods F
o = Present Net Value (PNV)
i = Discount rate
Return On Investment Period or Payback Period (ROIP):
In the period in which the profits of the project recover the investment initially made: Desirability Index (DI):
∑n
j= 0 (1-i)jB
j ∑n
j= 0 (1-i)jC
j-
∑n
j= 0 (1-i)jB
j ∑n
j= 0 (1-i)jC
j- = 0
B/C=∑
n
j= 0 (1-i)jB
j
∑n
j= 0 (1-i)jC
j
RSI= =∑
n
j= 0 (1-i)jF
j
F0
VAN - Inversión Inversión
RSI=∑
n
j= 0 (1-i)jF
j
F0
=VAN
Inversión
∑n
j= 0 (1-i)jB
j ∑n
j= 0 (1-i)jC
j-
∑n
j= 0 (1-i)jB
j ∑n
j= 0 (1-i)jC
j- = 0
RSI= =∑
n
j= 0 (1-i)jF
j
F0
VAN - Inversion Inversion
B/C=∑
n
j= 0 (1-i)jB
j
∑n
j= 0 (1-i)jC
j
RSI=∑
n
j= 0 (1-i)jF
j
F0
=VAN
Inversin
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Tasa de descuento
La tasa de descuento real y libre de riesgo empleada correspondió a la utilizada por los Fideicomisos Instituidos en Relación a la Agricultura (FIRA) para el financiamiento de plantaciones forestales comerciales en el estado de Quintana Roo, los Certificados de la Tesorería de la Federación (CETES) a 28 días. Esta tasa es más baja que la que usa habitualmente el Banco Interamericano de Desarrollo (12%), de acuerdo con De Rus et al. (2006).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Costos y beneficios
A continuación se presenta el desglose de la inversión, de costos y beneficios unitarios proyectados para la elaboración del flujo de fondos del proyecto de establecimiento de una plantación forestal de caoba de 50 ha, la cual equivale al menos a 50% de una parcela ejidal en la región, además de ser una superficie susceptible de ser financiada por el PRODEPLAN.
Costos de inversión
Las inversiones en activo fijo están constituidas por los terrenos, memoria del proyecto, obras civiles (caminos), material vegetal y vehículos, mientras que el capital de trabajo se integra por la cantidad de recursos necesarios para financiar los desembolsos de las actividades en los primeros años y antes de tener ingresos intermedios o finales (Cuadro 2).
Depreciación
Se consideraron el valor inicial y el residual para los equipos, y se dejó fuera del análisis la depreciación para los activos fijos.
Costos variables directos de establecimiento
En algunos casos, una unidad puede ser utilizada en más de una hectárea, por lo que se determina el su costo unitario de una unidad del bien y posteriormente el costo atribuible o correspondiente a una hectárea. Estos costos se componen de:
Herramientas y equipos menores.Insumos.Mano de obra directa.
Discount Rate
The real discount rate and free of risk that was used was the same as the one applied by Fideicomisos Instituidos en Relación a la Agricultura (FIRA) for funding commercial forest plantation in Quintana Roo State, by the Certificados de la Tesorería de la Federación (CETES) for 28 days. This is a lower rate than what regularly IDB uses (12%), according to De Rus et al. (2006).
RESULTS AND DISCUSSION
Costs and benefits
Here is described the broken down information about investment, costs and unitary benefits planned for the organization of funding flux for the establishment project of a mahogany forest plantation of 50 ha, which is equivalent to at least 50% of an “ejido” lot in the region, which adds to the fact that it is an are a viable of sponsorship by PRODEPLAN.
Investment Costs
The fixed assets investments are made-up by lands, the memory of the project, civil constructions (roads), vegetal matter and vehicles, while working capital is formed by the amount of the necessary resources to finance the outlays of the activities of the first years and before having the in-between or final income (Table 2).
Depreciation
The initial and residual values for the equipments were considered and depreciation was left out of the fixed assets analysis.
Establishment direct variable costs
In some cases, one unit may be used in more than one hectare, which means that the unitary cost of the good is determined and afterwards the attributable cost of a hectare. These costs are formed by:
Tools and small equipmentsInputDirect working force
•••
•••
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Cuadro 2. Costos de inversión inicial para el establecimiento de una hectárea de plantación comercial de Swietenia macrophylla (caoba).
Table 2. Initial investment costs for the establishment of a commercial plantation hectare of Swietenia macrophylla (mahogany).
Inversión Rubro Unidad Cantidad
unidades ha-1
Costo unitario ($)
Costo ha-1
($)
Vida útil
(años)
Valor
Res ha-1
Activos fijos
Terreno ha 1 2,000 2,000 30 2,000
Plantas Unidad 1,111 1.70 1888.70 30 0
Cercas Cerca 1/50 18,100 362 30 362
Rehabilitación Caminos
km 1/50 5,000 10030 100
Camioneta 1 Unidad 1/50 60,000 1,200 4 120
Motosierras 2 Unidad 1/50 2,500 503 4 5
Activos diferidos
Proyecto Unidad 1/50 50,000 1,000 30 0
Capital trabajo $ ha-1 1 15,000 15,000 30 15,000
Total 21,600.70 15,578.00
1 = Se comprarán camionetas en los años 0, 10 y 20.1 = Trucks will be bought in the 0, 10 and 20 years.2 = Se adquirirá una motosierra por cada 5 ha a los años 10, 15, 20, 25 y 30.2 = A power saw will be bought for every 5 ha at 10, 15, 20, 25 and 30. Valor Res ha-1 = Valor de rescate por ha. Valor Res ha-1 = Rescue value per ha.
Tools and small equipments
The small tools that are included in the project are shown in Table 3.
Cuadro 3. Herramientas para establecimiento y manejo de una hectárea de plantación comercial de Swietenia macrophylla.Table 3. Tools for the establishment and management of a hectare with a Swietenia macrophylla commercial plantation.
Concepto Unidad Costo unitario ($) Unidades (ha-1) Costo total ($)
Machete Unidad 40 2 80
Hachas Unidad 50 2 100
Limas Paquete 80 1 80
Talacho Unidad 40 2 80
Arañas Unidad 25 4 100
Azadón Unidad 30 2 60
Palas Unidad 40 2 80
Bomba aspersión Unidad 450 0.4 260
Alambre de púas Rollo 350 1 350
Postes de madera Unidad 10 12 120
TOTAL 28 1,310
Herramientas y Equipos menores
Las herramientas menores o de consumo que se consideran en el proyecto son los que se presentan en el Cuadro 3.
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Inputs
Inputs are shown in Table 4, which are necessary to accelerate growth and keep under control pests and pathogens.
Insumos
Los insumos se presentan en el Cuadro 4, los cuales se requieren para acelerar el crecimiento y mantener el control de plagas y enfermedades.
Cuadro 4. Insumos utilizados en el establecimiento y manejo de una hectárea de plantación comercial de Swietenia macrophylla.Table 4. Inputs used in the establishment and management of a hectare with a Swietenia macrophylla commercial plantation.
Concepto Unidad Costo unitario ($) Unidades/ año Costo total ($)
Fertilizante 18-46-00 (año 1-5) kg 8 50 400Fertilizante Groo-Green (año 1-2) kg 40 2 80B. bassiana (7 dosis/ año 1-5) Dosis 70 8 490Decís (5 dosis/ año 1-5) L 120 4 600Pasta bordelés (1 dosis/ año 1/3) kg 25 6 25Herbicidas (2 aplica/ año 2-5) kg 100 2 200
Direct working force
This item refers to the workers that carry out general tasks, and that will do manual work, from site location and preparation to the final harvest (Table 5).
Mano de obra directa
Son los operarios que ejecutan tareas generales y que realizarán los trabajos manuales desde la ubicación y preparación del sitio hasta la cosecha final (Cuadro 5).
Cuadro 5. Mano de obra para el establecimiento y manejo de una hectárea de plantación comercial de Swietenia macrophylla. Table 5. Working force for the establishment and management of a hectare with a Swietenia macrophylla commercial plantation.
Concepto UnidadCosto unitario
($)Número de unidades
Costo total ($)
Preparación del sitioUbicación de terreno Jornal 80 2 160Delimitación de terreno Jornal 80 4 320Apertura de brechas Jornal 80 11 880Corte de estacas Jornal 80 2 160Trazado y estacado Jornal 80 5 400Poceteado Jornal 80 15 1,200Transporte de plantaRiego Jornal 80 1 80Estiva Jornal 80 2 160Transporte Flete 900 1 900Descarga Jornal 80 2 160EstablecimientoPlantación Jornal 80 8 640Replantación Jornal 80 1 80MantenimientoControl de malezasDeshierbes (2/ año/ 5 años) Jornal 80 12 960FertilizaciónAplicación fertilización basal (2/ año/ 4 años) Jornal 80 8 640Aplicación fertilizante foliar (1/ año/ 2 años) Jornal 80 2 160Control biológico de plagasAplicación de Beauveria bassiana (8/ año/ 5 años) Jornal 80 8 640Control químico de plagasDecís (4 aplicaciones/ año/ 5 años) Dosis 80 4 320Control manual de plagasPodas de control (1/ año/ 5 años) Jornal 80 2 160ProtecciónApertura guardarrayas Jornal 80 4 320Limpia anual guardarrayas Jornal 80 2 160
continúa Cuadro 5...
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
Concepto UnidadCosto unitario
($)Número de unidades
Costo total ($)
Pozos para cercas Jornal 80 2 160Posteado Jornal 80 1 80Tendido de alambre Jornal 80 2 160Silvicultura1er aclareo 10 años Jornal 80 5 4002o aclareo 15 años Jornal 80 8 6403er aclareo 20 años Jornal 80 15 1,2004o aclareo 25 años Jornal 80 20 1,600CosechaDerribo y troceo (año 30) Jornal 80 40 3,200Arrime y carga (año 30) Servicio 900 1 900Transporte (año 30) Flete 900 1 900Total de costos 191 17,740
continuación Cuadro 5...
Variable indirect costs
They include the salaries of the experts that give technical advice for the planning, establishment, management and administration of the plantation, and that are not especially linked to the physical tasks involved in production (Table 6).
Indirect working force
It consists on contracting of technical support services for the formulation of the project and for the management of plantation through the production cycle, as well as the administration of all the resources involved (Table 6).
Costos variables indirectos
Incluyen los sueldos a profesionales especializados que prestan los servicios de asesoría técnica para la planeación, el establecimiento, manejo y administración de la plantación, y que no se asocian específicamente a tareas físicas de producción (Cuadro 6).
Mano de obra indirecta
La contratación de servicios de asistencia técnica para la formulación del proyecto y para el manejo de la plantación a lo largo del ciclo de producción, así como de la administración de todos los recursos (Cuadro 6).
Cuadro 6. Mano de obra indirecta para establecimiento y manejo de una hectárea de plantación comercial de Swietenia macrophylla. Table 6. Indirect working force for the establishment and management of a hectare with a Swietenia macrophylla commercial plantation.
Concepto UnidadCosto unitario
($ ha-1 mes-1))Número de unidades Costo total ($)
Asistencia técnica profesional Consultoría 50 1 50
Administración Administración 50 1 50
Income
A cutting sequence was considered in which clearings at 10, 15, 20 and 25 years are proposed and a final cut at 30 years old, as it is observed in Figure 3. The estimated cutting volumes agree with those calculated by Synnott (2005) for high yield mahogany forest plantations in Campeche and Quintana Roo States, which were of 300 m3 ha-1.
Ingresos
Se consideró una secuela de cortas en la que se proponen aclareos a la edad de 10, 15, 20 y 25 años y una corta final a la edad de 30 años, tal como se observa en la Figura 3. Los volúmenes estimados de corte concuerdan con lo calculado por Synnott (2005) para plantaciones forestales de caoba de alto rendimiento en Campeche y Quintana Roo, que fueron de 300 m3 ha-1.
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Figura 3. Secuela de cortas para plantaciones forestales comerciales de Swietenia macrophylla. Figure 3. Cutting sequence for Swietenia macrophylla commercial plantations.
To determine income, the amount of wood that is estimated to get for a given time was multiplied by the unitary price of m3 at market price (Table 7).
Para determinar los ingresos, se multiplicó la cantidad de madera que se estima obtener en el periodo dado, por el precio unitario del m3 a precio de mercado (Cuadro 7).
Cuadro 7. Ingresos en el establecimiento y manejo de una hectárea de plantación comercial de Swietenia macrophylla.Table 7. Income in the establishment and management of a hectare with a Swietenia macrophylla commercial plantation.
Año Actividad Existencias
(m3 ha-1)
Volumen de corte (m3 ha-1)
Precio de venta
($m3)
Ingreso
($)
5 -- 31.9657 0.00 0.00 0.00
10 1er aclareo 78.5186 5.18 1,000 5,180.00
15 2º aclareo 139.9929 18.81 2,000 37,628.20
20 3er aclareo 192.2658 39.85 3,000 119,556.30
25 4º aclareo 218.9307 63.41 3,000 190,227.30
30 Corta final 208.4686 208.47 3,000 625,405.80
Total 335.72 977,997.60
Subsidies
Forest plantations are of public interest, thus, it is of social concern that the government provides resources within different financial schemes to make lighter the financial cost of the projects and in this way, gives them economic viability, if not to the government, to the producer (Del Castillo, 1996).
Those plantations that satisfy the requirements of PRODEPLAN are eligible to receive the subsidies of the program, that are up to $7,000 per hectare, which is suggested that they be demanded in three applications, of $3,500.00 for the second year of the establishment and $1,750.00 in the years 3 and 4.
Subsidios
Las plantaciones forestales son de interés público, por lo tanto es de interés social que el gobierno aporte recursos dentro de diferentes esquemas de financiamiento, para aligerar el costo financiero de los proyectos y con ello darles viabilidad económica, sino para el gobierno, sí para el productor (Del Castillo, 1996).
Aquellas plantaciones que cumplan con los requisitos de las bases del PRODEPLAN, son elegibles para recibir los subsidios del programa, que ascienden a un monto de $7,000 por hectárea, los cuales, se propone que se soliciten en tres ministraciones, de $3,500.00 para el segundo año del establecimiento y $1,750.00 en los años tres y cuatro.
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
Financial analysis
The structure of current costs and benefits of a project consists of a succession of positive (benefits) or negative (costs) delated monetary flow that follows one another from the initial investment at the t=0 period (De Rus et al., 2006).
In Figure 4 is observed that costs concentrate, mainly, in the first 5 years, particularly in investment, establishment, plague control and maintenance concepts. On the other hand, the first important profits are obtained from the 15th year onwards, when incomes result from selling the wood obtained from clear-cuttings.
In the following years, maintenance, protection or forestry labor costs are minimal, except for the last one, though it is manageable since in this moment there is the main income. The economic benefits start in the 10th year, but it is in the 15th when it is safer to place the wood into the market and, consequently, to get important financial resources.
According to the determined indicators, the investment activity in forest plantations with commercial endings is profitable and viable.
The Net Present Value (NPV) of 162, 344.2 (>0) was the result of discounting the cash flow from the risk-free rate of return of 6.07% (CETES value of 2005), thus, the project is profitable from a financial point of view.
Análisis financiero
La estructura de costos y beneficios actualizados de un proyecto consisten en una sucesión de flujos monetarios deflactados positivos (beneficios) y negativos (costos) que se suceden a partir de una inversión inicial realizada en el período t=0 (De Rus et al., 2006).
En la Figura 4 se observa que los costos se concentran, principalmente, en los cinco primeros años, sobre todo por conceptos de inversión, establecimiento, control de plagas y mantenimiento. Por su parte, los primeros beneficios importantes se obtienen a partir del año 15, cuando se generan ingresos derivados de la venta de madera producto de aclareos.
En los años subsiguientes, los costos de mantenimiento, protección o labores silvícolas son mínimos, excepto el último. Aunque este es salvable, ya que en este momento se tiene ahí el ingreso principal. Los beneficios económicos se generan a partir del décimo año, pero es desde el año 15 cuando se tendrá mayor seguridad de colocar la madera en el mercado, y en consecuencia de obtener cantidades considerables de recursos económicos.
De acuerdo con los indicadores determinados, la actividad de inversión en plantaciones forestales con fines comerciales es rentable y viable.
El Valor Presente Neto (VPN) de 162,344.2 (mayor de cero) resultó al descontar los flujos de fondos a la tasa de retorno libre de riesgo de 6.07% (Valor de CETES de 2005), por lo tanto el proyecto es rentable, desde el punto de vista financiero.
Figura 4. Estructura de beneficios y costos deflactados en plantaciones forestales comerciales de Swietenia macroplhylla.Figure 4. Structure of deflected benefits and costs in commercial forest plantations of Swietenia macrophylla.
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The Internal Return Rate (IRR) of 13.37% belongs to the discount rate, that makes the Net Present Value (NPV) of cash flow = 0, which means that it is higher than the opportunity cost of 6.07%. The IRR indicates the per cent efficiency of the project by each invested peso, in which there is a difference over the double; thus, the investment is very attractive. The former is coincidental with the records of Synnott (2005), who stated that values over 9% for this indicator, with discount rates of 10% for established plantations in Sian Ka´an in the State of Quintana Roo and Calakmul in the State of Campeche. The government of the state of Jalisco estimated an IRR of 12.6 to 20.2 and a Benefit-Cost Ratio (BCR) of 1.56 to 3.5 for forest plantations (Table 7); FUMIAF (2005) considers an IRR of 29%, with a discount rate of 9.23, with which it concludes in a convincing way, that the business of commercial forest plantations is profitable.
The Benefit-Cost Ratio (BCR) was 4.10, that is, acceptable, according to the criterion that an investment is viable, if the Benefit-Cost Ratio (BCR) is above 1.0. This number is similar to 4.39 for lumber production and 3.10 for roundwood as stated in the business plan for the commercial cultivation of mahogany of FUMIAF (2005).
In Table 8 is observed that among the primary activities, the forest-related produce the highest economic benefits in Jalisco State at medium-term.
La Tasa Interna de Retorno (TIR) de 13.37% corresponde a la tasa de descuento, que hace al Valor Actual Neto (VAN) de los flujos de fondos igual a cero, por lo que es más grande al costo de oportunidad de 6.07%. La TIR indica la eficiencia porcentual del proyecto por cada peso invertido, en la cual existe un diferencial superior al doble; por lo tanto, la inversión es muy atractiva. Lo anterior coincide con los registros de Synnott (2005), quien consignó valores mayores a 9% para este indicador, con tasas de descuento del 10% para plantaciones establecidas en la región de Sian Ka´an en Quintana Roo y Calakmul en Campeche. El gobierno del estado de Jalisco estimó una TIR de 12.6 a 20.2 y una Relación Beneficio- Costo (RB/C) de 1.56 a 3.5 para plantaciones forestales (Cuadro 7); la FUMIAF (2005) considera una TIR de 29%, con una tasa de descuento de 9.23%, con lo que concluye, en forma contundente, que el negocio de las plantaciones forestales comerciales de caoba es rentable.
La Relación Beneficio-Costo (RB/C) fue de 4.10, es decir aceptable, de acuerdo con el criterio de que una inversión es viable, si el valor de la relación beneficio - costo es superior a 1.0. Esta cifra es muy parecida al 4.39 para producción de madera aserrada y al de 3.10 para madera en rollo citados en el plan de negocios para el cultivo comercial de caoba elaborado por la FUMIAF (2005).
En el Cuadro 8 se observa que entre las actividades primarias, las forestales son las que a mediano plazo generan los mejores beneficios económicos en el estado de Jalisco.
Cuadro 8. Indicadores financieros para actividades primarias en el estado de Jalisco.Table 8. Financial indicators for primary activities in the State of Jalisco.
Agricultura Ganadería extensiva Plantaciones forestales
Cultivo de Agave
Clima templado
TIR = 4.68 (Eventual
B / C = 0.50
Ganado vacuno
Clima templado
TIR = -1.0
B / C = 0.63
Plantaciones de eucalipto
Clima templado
TIR = 12.6
B / C = 1.56
Cultivo de maíz o frijol
Clima cálido
TIR = 1.2
B / C = 0.96
Ganado vacuno
Clima cálido
TIR = 1.0
B / C = 0.85
Plantaciones de eucalipto
Clima cálido
TIR = 18.2
B / C = 2.10
Cultivo de sandía
Clima cálido
TIR = 3.6.
B / C = 1.2
Ganado vacuno
Clima cálido
B / C = 1.0
B / C = 0.85
Plantaciones de cedro rojo, Caoba o teca
Clima cálido
TIR = 20.2
B / C = 3.5Fuente: Monreal, 2007.Source: Monreal, 2007.
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
El Retorno Sobre la Inversión (RSI) de 8.53, como resultado del cociente entre el flujo de fondos actualizados a la tasa de 6.07% y el valor actual de la inversión es mayor que 1.0, por lo que se considera que el proyecto analizado es viable.
El Periodo de Recuperación de la Inversión (PRI) en el cual los beneficios de flujos de fondos recuperan la inversión, inicialmente efectuada, ocurre a los 25 años, edad en la que se practica el cuarto aclareo y se tiene un fuerte ingreso por la venta de la madera en rollo.
El Índice de Deseabilidad (ID) se estimó en 7.53, por lo que el criterio de decisión consistirá en efectuar las inversiones cuyo índice de deseabilidad (ID) sea superior, pero que maximicen el VAN.
Análisis de sensibilidad
En la Figura 5a se muestra que al disminuir la tasa de descuento, el VAN se incremente, lo cual indica los beneficios que recibiría el proyecto mediante la consecución de recursos a menor costo (tasa de descuento). Por ejemplo, si la tasa de descuento es del 5%, se obtendría un VAN de 223,522.5 y una RB/ C de 5.14, con el consecuente aumento en la rentabilidad del proyecto.
Al crecer la tasa de descuento, llega un momento en la cual el VAN = 0 y la TIR ocurre a una tasa de 13.37%, a partir de ese punto el VAN será menor que cero, entonces, la implementación del proyecto le generaría pérdidas al inversionista (Figura 5a).
Cuando la tasa de descuento es menor y los precios de venta de la madera en rollo aumentan, los beneficios se incrementan en gran medida, lo cual indica que si todas las estimaciones de los volúmenes de madera, los costos de producción
As the Return On Investment (RSI) is 8.53 as a result of the quotient between the cash flow adjusted to the 6.07% rate and that the present investment value is over 1.0, the analyzed proyect is viable.
The Return on Investment Period or Payback Period (ROIP) in which the benefits of cash flow recover the investment initially made, takes place in 25 years, age in which the fourth clear-cut is made and a great income is produced from selling roundwood.
The Desirability Index (ID) is estimated in 7.53, which means that the decision criterion will consist in making investment in which the Desirability Index (DI) is greater, but that they maximize the Present Net Value (PNV).
Sensibility analysis
In Figure 5a is shown that when the discount rate diminishes, PNV increases, which indicates the benefits that the project would receive by the achievement of resources at a lower cost (discount rate). For example, if the discount rate is 5%, a PNV of 223,522.5 and a 5.14 Benefit-Cost Ratio (BCR) would be obtained, with the resulting increment of the profitability of the project.
When the discount rate increases, there is a time when PNV = 0 and the IRR occurs at a 13.37% rate; from then on, PNV will be smaller than zero, thus, the implementation of the project would generate losses to the investor (Figure 5a).
When the discount rate is small and the sale prices of roundwood increase, the benefits increase greatly, which means that if all the estimations of Wood volumes, production costs and sale prices are kept the same, the minimal sale prices are those shown in Figure 5b.
Figura 5. Variación del VAN en función de la tasa de descuento (a) y de la tasa de descuento y precios de venta (b) en plantaciones forestales de Swietenia macrophylla.
Figure 5. Variation of PNV in regard to the discount rate (a) and the discount rate and sale prices (b) in forest plantations of Swietenia macrophylla. costs and sale prices are kept the same, the minimal sale prices are those shown in Figure 5b.
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CONCLUSIONS
The analysis of profitability of the Project shows positive financial indicators, even if it is considered the long maturation period, which makes the commercial forest plantations of mahogany a good investment option in the State of Quintana Roo.
The sensibility analysis shows the level at which the actualization rate or sale prices of wood in the project can vary and keep itself profitable.
From the obtained financial indicators, it is advised to include mahogany forest plantations in the sponsoring schemes of the sector and to support them with subsidies from the federal and state governments, in order to lighten their financial cost and give them economic viability.
End of the English version
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Respecto de la RB/ C, RSI e ID, a cualquier tasa superior a 13.4%, el proyecto deja de ser viable, tal como se muestra en la Figura 6.
CONCLUSIONES
El análisis de la rentabilidad del proyecto muestra indicadores financieros positivos, aún si se consideran el largo periodo de su maduración, por lo que las plantaciones forestales comerciales de caoba son una buena opción de inversión en el estado de Quintana Roo.
El análisis de sensibilidad muestra hasta qué niveles se puede variar la tasa de actualización o precios de venta de la madera en el proyecto y que este siga siendo rentable.
Dados los indicadores financieros obtenidos, se recomienda la inclusión de las plantaciones forestales de caoba en los esquemas de financiamiento del sector y el apoyo con subsidios por parte de los gobiernos federal y estatal, para aligerar el costo financiero y darles viabilidad económica.
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In regard to BCR, ROI and DI, at any rate above 13.4%, the project becomes unviable, as shown in Figure 6.
y los precios de venta se mantienen, los precios mínimos de venta son los que se presentan en la Figura 5b.
Figura 6 Variación de indicadores financieros ante variación de i en plantaciones forestales de Swietenia macrophylla.Figure 6. Variation of financial indicators in face of the variation of i in forest plantations of Swietenia macrophylla.
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García et al., Evaluación Financiera de Plantaciones Forestales de Caoba...
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Hernández et al., Crecimiento en diámetro y altura de una plantación mixta...
CRECIMIENTO EN DIÁMETRO Y ALTURA DE UNA PLANTACIÓN MIXTA DE ESPECIES TROPICALES EN VERACRUZ
DIAMETER AND HEIGHT GROWTH OF A MIXED PLANTATION WITH TROPICAL SPECIES IN VERACRUZ STATE
Edgar Hernández Máximo 1, José Luis López Ayala 1 y Vicente Sánchez Monsalvo 1
RESUMEN
El presente trabajo se llevó a cabo en el Campo Experimental El Palmar, Veracruz con el objetivo de evaluar el crecimiento en altura y diámetro, de una plantación de cuatro especies asociadas (Cedrela odorata–Cordia alliodora y Tectona grandis-Swietenia macrophylla). En el primer grupo se consideraron cuatro tratamientos experimentales: T1) Sin fertilización y procedencia local; T2) Sin fertilización y procedencia foránea; T3) Con fertilización y procedencia local; T4) Con fertilización y procedencia foránea. Para el segundo se incluyó un solo tratamiento T1) Sin fertilización y procedencia local en cuatro parcelas ubicadas en los extremos de la plantación. El análisis de varianza se realizó, para cada asociación, con un arreglo de parcelas dividas bajo un modelo de medidas repetidas. En general, se determinó que en ambas se presentaron diferencias altamente significativas (p<0.0001) en altura y diámetro. Destacó el tratamiento (T1) como el mejor. T. grandis fue la especie que registró el mayor crecimiento promedio (diámetro = 10.9 cm, altura = 9.83 m) y la tasa de crecimiento más alta (altura = 1.96 m año-1 diámetro = 2.3 cm año-1), mientras que C. alliodora tuvo el menor crecimiento promedio (diámetro = 5.7 cm, altura = 4.89 m) y la menor tasa de crecimiento (altura = 0.97 m año-1 y diámetro = 1.3 cm año-1). Se concluyó que conocer la fuente de germoplasma es más importante para las plantaciones que la aplicación de fertilizante.
Palabras clave: Cedrela odorata L., Cordia alliodora (Ruiz & Pavón) Oken., crecimiento, plantación mixta, Swietenia macrophylla King, Tectona grandis L. f.
.ABSTRACT
The study here described was carried out in El Palmar Experimental Station, in Veracruz State, with the aim of assessing growth in height (H) and diameter (DBH) of a plantation with four associated species (Cedrela odorata–Cordia alliodora and Tectona grandis-Swietenia macrophylla). In the first group, four experimental treatments were included: T1) Without fertilization and local provenance; T2) Without fertilization and foreign provenance; T3) With fertilization and local provenance; T4) With fertilization and foreign provenance. For the second group one single treatment was considered, T1) Without fertilization and local provenance in four lots located in the limits of the plantation. The analysis of variance was applied to each association with a split lot arrangement under a repeated measurements model. Differences in H and DBH were highly significant (p<0.0001) in both groups. T1 proved to be the best. Tectona grandis had the greatest average growth (DBH = 10.9 cm, H = 9.83 m) and the highest growth rate (H= 1.96 m year -1, DBH = 2.3 cm year-1) while Cordia alliodora had the lowest average growth (DBH = 5.7 cm, H = 4.89 m) and the lowest growth rate (H = 0.97 m year-1, DBH = 1.3 cm year-1). It was concluded that to know the germ plasm source for plantations is more important that fertilization.
Key words: Cedrela odorata L., Cordia alliodora(Ruiz & Pavón) Oken., growth, mixed plantation, Swietenia macrophylla King, Tectona grandis L. f.
Fecha de recepción: 5 de marzo de 2010.
Fecha de aceptación: 22 de julio de 2011.
1Campo Experimental El Palmar, CIR Golfo-Centro, INIFAP. Correo-e: [email protected]
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INTRODUCTION
Most of the plantations in the American tropics have been established with exotic species, since they grow faster than the native. This means a high risk factor, since often there is a poor knowledge about their behavior out of their natural distribution area (Ladrach, 1992).
Native plants grow slower, but its viability on the long run is greater as they are adapted to the local environment and they are better prepared to survive to climatic variations, plagues and diseases. If there is enough information in a guide to: select the site, establishment and management of plantations, the species of a region might offer ecologic and economic advantages, particularly those from a different provenance (Alice et al., 2004; Hummel, 2001). However the association with exotic taxa will be achieved with good results when the fitness tests have been applied to them (Wienstroer, 2003).
Diversification and cultivation forms in mixed plantations have important impact from social, environmental and economic view points, since they help to restore and recover biodiversity, as they reduce the pressure over natural forests and to re-establish habitat for wildlife. Vegetals that produce high value products are associated with them, with others that supply benefits in the rotation. Diversification lowers phytosanitary risks, favors and reduces managements activities (pruning and sanitation), it improves the quality of wood and increases production (Loewe and González, 2007; Petit et al., 2009).
Forest plantations in Mexico have been restricted, mainly, to the protection of degraded areas and a few times have been made for commercial endings. Nevertheless, many industries and organizations linked to forestry have established them or plan to do it in order to satisfy part of their demands for raw material as they face an imminent scarcity and are far from production sources in some regions (Martínez, 2006).
Zamudio and López (1999) declare that forest harvest in the Southeast of the country has been done over very valuable species such as Haematoxylum campechianum L. (“tinto”), Cedrela odorata L. (“red cedar”) and Swietenia macrophylla King (mahogany). Moreover, Cordia alliodora (Ruiz & Pavón) Oken. (“suchichuahuitl”) and Tectona grandis L. f. (“teca”), which are considered important species in Veracruz State. Unfortunately there are only a few references about their growth when they get together which is one of the reasons why extensive mixed plantations have not been made.
Since it is important to study the association of economically valuable forest species, in 1994 was developed a project entitled “Establishment, cultivation and management of tropical species in commercial plantations” at the El Palmar
INTRODUCCIÓN
La mayor parte de las plantaciones en el trópico americano han sido establecidas con especies introducidas, debido a que crecen más rápidamente que las nativas. Esto genera un alto factor de riesgo, pues a menudo hay poco conocimiento sobre su comportamiento fuera de su área de distribución natural (Ladrach, 1992).
Las plantas nativas crecen con más lentitud, pero su viabilidad a largo plazo es mayor ya que se están adaptadas a las condiciones locales y están mejor preparadas para sobrevivir a variaciones climáticas, brotes de plagas y enfermedades. Si se cuenta con suficiente información en una guía para: la selección del sitio, el establecimiento y manejo de plantaciones, las especies propias de una región pueden ofrecer ventajas tanto ecológicas como económicas, sobre aquéllas que son de otra procedencia (Alice et al . , 2004; Hummel, 2001) . Sin embargo, la asociación con taxa introducidos se logrará con buenos resultados, cuando se les hayan realizado las pruebas de aptitud correspondientes (Wienstroer, 2003).
La diversificación y formas de cultivo en plantaciones mixtas tiene importantes impactos desde los puntos de vista social, ambiental y económico; puesto que contribuyen a restaurar y recuperar la biodiversidad, al reducir la presión sobre los bosques naturales y restablecer hábitats para la fauna silvestre. En ellas se asocian vegetales que generan productos de alto valor, con otros que proporcionan beneficios en el transcurso de la rotación. La diversificación disminuye riesgos fitosanitarios, facilita y reduce las actividades de manejo (podas y limpias), mejora la calidad de la madera y aumenta la producción (Loewe y González, 2007; Petit et al., 2009).
En México, las plantaciones forestales se han limitado, principalmente, a la protección de áreas degradadas y pocas veces se han destinado a fines comerciales. No obstante, muchas industrias y organizaciones ligadas a la actividad silvícola las han establecido o planean hacerlo para satisfacer parte de sus necesidades de materia prima, ante la inminente escasez y alejamiento de las fuentes productoras en algunas regiones del territorio nacional (Martínez, 2006).
Zamudio y López (1999) señalan que los aprovechamientos forestales en el sureste del país han sido de especies con alto valor económico como: Haematoxylum campechianum L. (tinto), Cedrela odorata L. (cedro rojo) y Swietenia macrophylla King (caoba). Además, Cordia alliodora (Ruiz & Pavón) Oken. (suchichuahuitl) y Tectona grandis L. f. (teca) son consideradas importantes en el estado de Veracruz. Desafortunadamente existen pocas referencias sobre su crecimiento cuando se agrupan, lo que constituye una de las razones por las que no se han realizado plantaciones mixtas extensivamente.
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Hernández et al., Crecimiento en diámetro y altura de una plantación mixta...
A partir de interés por investigar la asociación de especies forestales con importancia económica, en el Campo Experimental (C.E.) El Palmar, del Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias (INIFAP) se desarrolló en 1994 un proyecto de gran visión denominado “Establecimiento, cultivo y manejo de especies tropicales de valor en plantaciones comerciales”, cuya finalidad era aprovechar al máximo terrenos del trópico mexicano. El presente estudio se deriva de dicha investigación y tiene por objetivo analizar los crecimientos de altura y diámetro de Cedrela odorata-Cordia alliodora y Tectona grandis-Swietenia macrophylla durante los primeros cinco años.
MATERIALES Y MÉTODOS
Descripción del área
El trabajo se realizó a 2 km al sur de las instalaciones del Campo Experimental (C. E.) El Palmar, ubicado en el municipio de Tezonapa, Veracruz (Figura 1), entre las coordenadas
18° 30’ 02.77”-18° 30’ 00.18”N y 96° 45’ 17.21”-96° 45’ 15.26”W y a una altitud de 180 m. El clima predominante en la zona corresponde al cálido subhúmedo, cuya precipitación anual es de 2,885 mm, temperatura media anual de 24.4 °C, con 16.1 y 35.45 °C como mínima y máxima, respectivamente.
Experimental Station of INIFAP, with the aim of taking out the best of Mexican tropical lands. The actual study came out of that project with the purpose of analyzing height and diameter growth of Cedrela odorata-Cordia alliodora and Tectona grandis-Swietenia macrophylla during their first five years.
MATERIALS AND METHODS
Study area
Field work was made 2 km South of El Palmar Experimental Station located at Tezonapa municipio in Veracruz State (Figure 1), between 18° 30’ 02.77” - 18° 30’ 00.18”N and 96° 45’ 17.21” - 96° 45’ 15.26”W at 180 m high. The prevailing climate in the area is sub-humid warm, with 2,885 mm of rain, 24.4 °C as average annual temperature, 16.1 as minimal and 35.45 °C, maximal.
The place of the plantation is 0.82 ha with a slope under 15%, with a higher point to the South, while to the North is a temporary small water spring, which provokes a slight depression. Soils are latheritic red, deep and with good natural drainage, with a sandy-loam and 4.8 pH.
Figura. 1. Localización geográfica de una plantación mixta establecida en el C. E. El Palmar, Tezonapa, Ver.Figure. 1. Geographic location of a mixed plantation established in the El Palmar E.S. Tezonapa, Ver.
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El sitio donde se estableció la plantación ocupa una superficie aproximada de 0.82 ha, y se caracteriza por tener una pendiente menor al 15%; con una parte más elevada hacia el sur, mientras que en la porción norte se localiza un pequeño nacimiento de agua temporal, que provoca una ligera depresión. Los suelos son rojos lateritícos, profundos y de buen drenaje natural, con textura de migajón arcillo-arenoso y pH de 4.8.
Diseño y establecimiento de la plantación
En el experimento se plantaron cuatro especies tropicales, y se evaluaron dos asociaciones. La primera con cuatro tratamientos para Cedrela odorata y Cordia alliodora, mientras que
Design and establishment of the plantation
In the experiment were planted four tropical species and two associations were assessed. The first with four treatments for Cedrela odorata and Cordia alliodora, while in the second group one treatment was applied to Tectona grandis and Swietenia macrophylla (Table 1). For the local provenance of Cedrela, seeds wre collected in the Gulf of Mexico Watershed in areas with similar characteristics to those of the the site of the plantation and the foreign from the Pacific Ocean Watershed. The male individuals of Cordia of local provenance showed phenotypical features common to those of the region. The foreign resulted from the germ plasm obtained from other areas.
Cuadro 1. Tratamientos aplicados a procedencias de cuatro especies establecidas en una plantación mixta.Table 1. Applied treatments to the provenances of four species established in a mixed plantation.
Especie Clave Tratamiento
Cedrela odorata T1 Sin fertilización y procedencia local (Tabasco)
T2 Sin fertilización y procedencia foránea (Jalisco)
T3 Con fertilización y procedencia local (Tabasco)
T4 Con fertilización y procedencia foránea (Jalisco)
Cordia alliodora T1 Sin fertilización y procedencia local (Macho)
T2 Sin fertilización y procedencia foránea (Hembra)
T3 Con fertilización y procedencia local (Macho)
T4 Con fertilización y procedencia foránea (Hembra)
Tectona grandis T1 Sin fertilización y procedencia local (Árbol 5)
Swietenia macrophylla T1 Sin fertilización y procedencia local (El Palmar)
en la segunda agrupación se ap licó un t ra tamiento a Tectona grandis y Swietenia macrophylla (Cuadro 1). Para la procedencia local de Cedrela, la semilla se colectó en la Vertiente del Golfo de México en áreas con características similares al sitio de plantación y la foránea en la Vertiente del Pacífico. Los individuos macho de Cordia de procedencia local presentaron característ icas fenotípicas comunes a los de la región. La foránea fue producto de germoplasma obtenido de otras áreas.
La fertilización se llevó a cabo al momento de plantar con la aplicación de 200 g de triple 17 en cada cepa, el cual fue cubierto con una capa de tierra de aproximadamente 10 cm, para separarla de la raíz.
La plantación se estableció en diciembre de 1994. Su trazo se efectuó en “marco real” a 2.5 x 2.5 m, lo que conformó un rectángulo de 78 x 105 m. Se tomaron como base dos hileras horizontales, en la primera se intercalaron ejemplares de Cedrela-Cordia, y en la segunda individuos
Fertilization was made at the time of planting with the application of 200 g Triple 17 by each hole, which was covered by a ground layer about 10 cm thick, to separate it from the root.
The plantation was started in December 1994. Its design was in a 2.5 x 2.5 m framework, with built-up a 78 x105 m rectangle. Two horizontal rows were taken as a basis; in the first one were inserted Cedrela-Cordia examples, and in the second, examples of Cordia. In four rows in the Eastern (E) and Western (W), part Tectona-Swietenia were planted following the same distribution pattern of the first two species (Figure 2).
Afterwards, the spatial arrangement was designed to apply the treatments. In the Cedrela- Cordia association were formed two hexagons: one external with foreign provenance Cedrela edges, that demarcated the blocks, and an internal one in which the treatments were applied and data were taken. In the interior hexagon were assessed seven Cedrela individuals and eight for Cordia. In the Tectona-Swietenia association were
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Hernández et al., Crecimiento en diámetro y altura de una plantación mixta...
de Cordia. En cuatro hileras de la parte Este (E) y Oeste (O) se introdujeron Tectona-Swietenia, con el mismo orden de distribución empleado para las dos primeras especies (Figura 2).
Posteriormente, se diseñó el arreglo espacial para aplicar los tratamientos. En la asociación Cedrela-Cordia se formaron dos hexágonos; uno externo con bordos de Cedrela de procedencia foránea, que delimitaron los bloques, y otro interno en el que se aplicaron los tratamientos y se tomaron los datos. En el hexágono interior se evaluaron siete individuos de Cedrela y ocho para el caso de Cordia. En la asociación Tectona-Swietenia se hicieron medios hexágonos, y las mediciones se efectuaron sólo en tres árboles de la primera especie y dos en la segunda.
En la asociación Cedrela–Cordia se construyeron un total de 16 hexágonos o parcelas, dos de ellas incluyeron una sola especie por lo que correspondieron a los testigos, una de cada especie. En la asociación Tectona-Swietenia se generaron cuatro medios hexágonos, distribuidos en la parte E y O de la plantación (Figura 3).
Toma de datos
Las variables que se midieron fueron el diámetro y la altura derivados de los datos consignados con una periodicidad anual desde 1995 hasta 1999. Para esto se utilizó cinta diamétrica (Forestry Suppliers Model 283D/20F English), clinómetro Sunnto, cinta métrica y varas graduadas a cada 50 cm. La información se registró en formatos de campo, para después capturarla en hojas de cálculo Excel.
Análisis de la información
Se utilizó el programa estadístico SAS (Statistical Analysis System) para realizar el análisis de varianza y determinar si existían diferencias significativas en las variables de respuesta (diámetro y altura) entre los tratamientos. Para ello se empleó un arreglo de parcelas divididas mediante un modelo de medidas repetidas, de acuerdo a la metodología empleada por Gumpertz y Brownie (1993) para mediciones periódicas en un mismo árbol. En el presente estudio tanto la especie, el tratamiento, la repetición y las interacciones tratamiento-especie y tratamiento-repetición se consideraron las fuentes de variación dentro de los individuos. En ésta última se aplicaron las pruebas Greenhouse-Geisser (G-G) y Huynh-Feldt (H-F) para obtener los valores de significancias estrictos (Kuehl, 2001). Las diferencias de crecimiento en diámetro y altura entre especies y fechas de medición por taxón se evaluaron con la Diferencia Mínima Significativa (DMS) para un valor de p≤0.05 (Littell et al., 1998).
made half-hexagons, and the measurements were made only in three trees of the fires species and two of the second.
Figura 2. Arreglo espacial de cuatro especies forestales dentro de la plantación experimental.
Figure 2. Spatial arrangement with four forest species in an experimental plantation.
In the Cedrela–Cordia association were built 16 hexagons or lots, two of which include one only species, which were taken as control, one for each species. In the Tectona-Swietenia association were produced four half hexagons, distributed in the Eastern (E) and Western (W) of the plantation (Figure 3).
SF – L = Sin fertilización y procedencia local; CF – F = Con fertilización y procedencia foránea; SF – F = Sin fertilización y procedencia foránea; B = (Bloques 1, 2, 3, 4); P = (Parcelas 1, 2, 3, 4); CF – L = Con fertilización y procedencia local.SF – L = Without fertilization and local provenance; CF – F = With fertilization and foreign provenance; SF – F = Without fertilization and foreign provenance; B = (Blocks 1, 2, 3, 4); P = (Lots 1, 2, 3, 4); CF – L = With fertilization and local provenance.
Figura 3. Aleatorización de cuatro tratamientos en parcelas experimentales agrupadas en bloques dentro de una plantación mixta.
Figure 3. Randomization of four treatments in experimental lots grouped into blocks in a mixed plantation.
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RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el primer análisis se obtuvieron diferencias altamente significativas (p<0.0001) de altura y diámetro entre individuos de Cedrela odorata y Cordia alliodora en tratamientos, especie e interacción tratamiento x repetición. También se observaron diferencias significativas (p<0.0001) dentro de los individuos (Cuadro 2).
Los resultados para las especies Tectona grandis y Swietenia macrophylla mostraron diferencias altamente significativas (p<0.0001) dentro de los individuos en crecimiento de altura y diámetro normal, únicamente, en las fechas de medición y la interacción fecha x bloque (Cuadro 3).
Al analizar la comparación de medias de la asociación Cedrela-Cordia se observó que en el primer año no hubo diferencias significativas entre tratamientos, sin embargo en los años siguientes sí se presentaron. En las dos especies el tratamiento 1 (sin fertilizante, procedencia local) fue el que presentó los mejores resultados, durante el periodo de evaluación, y registró valores de 4.38 m en altura y 5 cm de diámetro en 1999. Al tratamiento 2 (sin fertilización, procedencia foránea) le correspondieron los resultados más bajos con 2.96 m y 4 cm de altura y diámetro, respectivamente, para el mismo año. La interacción, en ambos taxa, entre los tratamientos 1 y 3 (procedencia local sin y con aplicación de fertilizante), evidenció que las medias en altura y diámetro favorecen a Cedrela odorata (cuadros 4 y 5).
En la comparación de medias de la asociación Tectona-Swietenia no hubo diferencias significativas en los bloques, por lo que se obtuvieron crecimientos similares tanto en altura, como en diámetro para ambas especies, excepto en 1999. Esto pudo deberse a que en ese año se presentó un incendio que afectó el desarrollo de los árboles de las subparcelas localizadas en la parte sur de la plantación, los cuales fueron superados ampliamente por los de la porción norte. En cambio, al efectuar la interacción de los bloques con las especies, las diferencias significativas se registraron en los años 1995 y 1999 (cuadros 6 y 7).
Al tratamiento 1 le correspondió el mejor efecto, específicamente en Cedrela odorata, y con ello se corrobora lo mencionado por Hummel (2001), quien considera que cuando se cuenta con suficiente información en una guía para la selección del sitio, el establecimiento y manejo de la plantación, las especies nativas ofrecen ventajas ecológicas y económicas, sobre las exóticas, o que no son del sitio.
Data sampling
Diameter and height were the variables that were measured, with an annual record from 1995 to 1999 A diametric tape (Model 283D/20F Forestry Suppliers English), Sunnto clinometer, metric tape and 50cm scale yardsticks were used. The data were ordered in field charts to recover them later in Excel worksheets.
Information analysis
The SAS statistical program was used for the analysis of variance and to determine if there were any significant differences in the response variables (diameter and height) among treatments. Thus, a sub-split plot arrangement was used through a model of repeated means (Gumpertz and Brownie, 1993) for periodical measurements in one same tree. In the actual study the species, the treatment, the replication and the species-treatment and treatment-replication interactions were taken as the variation sources inside the individuals. In this last one, Greenhouse-Geisser (G-G) and Huynh-Feldt (H-F) tests were applied to find the values of strict significance (Kuehl, 2001). The differences in diametrical and height growth among species and measure dates per taxon were assessed by the Least Significant Difference (LSD) for a p≤0.05 value (Li t tell et al., 1998).
RESULTS AND DISCUSSION
Highly significant differences (p<0.0001) in height and diameter among individuals of Cedrela odorata y Cordia alliodora were obtained in treatments, species and in the treatment-replication interaction. Within individuals were observed significant differences (p<0.0001) as well (Table 2).
For Tectona grandis and Swietenia macrophylla there were highly significant differences (p<0.0001) within individuals only in height and diameter in measurement days and in the date x block interaction (Table 3).
When analyzing the mean comparison of the Cedre la -Cordia associa t ion i t was ident i fied that there were non significant differences in the first year among treatments; however, in the following years, they did happen. In both species, treatment 1 (without fertilization and local provenance) showed the best results during the assessment period and registered 4.38 m in height and 5 cm in diameter in 1999. The lowest numbers (2.96 m high and 4 cm of diameter) came from treatment 2 (without fertilization, foreign provenance) for the same year. For both taxa, the interaction between treatments 1 and 3 (local provenance without and with fertilization) made evident that the measurements of height and diameter favor Cedrela odorata (tables 4 and 5).
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Hernández et al., Crecimiento en diámetro y altura de una plantación mixta...
Cuadro 2. Análisis de varianza del crecimiento en altura y diámetro de Cedrela odorata y Cordia alliodora con un modelo de medidas repetidas.
Table 2. Analysis of variance of height and diameter growth of Cedrela odorata and Cordia alliodora wih a repeated mean model.
Fuente de variaciónAltura 1 Diámetro 1
g. I Pr>F G-G H-F Pr>F G-G H-F
a) Entre individuos
Tratamiento 3 <0.0001 <0.0001
Especie 1 <0.0001 <0.0001
Repetición 4 0.1101 0.0710
Tratamiento x especie 3 0.0367 0.0231
Tratamiento x repetición 9 0.0008 0.0008
Error 249
b) Dentro de individuos
Fecha de medición 4 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001
Fecha x tratamiento 12 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001
Fecha x especie 4 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001
Fecha x repetición 16 0.0073 0.0310 0.0264 0.0102 0.0371 0.0320
Fecha x Trat. x Esp. 12 0.4435 0.0377 0.0814 0.0746
Fecha x Trat. x Rep. 36 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001
Error 996Valores de p<0.0001 son altamente significativosp<0.0001 values are highly significantg.l = grados de libertad; F = estadístico para evaluar la varianza poblacional; G-G = Greenhouse-Geisser; H-F= Huynh-Feldt.g.l = degrees of freedom; F = statistical to assess population variance; G-G = Greenhouse-Geisser; H-F= Huynh-Feldt.
Cuadro 3. Análisis de varianza del crecimiento en altura y diámetro de Tectona grandis y Swietenia macrophylla con un modelo de medidas repetidas.
Table 3. Analysis of variance of height and diameter growth of Tectona grandis and Swietenia macrophylla with a repeated mean model.
Fuente de variaciónAltura 1 Diámetro 1
g. I Pr>F G-G H-F Pr>F G-G H-F
a) Entre individuos
Bloque 1 0.0602 0.2852
Especie 1 0.2430 0.7710
Bloque x especie 1 0.5333 0.7004
Error 16
b) Dentro de individuos
Fecha de medición 5 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001 <0.0001
Fecha x bloque 5 0.0001 0.0029 0.0006 0.0007 0.0076 0.0022
Fecha x especie 5 0.3669 0.3550 0.3636 0.5084 0.4560 0.4871
Fecha x bloque x especie 5 0.0582 0.1038 0.0771 0.2384 0.2610 0.2501
Error 80Valores de p<0.0001 son altamente significativosp<0.0001 values are highly significantg.l = grados de libertad; F = estadístico para evaluar la varianza poblacional; G-G = Greenhouse-Geisser; H-F= Huynh-Feldt.g.l = degrees of freedom; F = statistical to assess population variance; G-G = Greenhouse-Geisser; H-F= Huynh-Feldt.
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Cuadro 4. Comparación de medias del crecimiento en altura de Cedrela odorata y Cordia alliodora.Table 4. Mean comparison of height growth for Cedrela odorata and Cordia alliodora.
Fuenteenero 95
(m)
enero 96
(m)
enero 97
(m)
enero 98
(m)
enero 99
(m)
Tratamientos
Sin Fertilizante y Local (1)
Sin Fertilizante y Foráneo (2)
Con Fertilizante y Local (3)
Con Fertilizante y Foráneo (4)
1.56a
1.36a
1.43a
1.41a
1.89a
1.51b
1.60b
1.55b
3.55a
2.47b
3.50a
2.73b
4.67a
2.87b
3.64b
3.17b
4.38a
2.96b
3.64ab
3.44ab
Tratamiento x Especie
1 x Co
1 x Ca
2 x Co
2 x Ca
3 x Co
3 x Ca
4 x Co
4 x Ca
2.71a
0.94c
1.74b
0.99c
2.09ab
0.77c
1.98ab
0.83c
2.75a
1.04c
2.11b
0.90c
2.55ab
0.65c
2.33ab
0.77c
4.79ab
2.31de
3.33cd
1.62e
5.18a
1.82e
3.90bc
1.57e
6.47a
2.87cd
4.21bc
1.53de
5.99a
1.30e
4.96ab
1.38de
6.53a
2.23e
4.63b
1.28e
5.75ab
1.52e
5.37ab
1.523
Letras distintas indican diferencias significativas (DMS, α = 0.05).Different letters mean significant differences (LSD, α = 0.05).Co = Cedrela odorata; Ca = Cordia alliodora.
Cuadro 5. Comparación de medias del crecimiento en diámetro para Cedrela odorata y Cordia alliodora.Table 5. Mean comparison of diameter growth for Cedrela odorata and Cordia alliodora.
Fuenteenero 95
(cm)
enero 96
(cm)
enero 97
(cm)
enero 98
(cm)
enero 99
(cm)
Tratamientos
Sin Fertilizante y Local (1)
Sin Fertilizante y Foráneo (2)
Con Fertilizante y Local (3)
Con Fertilizante y Foráneo (4)
1a
1a
1a
1a
2a
1ab
1ab
1b
4ab
3c
4a
3bc
5a
3b
4ab
4b
5a
4b
4ab
5ab
Tratamiento x Especie
1 x Co
1 x Ca
2 x Co
2 x Ca
3 x Co
3 x Ca
4 x Co
4 x Ca
2a
0.4b
1a
1b
2a
0.3b
2a
0.4b
3a
0.4c
2b
0.2c
3a
0.2c
2ab
0.3c
6ab
2c
4b
1c
7a
1c
5b
1c
7a
3cd
5bc
2de
7a
1e
6ab
2de
8a
3b
6a
1b
7a
2b
7a
2bLetras distintas indican diferencias significativas (DMS, α = 0.05).Different letters mean significant differences (LSD, α = 0.05).Co= Cedrela odorata; Ca= Cordia alliodora.
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Hernández et al., Crecimiento en diámetro y altura de una plantación mixta...
There were no significant differences in the mean comparison of the Tectona-Swietenia association in the blocks, which means that there were similar growths in height and diameter of both species, except in 1999. This might have been due to the fact that in that year a forest fire occurred that affected the development of the trees of the sub-plots located at the southern part of the plantation, which was widely exceeded by that from the trees of the northern part. In contrast, when analyzing the interaction between blocks and species, the significant differences were confirmed in the 1995 and 1999 years (tables 6 and 7).
Supervivencia
Cedrela odorata presentó una sobrevivencia superior al 90 %, al final de los cinco años de evaluación, mientras que Cordia alliodora registró una tendencia descendente.
Tal situación es atribuible a la alta densidad (2.5 x 2.5 m) y a las condiciones del terreno donde se estableció la plantación (Figura 4).
Cuadro 6. Comparación de medias del crecimiento en altura para Tectona grandis y Swietenia macrophylla.Table 6. Mean comparison of height growth for Tectona grandis and Swietenia macrophylla.
Fuenteenero 95
(m)
enero 96
(m)
enero 97
(m)
enero 98
(m)
enero 99
(m)
Bloque
Norte (1)
Sur (2)
1.84a
1.40a
1.92a
2.08a
3.82a
4.18a
4.41a
5.44a
9.74a
4.28b
Bloque x Especie
1 x Tg
1 x Sm
2 x Tg
2 x Sm 2.30a
1.38ab
1.68ab
1.13b
1.83a
2.00a
2.45a
1.70a
2.73a
4.90a
5.00a
3.35a
3.97a
4.86a
3.67a
7.14a
10.43a
9,06a
2.50b
5.95abLetras distintas indican diferencias significativas (DMS, α = 0.05).Different letters mean significant differences (LSD, α = 0.05).Tg= Tectona grandis; Sm= Swietenia macrophylla.
Cuadro 7. Comparación de medias del crecimiento en diámetro para Tectona grandis y Swietenia macrophylla.Table 7. Mean comparison of diameter growth for Tectona grandis and Swietenia macrophylla.
Fuenteenero 95
(cm)
enero 96
(cm)
enero 97
(cm)
enero 98
(cm)
enero 99
(cm)
Bloque
Norte (1)
Sur (2)
1a
1a
2a
2a
4a
4a
4a
6a
10a
4b
Bloque x Especie
1 x Tg
1 x Sm
2 x Tg
2 x Sm
2a
0.4b
1ab
0.4b
2a
1a
3a
1a
3a
5a
6a
3a
4a
5a
4a
7a
11a
9ab
4b
5abLetras distintas indican diferencias significativas (DMS, α = 0.05)Different letters mean significant differences (LSD, α = 0.05).Tg= Tectona grandis; Sm= Swietenia macrophylla.
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
The best effect came from treatment 1, specifically over Cedrela odorata, and with it is confirmed what Hummel (2001) stated, as he considers that when there is enough information in a guide to select a site or place as well as to control the establishment and management of a plantation, native species offer ecological and economic advantages upon the exotic species or over those that do not belong to the place.
Survival
Over 90% of Cedrela odorata individuals survived after the five-year assessment, while Cordia alliodora had a descendant tendency. Such situation might be explained by the high forest density (2.5 x 2.5 m) and the land conditions in which the plantation was established (Figure 4).
These results are comparable to what Van der Poel (1988) concluded, that Cordia requires a 4 x 4 m spacing, as smaller distances provoke a stagnation in its growth, and consequently, death after two years. In addition, it is very susceptible to moisture excess, so, places where water accumulates must be avoided when being planted (CONABIO, 2009).
In contrast, Cedrela odorata is tolerant to temporary floodings and reaches a better size when it grows on deep soil, with a humid climate, 1,000-to 3,738 mm annual precipitation and temperatures between 20 and 27 °C (CTFS- STRI - Fundación Natura, 2009; SIRE, 2009), which are proper characteristics to the area where the plantation was placed, a fact that probably favor the high survival number, over 90%.
Similar values were obtained for Cedrela to those Ramírez et al. (2008) found in South of Tamaulipas State. They determined 93.5% of survival; also, they point out that the National Program of Commercial Forest Plantations (PRODEPLAN) demands 90% during the first year of the plantation, which means that they had satisfactory results. In the actual work, plant replacement was made only during the first year and the survival per cent was 96.43 after three years.
In the Tectona grandis-Swietenia macrophylla asociation was observed something similar to what happened with Cordia alliodora, since the first species had the highest survival during the first year and diminished until the fourth and fifth year till it became stable, while for S. macrophylla the value kept the same in the five years of assessment (Figure 5).
Tectona grandis plantations in Nicaragua have a 100 % of survival between 3 and 4 years old, and 73 % those of Swietenia macrophylla (Piotto et al., 2000), which is similar to the actual study, and differ from what was found in Venezuela for Swietenia macrophylla (3 to 9 years) and Cedrela odorata
Figura 4. Porcentaje de supervivencia de Cordia alliodora y Cedrela odorata establecidas en una plantación mixta.
Figure 4. Survival per cent of Cordia alliodora and Cedrela odorata established in a mixed plantation.
Estos resultados son comparables con lo citado por Van der Poel (1988), quien concluye que Cordia requiere, de al menos, un espaciamiento de 4 x 4 m. Distancias menores originan un estancamiento en su crecimiento y, por lo tanto, mortandad después de dos años. Además, es muy susceptible a los excesos de humedad en el área, por lo que debe evitarse plantarla en sitios con acumulación de dicho líquido (CONABIO, 2009).
En cambio, Cedrela odorata es tolerante a inundaciones temporales y alcanza un mejor crecimiento sobre suelos profundos, clima húmedo, precipitación entre 1,000-3,738 mm anuales y temperaturas de 20 a 27 °C (CTFS, STRI y Fundación Natura, 2009; SIRE, 2009). Características que existen en el área donde se ubicó la plantación, lo que probablemente permit ió a la especie registrar un alto porcentaje de sobrevivencia superior a 90 %.
Para Cedrela se obtuvieron valores similares a los de Ramírez et al. (2008) en el sur de Tamaulipas. Ellos consignan una supervivencia de 93.5 %; así mismo, señalan que el Programa Nacional de Plantaciones Forestales Comerciales (PRODEPLAN) exige un mínimo de 90 % durante el primer año de la plantación, por lo que sus resultados fueron satisfactorios. En el presente trabajo la reposición de planta se hizo solo en el primer año y se logró un porcentaje de supervivencia de 96.43, a los tres años de edad.
En la asociación Tectona grandis-Swietenia macrophylla se observó a lgo parecido a lo que pasó con con Cordia alliodora, ya que la primera especie tuvo el porcentaje de supervivencia más alto durante el primer año y disminuyó, hasta mantenerse estable, en el cuarto y quinto año; mientras que para S. macrophylla dicho valor se mantuvo constante en el periodo de evaluación (cinco años) (Figura 5).
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Hernández et al., Crecimiento en diámetro y altura de una plantación mixta...
(2 to 4 years), which registered 24 and 43 %, respectively, in response to possible attacks of Hypsipyla grandella Zeller (Lozada et al., 2003). Arteaga and Izaguirre (2004) assessed
Figura 5. Porcentaje de supervivencia de Tectona grandis y Swietenia macrophylla establecidas en una plantación mixta.
Figure 5. Survival per cent of Tectona grandis and Swietenia macrophylla established in a mixed plantation.
Cedrela and Swietenia in a plantation with several tropical species in Quintana Roo, under three plantation systems, and got 72 % of survival in the Taungya system, while with the enrichment by row system, it was 63 % and with that of paths under protective canopy, 48 %.
Growth in height and diameter
Average height and normal diameter of Cedrela odorata and Cordia alliodora kept an ascendent growth. The first species was the most outstanding, since it reached a diameter of 85 cm and 6.64 m of height in 1999. Cordia alliodora registered 57 cm of diameter and 4.89 m in height, in the same year (figures 6 and 7).
Figura 7. Crecimiento en diámetro de Cedrela odorata y Cordia alliodora establecida en una plantación mixta.
Figure 7. Diameter growth of Cedre la odorata and Cordia alliodora established in a mixed plantation.
In this study the numbers determined for Cedrela are similar to those declared by Forte et al. (2005), with an average he ight growth of 10 m and 17 cm of d iameter after 12 years , where cultivation labors were applied (watering, fertilization, replanting, cleansing and plague control) and
Algunas plantaciones de Tectona grandis de Nicaragua tienen una sobrevivencia del 100 % entre los 3 y 4 años de edad, y 73 % las de Swietenia macrophylla (Piotto et al., 2000), que coincide con el presente trabajo, pero contrasta con lo determinado en Venezuela para Swietenia macrophylla (3 a 9 años) y Cedrela odorata (2 a 4 años) cuyos registros fueron de 24 y 43 %, respectivamente, en respuesta a posibles ataques de Hypsipyla grandella Zeller (Lozada et al., 2003). Por su parte, Arteaga e Izaguirre (2004) evaluaron Cedrela y Swietenia en una plantación con varias especies tropicales en Quintana Roo, bajo tres sistemas de plantación, y obtuvieron un porcentaje de supervivencia de 72 % en el sistema Taungya, en tanto que con el sistema de enriquecimiento en fajas, fue de 63 % y con el de brechas bajo dosel protector, de 48 %.
Crecimiento en altura y diámetro
La altura y el diámetro normal promedio de Cedrela odorata y Cordia a lliodora mantuv ieron un crecimiento de forma ascendente. Para las variables consideradas, la primera especie fue la más sobresaliente, ya que presentó valores de diámetro y altura de 85 cm y 6.64 m, respectivamente en 1999. Cordia alliodora alcanzó 57 cm y 4.89 m en diámetro y altura, en el mismo año (figuras 6 y 7).
Figura 6. Crecimiento en altura de Cedrela odorata y Cordia alliodora establecidas en una plantación mixta.
Figure 6. Height growth of Cedrela odorata and Cordia alliodora established in a mixed plantation.
En este estudio los valores determinados para Cedrela son similares a los citados por Forte et al. (2005), con un crecimiento promedio de 10 m en altura y un diámetro de 17 cm, a una edad de 12 años, los cuales se obtuvieron con la aplicación de labores culturales (riego, fertilización, replante, limpias y control de plagas) y en un clima de trópico seco. A su vez, los datos fueron superiores a lo registrado por Ramírez et al. (2008), quienes determinaron al tercer año de edad un crecimiento promedio de 51 cm en diámetro y una altura de 4.40 m, en una plantación establecida al sur de Tamaulipas, a pesar de que realizaron un mayor número de labores culturales (fertilización y control de malezas).
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
prevailed a dry tropical climate. Data were higher than those of Ramírez et al. (2008), who calculated an average diameter of 51 cm and a height of 4.40 m at the third year of a plantation at Southern Tamaulipas State, in spite of having made a greater number of cultivation labors (fertilization and weed control).
In Costa Rica were recorded growths between 12-15 m high and 5-20 cm in diameter after 8 years and in Panama for 15 year-old trees of C. odorata, of 22 m tall and diameters around 70 cm (STRI and Fundación Natura, 2009).
According to literature, Cordia alliodora may surpass 2 m in height and 2 cm in diameter during their first 10 years, which is coincidental to the results of this report. However, diametric and volumetric growth is susceptible to the forest density of the plantation, since it depends on environmental conditions. Van der Poel (1988) indicates that in order to get diameter of 40 to 45 cm in a plantation 20 to 35 years are necessary and fertilization seems to stimulate very little young growth. Thus, it can be declared that this is not a viable association, except that the species are established in places free of temporary droughts as they affect Cordia alliodora.
Similar growth dynamics were observed in Tectona grandis and Swietenia macrophylla until 1997. In 1998 T. grandis was slightly was overtaken by S. macrophylla in height; later, in 1999 it recovered and reached 9.83 m and 10.9 cm of diameter, while Swietenia grew up to 8.58 m tall and 8.5 cm in diameter at the end of the 1995-1999 period (figures 8 and 9). This means that the association of these taxa with the plantation distance that was used is viable in spite of having high forest density, as growth variable were not altered.
En Costa Rica se documentaron crecimientos entre 12-15 m de alto y 15-20 cm de diámetro a los 8 años y en Panamá para árboles de 15 años de C. odorata de 22 m de alto y diámetros de aproximadamente 70 cm (CTFR, STRI y Fundación Natura, 2009).
En la literatura se mencionan que Cordia alliodora durante sus primeros 10 años puede superar los 2 m en altura y 2 cm en diámetro, datos que concuerdan con lo registrado en este trabajo. Sin embargo, el crecimiento diamétrico y volumétrico es susceptible a la densidad de la plantación, ya que depende de las condiciones ambientales. Van der Poel (1988) indica que en una plantación, para alcanzar diámetros de 40-45 cm, es necesario que transcurran entre 20 y 35 años, y menciona que el uso de fertilizantes parece estimular poco el crecimiento juvenil. Por ello se puede decir que esta asociación no es viable, a menos que las especies se establezcan en sitios libres de inundaciones temporales, porque éstas afectan a Cordia alliodora.
Para Tectona grandis y Swietenia macrophylla se verificó una dinámica de crecimiento similar, hasta 1997. En 1998 T. grandis fue un poco superada por S. macrophylla en altura; después, en 1999 se recuperó y alcanzó una altura de 9.83 m y un diámetro de 10.9 cm, mientras que Swietenia llegó a medir 8.58 m y 8.5 cm en altura y diámetro, respectivamente al final del periodo 1995-1999 (figuras 8 y 9). Esto indica que la asociación de esos taxa con la distancia de plantación utilizada es viable a pesar de tener alta densidad, ya que no se modificaron las variables de crecimiento.
Figura 8. Crecimiento en altura de Tectona grandis y Swietenia macrophylla en una plantación mixta.
Figure 8. Height growth of ectona grandis and Swietenia macrophylla in a mixed plantation.
El crecimiento de las variables en T. grandis concuerda con la información de Schargel y Hernando (2007), quienes obtuvieron una altura total promedio de 3.735 m y un diámetro de 418 cm, al primer año de edad en una plantación pura,
Figura 9. Crecimiento en diámetro de Tectona grandis y Swietenia macrophylla en una plantación mixta.
Figure 9. Diameter growth of Tectona grandis and Swietenia macrophylla in a mixed plantation.
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Hernández et al., Crecimiento en diámetro y altura de una plantación mixta...
This growth of the variables of T. grandis agrees with the information of Schargel and Hernando (2007), who got a total average height of 3.735 m and 418 cm in diameter after the first year in a pure plantation, while in the agroforestry association, their height was 3.743 m and the diameter of 392 cm over inceptisol soils. However, this is contrasting with the results of Corona et al. (2005) and Chaves and Fonseca (2009), who concluded that high densities of Teca (2 x 2 m or 2.5 x 2.5 m) at an early age impact their growth.
The data of mahogany are greater than those of Benavides et al. (2005) for a plantation with fertilization which got 84 cm in diameter and 4.0 m in height. It is possible that the greatest growth of both variables that was obtained in the actual work is a reaction to the prevailing conditions in the site.
Increment by year
Tectona grandi s had the greates t increment ( he ight = 1 .96 m year -1, diameter = 23 cm year-1) of the four studies involved in the plantation, followed by Swietenia macrophylla (height = 1.79 m year-1, diameter = 20 cm year-1) and Cedrela odorata (height = 1.15 m año-1, diameter = 17 cm year-1); Cordia alliodora had the lowest numbers (height = 0.97 m year-1 and diameter = 13 cm year-1).
In the actual study, which was carried out in a sub-humid warm area, it was determined that to teca registered the highest numbers. In this sense, Krishnapillay (2000) declared that in small plots it gets a better development when it is in more humid and warm regions tan those where it is traditionally cultivated. On the other hand, in Northern Malaysia there was the idea that it had a better response in drier conditions and its establishment was not promoted in other parts of the country, warmer and more humid (Krishnapillay, 2000).
The increment per year of Cordia alliodora in height and diameter is lower to what CATIE (1995) has recorded, with a height growth rate of 3 m year-1, during the first five years in the best places. Under less favorable conditions it gets heights of 1.5 m year-1 between 5 and 10 years. They are higher than those found by Lozada et al. (2003) in plantations of tropical in Venezuela, in enrichment strips, where diameter increments were 81 cm year-1 and 0.61 m year-1 in height. These places had an average temperature between 25 and 26 °C, average annual precipitation from 1,274 to 2,100 mm, an altitude of 160 to 700 m and poor soils.
Cordia alliodora had the smallest increment, which is coincidental with what Piotto et al. (2000) pointed out in regard to T . grand i s , S . macrophy lla and C. odorata , which reached the highes t increments wi th d iameters of 82, 92, 95 cm year-1 and heights of 0.75, 0.70, 0.65 m year-1, respectively, which contrasted with C. alliodora that only grew 0.69 cm year-1 in diameter and 0.58 m year-1 in height at three and four years old.
mientras que en la asociación agroforestal su altura fue de 3.743 m y 392 cm de diámetro, en suelos inceptisoles. Sin embargo, contrasta con los resultados de Corona et al. (2005) y Chaves y Fonseca (2009), que concluyeron que las altas densidades a temprana edad de la Teca (2 x 2 m o 2.5 x 2.5 m) impactan en su crecimiento.
Los datos de la caoba son superiores a los de Benavides et al. (2005) para una plantación bajo tratamientos de fertilización, cuyos valores fueron de 84 cm en diámetro y 4.0 m en altura. Es posible que el mayor crecimiento en ambas variables que se obtuvo en el presente trabajo responda a las condiciones del sitio.
Incremento por año
De las cuatro especies en estudio, para Tectona grandis se registró el incremento más grande (altura = 1.96 m año-1, diámetro = 23 cm año-1), seguida por Swietenia macrophylla (altura = 1.79 m año-1, diámetro = 20 cm año-1) y Cedrela odorata (altura = 1.15 m año-1, diámetro = 17 cm año-1); Cordia alliodora tuvo las menores cifras (altura = 0.97 m año-1 y diámetro = 13 cm año-1).
En la investigación que aquí se documenta, realizada en un área cálida subhúmeda, se determinó que a teca le corresponden los mayores incrementos. Al respecto, Krishnapillay (2000) consigna que en parcelas pequeñas se desarrolla mejor cuando se localizan en regiones más húmedas y cálidas, que las propias para su cultivo tradicional. Por otra parte, en el norte de Malasia se creía que esta especie crecía mejor en los estados más secos y no se promovía su establecimiento en otras partes del país, más cálidas y húmedas (Krishnapillay, 2000).
El incremento por año de Cordia alliodora en altura y diámetro es inferior a lo citado por el CATIE (1995), con una tasa de crecimiento en altura de 3 m año-1, durante los primeros cinco años en los mejores sitios. En condiciones menos favorables alcanza alturas alrededor de 1.5 m año-1 entre los 5 a 10 años. Sin embargo, son superiores a los resultados de Lozada et al. (2003), en plantaciones de especies tropicales en Venezuela, en fajas con fines de enriquecimiento, cuyos incrementos en diámetro fueron 81 cm año-1 y 0.61 m año-1, en altura. Sus sitios se caracterizaron por tener una temperatura media anual de 25 y 26 °C, precipitación media anual de 1,274 a 2,100 mm, altitud de 160 a 700 m y suelos pobres en nutrimentos.
Cordia alliodora tuvo el menor incremento, aspecto que coincide con Piotto et al . (2000) quienes señalaron para T. grandis, S. macrophylla y C. odorata los mayores incrementos, con diámetros de 82, 92, 95 cm año-1 y alturas de 0.75, 0.70, 0.65 m año-1, respectivamente; a diferencia de C. alliodora que mostró 0.69 cm año-1 en diámetro y 0.58 m año-1 en altura a una edad de tres y cuatro años.
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
CONCLUSIONS
In the Cedrela odorata–Cordia alliodora association was observed that the treatment without fertilization and with a local provenance was the best for both species and with this treatment, Cedrela odorata surpassed Cordia alliodora in height and diameter growth. The lack of a positive response of the second species to the treatments might be due to the susceptibility of the species to land conditions.
In a general way, Tectona grandis showed the heighest growth values, followed by Swietenia macrophylla, Cedrela odorata and Cordia alliodora.
It is more important to know the source of the germ plasm that is being used than the application of fertilizer.
ACKNOWLEDGEMENTS
The authors thank Dr. Manuel A. Rodríguez Peña and Ing. Francisco A. Domínguez A. for their help during the initial period and the accomplishment of the project.
End of the English version
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CONCLUSIONES
En la asociación Cedrela odorata–Cordia alliodora se observó que sin fertilización y con procedencia local fue el mejor tratamiento para ambas especies, y con dicho tratamiento, Cedrela odorata superó a Cordia alliodora en crecimiento de altura y diámetro. La falta de respuesta de Cordia alliodora en a los tratamientos, probablemente se deba a la susceptibilidad de la especie a las condiciones del terreno.
De manera general, Tectona grandis registró los valores más altos en crecimiento, seguido por Swietenia macrophylla, Cedrela odorata y Cordia alliodora.
Conocer la fuente de germoplasma con la que se trabaja es más importante que la aplicación de fertilizante.
AGRADECIMIENTOS
Se agradece a los investigadores Dr. Manuel A. Rodríguez Peña e Ing. Francisco A. Domínguez A. por el inicio y ejecución del proyecto.
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Leonardo Atilano Ponce (2011). Árboles nevados, Grouse Mountain, Columbia Británica, Canadá.
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INFLUENCIA DE LOS NUDOS SOBRE LA RESISTENCIA EN FLEXIÓN ESTÁTICA EN MADERA DE TAMAÑO ESTRUCTURAL
EFFECT OF KNOTS ON THE BENDING STRENGTH OF PINE WOODFOR STRUCTURAL USE
Raymundo Dávalos-Sotelo 1 y Víctor Rubén Ordóñez Candelaria 1
RESUMEN
En este trabajo se determina el efecto de los nudos sobre la resistencia a flexión de la madera de pino de usos estructurales. Se presenta la información de un conjunto de datos experimentales acerca de la resistencia estructural de la madera de pinos mexicanos y, mediante anális is de t ipo estadíst ico, se define de manera cuantitativa este efecto. Se ensayaron 150 especímenes de 38 mm x 89 mm x 2400 mm de dimensiones nominales en condición seca, provenientes del Estado de México. Se analizó la relación de la razón de área de nudos (RAN) con la resistencia (Módulo de Ruptura: MOR) y se generaron ecuaciones de regresión lineal múltiple que incluyen al módulo de elasticidad. Se concluye que el efecto de los nudos sobre la resistencia a la flexión de la madera de pino es significativo y su presencia causa una disminución de la misma. Las ecuaciones de regresión lineal múltiple calculadas para varios subconjuntos de datos de la muestra estudiada registraron valores bajos de R2 para la relación RAN-MOR, los que se incrementaron significativamente cuando se incluyó en el cálculo el Módulo de Elasticidad (MOE). Con esta información, sería posible determinar los valores de RAN aceptables para las distintas clases de madera estructural. Estos análisis permitirían revisar si las reglas de clasificación actuales son eficientes, como están planteadas, o si sería conveniente modificarlas. Para dichos fines, aparte de los nudos, deben considerarse todos los defectos que contiene la madera de pino comercial.
Palabras clave: Clasificación de la madera, esfuerzos de diseño, módulo de ruptura, módulo de elasticidad, razón de área de nudos, usos estructurales.
ABSTRACT
In this study the effect of knots on the bending strength of pine wood for structural use is determined. Information is presented of a set of experimental data on the bending strength of Mexican pine wood and statistical analyses were made to quantitatively define this effect. One hundred and fifty specimens of 38 mm x 89 mm x 2400 mm in nominal size from the State of Mexico were tested in air-dry condition. The relationship of the knot area ratio (KAR) with strength (Modulus of rupture: MOR) was evaluated and multiple linear regression equations were generated, including the modulus of elasticity, in addition to these two variables. It is concluded that the effect of knots on bending strength of pine wood is substantial and that their presence causes a decrease of its values. The multiple linear regression equations calculated for various subsets of the sample data show low levels of R2 for the relationship RAN-MOR but this increases significantly if Modulus of Elasticity (MOE) is included in the calculation. With this information, it could be possible to determine the acceptable values of KAR for different types of structural wood. These analyses could help to assess the efficiency of the current grading rules and to determine if they should be modified. To this end, apart from the knots, all apparent defects in commercial pine wood should be considered.
Key words: Stress grading, design values, modulus of rupture, modulus of elasticity, knot area ratio, structural uses.
Fecha de recepción: 5 de febrero de 2010.Fecha de aceptación: 9 de septiembre de 2011.
1 Red Medio Ambiente y Sustentabilidad,Instituto de Ecología. Correo- e: [email protected]
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INTRODUCCIÓN
La respuesta estructural de la madera depende de las condiciones intrínsecas del material. Entre los principales factores que definen la resistencia de la madera de coníferas están las características de crecimiento tales como: nudos, bolsas de resina y la densidad. Desde el punto de vista de su aplicación estructural, la mayoría de ellas pueden considerarse como defectos. En el caso de los pinos, los nudos son el principal defecto que incide en las propiedades mecánicas de la madera. La evaluación del efecto de los nudos sobre la resistencia mecánica de la madera es de fundamental importancia para la generación de reglas de clasificación y para derivar los valores de diseño asociados a las mismas; su impacto se ha determinado en varias especies (Lam et al., 2004; 2005). En México, Dávalos-Sotelo y Limón (2009) lo estimaron sobre una pequeña muestra de especímenes de madera de pino de 50 mm x 50 mm x 760 mm.
En otros trabajos se han estudiado diversos métodos de evaluación no destructiva de la madera, entre ellos la evaluación del módulo de elasticidad (MOE) de tableros de madera reconstituida (Sotomayor, 2003), el comportamiento viscoelástico de la madera de Prosopis sp. (Sotomayor y Villaseñor, 2006) y la determinación de la velocidad del ultrasonido en la madera de Picea sp. y de Acer sp. (Sotomayor y Bocanegra Ojeda, 2009), pero hasta el momento no se han aplicado dichas técnicas a la madera de pino de usos estructurales. Un antecedente del uso de técnicas no destructivas para predecir la resistencia de la madera de pinos mexicanos se consigna en Dávalos-Sotelo (1979).
Se entiende por piezas de tamaño estructural aquellas con dimensiones como las que se utilizan en aplicaciones reales. Este enfoque fue impulsado, entre otros, por Madsen (1992) y aún se emplea para determinar la resistencia de la madera estructural en la mayoría de los países. El conjunto de pruebas cuyos resultados se presentan aquí forman parte de un trabajo más amplio, que fue la base para crear la regla de clasificación visual para la madera de pino de uso estructural y los valores especificados de la madera de coníferas en el Reglamento de Construcciones vigente en el Distrito Federal (GDF, 2004).
Los objetivos de este estudio fueron: 1) determinar de manera explícita el efecto de los nudos sobre la resistencia a flexión estática de la madera de pino de usos estructurales; 2) analizar con herramientas modernas la información de un conjunto de datos experimentales obtenidos anteriormente, pero no publicados a la fecha, acerca de la resistencia estructural de la madera de pinos mexicanos y, 3) plantear las posibles modificaciones a la Norma Mexicana de Clasificación Estructural de la Madera de Pino (DGN, 1985) que se juzguen necesarias como resultado del análisis, mucho más preciso y detallado que los que condujeron a la elaboración de la norma original.
INTRODUCTION
The structural response of wood depends of the inherent al properties of the material. Among the major factors that define the strength of softwoods are their growth features such as knots, resin bags and density. From the viewpoint of its structural application, most of them can be considered as defects. In pines, knots are the main defect that influences upon the mechanical properties of wood. The assessment of the effect of knots upon the mechanical strength of woo is basic for the formulation of classification regulations and to direct the design values related to them; its impact has been determined in several species (Lam et al., 2004; 2005). In Mexico, Dávalos-Sotelo and Limón (2009) made an estimation on a small sample of 50 mm x 50 mm x 760 mm pine wood specimens.
Several assessment of non destructive wood methods, such as the Modulus of Elasticity (MOE) of particle boards (Sotomayor, 2003), the viscoelastic behavior of Prosopis sp. wood (Sotomayor and Villaseñor, 2006) and the determination of ultrasound speed of Picea sp. and Acer sp. wood (Sotomayor and Bocanegra-Ojeda, 2009), but, at present, such techniques have not been applied to structural pine wood. Dávalos-Sotelo (1979) is a precedent about the use of non - destructive techniques to predict the strength of Mexican pine wood.
By structural size pieces is understood those that have dimensions as those used in real applications. This focus was fostered by several authors, such as Madsen (1992) and is still used to determine the resistance of structural wood in most countries . The results of the that are shown here are part of a broader research, that were the basis to create the visual classification rule for structural use of pine wood and the specific values for softwoods in the current Building Regulations for Distrito Federal (GDF, 2004).
The aims of this study were: 1) to determine in an explicit way the effect of knots upon the bending strength of pine wood for structural use; 2) to analyze by means of present-day tools the information of a group of experimental data obtained previously but unpublished yet, about the structural resistance of wood of Mexican pines; and 3) to propose possible modifications to the Mexican Regulation of Structural Classification of Pine Wood (DGN, 1985), that are considered necessary as a result of the analysis, much more precise and detailed than those which were used for the original rule.
The fundamental hypothesis of this study is that there is a direct relation between the mechanical resistance (Modulus of Rupture: MOR) and the magnitude of defects of wood, expressed as the Knot Area Ratio (KAR). This relation is the basis of the criteria of visual classification of wood used for structural endings, in Mexico as in most countries.
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La hipótesis fundamental del estudio es que existe una relación directa entre la resistencia mecánica (Módulo de ruptura: MOR) y la magnitud de los defectos de la madera, expresada como la razón de área de nudos (RAN). Esta relación es la base de los criterios de clasificación visual de la madera usada para fines estructurales, tanto en México como en la mayor parte de las naciones.
MATERIALES Y MÉTODOS
Se ensayaron en flexión 150 piezas de madera de pino de dimensiones nominales de 38 mm x 89 mm x 2400 mm (1½” x 3½ x 8’) en condición seca. El material fue proporcionado por un aserradero ubicado en Zinacantepec, Estado de México. La muestra se extrajo de la producción habitual del aserradero, por lo que se ignora las especies, lo que es común en la práctica comercial de México. Las pruebas se hicieron de acuerdo con los procedimientos de la norma ASTM D198-08 (2008).
Previo al ensayo en flexión estática se obtuvieron fotografías de cada pieza para tener constancia de sus características (Figura 1). Se registraron los defectos que se apreciaban en los especímenes; en el caso de nudos, se dibujaron los esquemas correspondientes en las secciones que se consideraron críticas.
Con esa información se calculó la razón de área de nudos (RAN), que se define como la razón del área de un nudo o grupo de nudos proyectada sobre la sección transversal de una pieza (ecuación 1) (Dávalos-Sotelo y Limón, 2009). Para la obtención de la razón de área nudosa (RAN), se diseñó un formato de registro para cada pieza, en la que se dibujó a escala la sección transversal de la misma. En el formato se trazaron las proyecciones de las nudosidades comprendidas en un tramo de longitud menor o igual al ancho de la pieza. Para el caso de la Figura 1 (pieza 32), el esquema del nudo observado se ilustra en la Figura 2, y su RAN es de 0.44.
Se midieron el peralte y el ancho del material estudiado en tres sitios a lo largo del claro de carga (una en el centro y dos más a la altura de los apoyos), con flexómetro cuya precisión fue de 1 mm. Se determinó el contenido de humedad (CH) de cada pieza con higrómetro de resistencia eléctrica Delmhorst RC-1C. Los ensayos se hicieron sin poner atención a la posición del defecto mayor, en relación con la carga aplicada, a manera de simular las condiciones de trabajo en la práctica de la construcción, por lo que en ocasiones ese defecto quedaba en tensión y otras en compresión. El claro de carga fue de 2,100 mm.
MATERIALS AND METHODS
150 bent pine wood pieces of 38 mm x 89 mm x 2400 mm (1½” x 3½ x 8’) nominal size in dry condition were essayed. The material was handled by a saw-mill located in Zinacantepec, Estado de Mexico State. As the sample was taken from the regular production, there is no control of the identity of the species, which is rather common in Mexico. Tests were carried out following the procedures of the ASTM D198-08 (2008) regulation.
Before the essay on static bending photographs of each piece were obtained in order to have a support of their features (Figure 1). The defects that were detected in the specimens were recorded; when there were knots, the corresponding schemes were drawn in the sections that were determined as crucial.
Figura 1. Fotografías de una pieza ensayada con presencia de nudos. Caras A y B (pieza 32).
Figure 1. Photographs of a tested piece with knots. A and B faces (piece number 32).
With that information was determined the relationship of the knot area ratio (KAR) that is defined as the relation of the knot area or group of knots projected over the transverse section of a piece (equation 1) (Dávalos-Sotelo and Limón, 2009). In order to determine knot area ratio (KAR) a format to keep the record of each piece, in which a cross-cutting section of it was designed. In the format were drawn the projections of the knots included in the range of minimal length or equivalent to the width of the piece. In the case of Figure 1 (piece number 32), the scheme of the observed knot is illustrated in Figure 2 and its KAR is 0.44.
RAN = (1) Área proyectada de nudos
Área total de la Sección transversal
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Las figura 3 y 4 muestran un esquema de la máquina de pruebas de flexión en tamaño estructural y los detalles de sus componentes.
La carga se aplicó a una velocidad constante de 1.85 x 10-4 *L2/h mm min-1 (L = claro de carga; h = peralte de la viga). El valor de la velocidad de carga para las secciones fue de 10.2 mm min-1. De acuerdo con la norma ASTM D198-08, la velocidad de carga se determina de tal manera que la falla del espécimen ocurra en un tiempo de 6 a 20 minutos, posteriores al inicio de la carga. Después de rebasar el límite de proporcionalidad o una deflexión de 100 mm se retiró el deflectómetro, para evitar que se dañara. Continuó aplicándose carga hasta la falla total del material. Se generó una gráfica carga-deflexión para cada pieza, en cada ensayo se registró la carga máxima y las características de la probeta que pudieran haber influido en la falla.
En la gráfica carga-deflexión del formato de registro se identificó la parte proporcional de la curva y se trazó una línea recta sobre ella. Este procedimiento se usó para estimar la carga en el límite de proporcionalidad sobre la curva. Con los valores de la carga y la deflexión correspondientes al 20 % y 80 % de la carga se estimó el valor del módulo de elasticidad MOE. Los resultados de la prueba se determinaron con las ecuaciones estándar de mecánica de materiales (ecuaciones 2 a 6) (Gere y Timoshenko, 1993):
Projected knot areatalcross-cutting are
The slope and width of the material that was analyzed in three sites along the clearance of load (one in the center and two more at the level of the supports) was measured with a 1 mm precision flexometer. Moisture content (MC) was determined for each piece with a Delmhorst RC-1C electric resistance hygrometer. The tests were made without taking care of the position greater defect in regard to the applied load, in such a way that the labor construction conditions were simulated, which, some times that defect stayed in tension and others in compression. The clearance of load was of 2,100 mm.
RAN = (1)
Figura 2. Área proyectada del nudo de la Figura 1 (pieza 32).Figure 2. Knot projected area of Figure 1 (piece 32).
Figures 3 and 4 show a scheme of the machine for bending stress for structural use and details of their components.
Figura 3. Esquema de la forma de aplicación de la carga en la prueba de flexión con madera de tamaño estructural.
Figure 3. Scheme of the load application form in the bending test of wood of structural use.
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Momento flexionante:
Mmáx
= (2)
Esfuerzo en el límite de proporcionalidad:
flp = y (3)
Módulo de ruptura:
MOR = y (4)
Módulo de elasticidad:
MOE = = (5)
Fuerza cortante:
Vmáx
= (6)
Donde:
b = ancho promedio del espécimen (mm)h = peralte promedio del espécimen (mm)
Pmáx
. L6
Plp
. L
6 l
Plp
. L
bh2
Pmáx
. L6 l
Pmáx
. Lbh2
23 m . L3
1296 l 23 mL108 bh3
Pmáx
2
1 = postes de apoyo; 2 = aplicadores de carga a una separación de 1/3 del claro de prueba; 3 = cilindro de carga; 4 = bomba hidráulica; 5 = celda de carga; 6 = transductor de deformación con alcance de 150 mm en su soporte; 7 = espécimen de ensayo.1 = support posts; 2 = load appliers with a separation of 1/3rd of the test clearance; 3 = load cylinder; 4= hydraulic bomb; 5= load cell; 6= deformation transducers of 150 mm reach in their support; 7=test specimen.
Figura 4. Montaje de la prueba de flexión estática de tamaño estructural.Figure 4. Assembly of the static flection test of structural size.
The load was applied to a constant speed of 1.85 x 10-4 *L2/h mm min-1 (L = load clearance; h = beam cant). The load speed value for the sections was 10.2 mm min-1. According to the ASTM D198-08 regulation, load speed is determined in such a way that the failure of the specimen occurs in a 6 to 20 minute period, after the load is started. After surpassing the limit of proportion or a 100 mm deflection, the deflectometer was removed to prevent damage. Load continued to be added until the total failure of the material. A load-deflection graphic for each piece was made, in each test the maximal load was recorded and the characteristics of the test specimen that could have influenced on the failure.
In the load-deflection graphic of the record format the proportional part of the curve was identified and a straight line over it was drawn. This procedure was use to estimate the load in the proportionality limit of the curve. With the load and deflection values that belong to 20 and 80% of the load was estimated the value of the Modulus of Elasticity (MOE). The results of the test were determined with the standard equationsof material mechanics (equations 2 to 6) (Gere and Timoshenko, 1993):
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Flexing Moment:
Mmáx
= (2)
Effort in the limit of proportionality:
flp = y (3)
Modulus of rupture:
MOR = y (4)
Modulus of elasticity:
MOE = = (5)
Cutting force:
Vmáx
= (6)
Where:
b = average width of the specimen (mm)
h = average cant of the specimen (mm)
flp = effort in the limit of proportionality (MPa)
I = inertia momentum of the cross-cutting section of the specimen (mm4)
L = load clearance (mm)
m = ΔP/Δδ, gradient of the linear elastic part of the load-deflection graphic (N mm-1)
Mmáx
= maximal momentum (N•mm)
MOE = Modulus of elasticity (GPa)
MOR = Modulus of rupture (MPa)
Plp
= load at the limit of proportionality (N)
Pmáx
= maximal bending load (N)
Vmáx
= maximal cutting force (N)
y = distance of the furthest fiber from the neutral axis (mm)
In the expressions to estimate the properties of the specimens were used the average values of the three measurements of width (b) and bank (h) along the piece. The values of the mechanical properties were adjusted to a moisture content of 18%, with the described procedure by Ordóñez and Dávalos-Sotelo (1996).
flp = esfuerzo en el límite de proporcionalidad (MPa)
I = momento de inercia de la sección transversal del espécimen (mm4)
L = claro de carga (mm)
m = ΔP/Δδ, pendiente de la parte elástica lineal de la gráfica carga-deflexión (N mm-1)
Mmáx
= momento máximo (N•mm)
MOE = módulo de elasticidad (GPa)
MOR = módulo de ruptura (MPa)
Plp
= carga en el límite de proporcionalidad (N)
Pmáx
= carga máxima de flexión (N)
Vmáx
= fuerza cortante máxima (N)
y = distancia a la fibra más alejada del eje neutro (mm)
En las expresiones para estimar las propiedades de los especímenes se utilizaron los valores promedio de tres mediciones del ancho (b) y del peralte (h) a lo largo de la pieza. Los valores de las propiedades mecánicas se ajustaron a un contenido de humedad uniforme de 18%, con el procedimiento descrito por Ordóñez y Dávalos-Sotelo (1996). A continuación se presenta la ecuación de ajuste por contenido de humedad para resistencia (módulo de ruptura) (ecuación 7):
MOR18
= MORCH
1- In . (7)
y para el módulo de elasticidad:
MOE8= MOE
CH 1- . (8)
Donde:
MOR18
= módulo de ruptura con contenido de humedad ajustado a 18%
MORCH
= módulo de ruptura
CH = contenido de humedad al momento de ensayo (variable)
MOECH
= módulo de elasticidad
MOE18
= módulo de elasticidad con contenido de humedad ajustado a 18%
[ ] 1 MORCH
18 -CH
0.3997 248.3 100
[ ] 1 MOECH
18 -CH 0.8954 52286 100
Pmáx
. L6
Plp
. L
6 l
Plp
. L
bh2
Pmáx
. L6 l
Pmáx
. Lbh2
23 m . L3
1296 l23 mL108 bh3
Pmáx
2
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De las piezas que no se emplearon para la ruptura en flexión estática, se seleccionaron especímenes para medir la densidad básica (peso anhidro entre volumen verde).
Los resultados de las pruebas mecánicas se analizaron por medio de curvas de regresión para determinar la correlación estadística entre la RAN y el módulo de ruptura (MOR), para las 150 piezas, se utilizó el método de mínimos cuadrados para ajustar una línea o tendencia a un conjunto de observaciones por medio de la hoja de cálculo Excel. Se empleó esta herramienta para analizar la forma en qué los valores de RAN afectan a la variable dependiente MOR. Con base en el conjunto de datos generado, la regresión permite determinar la incidencia del factor estudiado (RAN) en la resistencia a flexión estática (MOR).
El coeficiente de determinación (R2) indica el valor estadístico de la relación entre la variable independiente (RAN) y la dependiente (MOR). Se utilizó la estadística F para determinar si los resultados se produjeron por azar. Con los valores F y df (grados de libertad) obtenidos con la función Estimación Lineal de la herramienta Regresión de la hoja de cálculo Excel se definió la probabilidad de que se genere por azar un valor F más elevado. Con la función DISTR.F de Excel se calculó la probabilidad de que se produzca por azar un valor F mayor con los grados de libertad v1 = n – df – 1 y v2 = df, donde n es el número de puntos o valores registrados de datos. Se supuso un alfa de 0.05 para estimar el valor crítico de F. Habría que rechazar la hipótesis de que no hay relación entre MOR y RAN, cuando F sobrepase el nivel crítico.
Los análisis de regresión se efectuaron primero con el conjunto total de datos y posteriormente se subdividieron en subconjuntos de acuerdo con las reglas de clasificación vigentes; en primera instancia, se consideraron las piezas aptas para fines estructurales y se excluyeron las piezas no aptas, a continuación se hicieron subconjuntos que incluyeron las piezas de cada clase estructural.
RESULTADOS
En la Figura 5 se muestra la correlación estadística entre la RAN y el módulo de ruptura (MOR) para las 150 piezas ensayadas. La ecuación de regresión determinada con este análisis fue:
MOR = -46.59*RAN + 46.05 (MPa)
Para derivar esfuerzos de diseño, a partir de los datos de la Figura 5, sería necesario estimar los valores de la cola inferior de la distribución de resistencias en cada intervalo de resistencias definido para las clases estructurales, lo cual se logra mediante el cálculo de la curva que representa el nivel del 5° percentil de los datos. Para ello se restó del valor de MOR registrado para cada pieza, el valor del error estándar de la estimación multiplicado por 1.645 (denominado CVE en este trabajo), que corresponde al nivel del 5°
The fitting equation of moisture content for resistance (Modulus of Rupture) (equation number 7) is shown as follows:
MOR18
= MORCH
1- In . (7)
and for the Module of Elasticity:
MOE8= MOE
CH 1- . (8)
Where:
MOR18
= Modulus of rupture with moisture content adjusted to 18%
MORCH
= Modulus of rupture
CH = moisture content at the testing moment (variable)
MOECH
= Modulus of elasticity
MOE18
= Modulus of elasticity with moisture content adjusted to 18%
Specimens were selected to measure basic density from the pieces that were not used to determine the static bending rupture (anhydrous weight into green volume).
Results of the mechanical tests were analyzed by means of the regression curves to determine the statistical correlation into the RAN and the Modulus of Rupture (MOR), for the first 150 pieces, was used the least squares method to fit a line or tendency to a group of events by means of an Excel calculus sheet. This tool was used to analyze the way in which the RAN values affect the dependent MOR variable. Based upon the group of data that were produced, regression allows to determine the incidence of the factor that has been analyzed (RAN) in regard to the static bending stress (MOR).
The determination coefficient (R2) refers to the statistical value of the relation between the independent (RAN ) and the dependent variable (MOR). F was used to find if results were produced at random. With the F and df (degrees of freedom) values generated by the Linear Estimation of the Regression tool of the Excel calculus sheet was defined the probability that a higher F value was generated by means of the DISTR.F function with the v1 = n – df – 1 y v2 = df degrees of freedom, where n is the number of dots or registered data values. An 0.05 alfa was established in order to estimate the critical value of F. The hypothesis that there is no relation between MOR and RAN should be rejected, when F surpasses the critical level.
The regression analysis were made first with the total group of data and later were subdivided into subgroups according to
[ ] 1 MORCH
18 -CH 0.3997 248.3 100
[ ] 1 MOECH
18 -CH 0.8954 52286 100
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percentil de la distribución normal. Esta línea o tendencia también se observa en la Figura 5 y su representación es una ecuación de tipo exponencial, en la que se considera el ancho variable de los residuales de la expresión de la recta de ajuste de mínimos cuadrados:
MOR = 17.45*e-1.69*RAN
En la parte inicial (izquierda) de la gráfica, los residuales (la diferencia entre los puntos o valores registrados y la recta de regresión) son muy amplios y se reducen hacia la parte superior de la distribución de resistencias (parte derecha de la gráfica). Así, se evita generar valores negativos de la distribución de los valores del 5° percentil, los que son físicamente imposibles de observar.
Una ecuación de regresión lineal múltiple que involucre al módulo de elasticidad (MOE) y a la RAN es una mejor opción para fines de predicción de los valores de MOR (Dávalos-Sotelo y Limón, 2009). En este caso, no se consideró práctico incluir la densidad básica en la ecuación de regresión porque sería una variable dif ícil de medir en los sitios donde se clasifica la madera, generalmente los aserraderos. Al considerar las dos variables como independientes se determinó una ecuación de regresión múltiple del tipo y = m
1x1 + m
2x
2 +b.
Como el objetivo del presente estudio fue determinar el efecto de los nudos sobre la resistencia, se realizó un segundo análisis de regresión en el cual se eliminaron del conjunto de datos a las piezas que fallaron por una característica: desviación de la fibra, rajaduras, ataque de insectos, etc. Con la muestra así seleccionada se generó otra ecuación de regresión múltiple en la que se tomaron en cuenta únicamente las piezas que cumplían con dicha restricción (108 piezas). Una tercera ecuación de regresión lineal incluyó tan solo las piezas que tuvieron un valor de RAN menor o igual a 0.50, que es el máximo admitido por las reglas de clasificación vigentes (DGN, 1985) (103 piezas).
Por último, se obtuvieron una cuarta y una quinta ecuación de regresión lineal mediante la selección de las piezas de madera por clase estructural, de conformidad con las reglas de clasificación actuales (85 piezas para la Clase “A” y 18 piezas para la Clase “B”). En el Cuadro 1 se muestran los coeficientes m
1 = Coef MOE y m
2 = Coef RAN de las cinco
ecuaciones de regresión lineal generadas, que incluyen la ordenada al origen (b), el coeficiente de determinación (R2) y el valor de CVE que permitió calcular la curva de MOR
05. Así
mismo se consignan, para referencia, los coeficientes de la ecuación derivada por Dávalos-Sotelo y Limón (2009) para probetas pequeñas de madera.
the present classification rules; in the first place, the right pieces for structural purposes were considered and the non fit were excluded, after which were formed subgroups that included pieces of each structural class.
RESULTS
In Figure 5 is shown the statistical correlation between RAN and the Modulus of Rupture (MOR) for the 150 pieces that were tested. The regression equation from this analysis was:
MOR = -46.59*RAN + 46.05 (MPa)
To derive design efforts, from data in Figure 5 it would be necessary to estimate the value of the lower tail of the strength distribution in each interval of strengths defined for structural classes, which is accomplished by the calculus of the curve that refers to the 5th percentile level of the data.
Thus, from the MOR registered value for each piece, the standard error of the estimation multiplied by 1.645 (known as CVE in this paper) was substracted, that belongs to the 5th percentile level of the normal distribution. This line or tendency is also observed in Figure 5 too, and it is represented by an exponential equation, in which it is considered the width variable of the residuals of the expression of the fitting straight line of least squares:
MOR = 17.45*e-1.69*RAN
In the initial part (left) of the graphic, residuals (the difference among the dots or registered values and the regression line) are very wide and become smaller towards the upper side of the strength distribution (right of the graphic). Thus, it is avoided the generation of negative values of the distr ibution of the values of the 5th percentile, which are physically impossible to observe.
Figura 5. Correlación estadística entre la RAN y el MOR de 150 piezas.
Figure 5. Statistical correlation between RAN and MOR of 150 pieces.
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Dávalos-Sotelo y Ordóñez et al., Influencia de los nudos en la resistencia...
En el Cuadro 2 se reúnen los valores estadísticos: media, desviación estándar y coeficiente de variación de la resistencia (MOR), de la RAN y del módulo de elasticidad (MOE) de los cinco subconjuntos de datos analizados con las ecuaciones de regresión múltiple. Los datos de la densidad corresponden al promedio del conjunto total de las piezas obtenidas con una muestra de 46 especímenes seleccionados al azar del total. Para fines de comparación, se incluyen los valores correspondientes para pequeñas probetas (Dávalos-Sotelo y Limón, 2009).
En el Cuadro 3 se resumen los valores de MOR05
estimados con la ecuación que representa el 5° percentil de la distribución para cada grupo analizado y para diferentes valores de RAN. La información de la segunda columna se obtuvo de la ecuación exponencial de MOR
0.05 (Figura 5),
para las columnas 3, 4 y 5 se utilizaron gráficas semejantes a la Figura 5, elaboradas para cada uno de los cinco casos analizados, correspondientes a los grupos planteados en el Cuadro 1.
An equation of multiple linear regression that involves the Modulus of Elasticity (MOE) and RAN is a better option for predictive endings of MOR values (Dávalos-Sotelo and Limón, 2009). In this case, it is not considered practical to include basic density in the regression analysis because it would be a difficult variable to measure in places where wood is not classified, as regularly occurs in saw mills. When the two variables were considered independent, it was determined a multiple regression equation of the y = m
1x1 + m
2x
2 +b type.
As the aim of the actual study was to determine the effect of knots upon strength, a second regression analysis was made in which were eliminated those pieces that failed by one feature: fiber deviation, cracks, insect attack etc. With the sample in such a way was formulated another equation of multiple regression in which were included only the pieces that satisfied such a limitation (108 pieces). A third equation of linear regression considered only the pieces which had a RAN under or equal to 0.50, which is the maximum admitted by the prevalent classification regulations (DGN, 1985) (103 pieces).
Cuadro 1. Coeficientes de las ecuaciones de regresión múltiple.Table 1. Coefficients of multiple regression equations
Muestra consideradaTamaño de
muestra Coef MOE Coef RAN b R2 CVE
Todas150 3.69 -16.09 3.07 0.60 0.27
Controladas por RAN108 2.93 -27.02 16.23 0.66 0.19
Con límite RAN = 0.50103 2.87 -25.30 16.97 0.56 0.18
Clase A (exclusivamente por nudos)85 2.46 -47.37 22.92 0.55 0.17
Clase B (exclusivamente por nudos)16 2.73 -19.83 16.53 0.38 0.26
Pequeñas probetas17 6.13 -16.16 10.21 0.84 0.11
MOE = módulo de elasticidad; RAN= razón de área de nudos; b = ordenada de origen; CVE = valor del error estándar a la estimación multiplicada por 1.645.MOE = Modulus of elasticity; RAN= knot area ratio; b = origin ordinate; CVE = standard error value to the multiplied estimation by 1.645.
Finally, a fourth and fifth linear regression equation were obtained by means of the selection of wooden pieces of structural class, according to such rules (85 pieces for “A” Class and 18 pieces for “B” Class). In Table 1 are shown the m
1 =
Coef MOE and m2 = Coef RAN coefficients of the five linear
regression equations that were generated, that include the origin ordinate (b), the determination coefficient (R2) and the CVE value that allowed to calculate the MOR
05
curve. As a reference, there are also, the coefficients of the equation of Dávalos-Sotelo and Limón (2009) for wood-test of small size.
DISCUSIÓN
La regresión calculada entre las variables MOR vs RAN muestra una tendencia definida claramente: la RAN está inversamente relacionada con la resistencia (MOR). Su coeficiente de determinación R2 es bajo (0.22), lo que indica que solo 22 % de la correlación estadística es explicada por la variable independiente. Sin embargo, este valor es s imilar a l reg i s t rado en la li teratura . Adell (2005) ci ta una R2 = 0. 38 para la relación entre nudos evaluados sobre la cara, según el criterio de la regla de clasificación española
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
Cuadro 2. Parámetros estadísticos de las propiedades físicas y mecánicas de los cinco subconjuntos de datos analizados.Table 2. Statistical parameters of the physical and mechanical properties of the five subgroups of analyzed data.
Muestra consideradaTamaño de
muestraEstadísticos
MOR18
(MPa)RAN
MOE18
(GPa)
Densidad básica *
(PA/VV)
Todas
150
Media 39.4 0.14 10.5 0.430
Desv. Est. 16.4 0.16 3.1 0.05
Coef. Var. 41.5 114.5 29.2 12.8
Controladas por RAN
108
Media 45.4 0.13 11.2 0.430
Desv. Est. 14.4 0.16 3.0 0.05
Coef. Var. 31.6 120.3 27.2 12.8
Con límite RAN ≤ 0.50
103
Media 46.9 0.12 11.5 0.430
Desv. Est. 12.8 0.13 2.7 0.05
Coef. Var. 27.2 116.3 24.0 12.8
Clase A
(exclusivamente por nudos)85
Media48.6 0.07 11.7 0.430
Desv. Est. 11.9 0.08 2.7 0.05
Coef. Var. 24.5 127.1 22.6 12.8
Clase B
(exclusivamente por nudos)16
Media36.0 0.34 9.6 0.430
Desv. Est. 11.2 0.05 2.4 0.05
Coef. Var. 31.0 14.1 25.1 12.8
Pequeñas probetas
17
Media 46.4 0.10 6.7 0.427
Desv. Est. 11.5 0.10 1.7 0.05
Coef. Var. 24.7 0.99 25.8 11.4*La densidad básica calculada para las piezas de tamaño estructural es la misma muestra representativa en todos los casos, no es específica de un solo subconjunto.MPa = megapascales; GPa = gigapascales; PA = peso anhidro (g); VV = volumen verde (cm3)*The calculated basic density for the structural size pieces is the same representative sample in all cases; it is not specific of one single subgroup.MPa = megapascals; GPa = gigapascals; PA = anhydrous weight (g); VV = green volume (cm3)
In Table 2 are gathered the statistical values mean, standard deviation and variation coefficient of strength (MOR), RAN and Modulus of Elast icity (MOE) of the five subgroups of analyzed data by the multiple regression equations. The density data belong to the average of the total group of pieces from a sample of 46 specimens selected at random. For comparison endings, the values of small wood-tests are included (Dávalos-Sotelo and Limón, 2009).
In Table 3 are summarized the MOR05
values that were
estimated with the equation representing the 5th percentile of the distribution for each group analyzed and for the different values of RAN. The information of the second column came from the exponential MOR
0.05 equation (Figure 5); for columns 3, 4
UNE 56544 y la resistencia a flexión. Gaunt (1999, 2005) calculó valores de R2 = 0.389 y de 0.3625 para la relación estadística entre la RAN y MOR de especies de coníferas neozelandesas. Giudiceandrea (2005) presentó cifras para R2 de 0.15 y 0.35, para la misma relación, sin definir las especies. Finalmente, Duff (2006) estimó un valor de R2 = 0. 20 para la regresión entre RAN y MOR en pino radiata de Australia.
Cuando se incluye el MOE en el análisis, la ecuación de regresión resultante indica un coeficiente de determinación R2 mayor (0.60) para la muestra total (n = 150); es decir, la correlación estadística mejora de manera notable. Valores similares de R2 fueron estimados por Green et al. (2006), para vigas redondas de madera de coníferas norteamericanas, R2 =0.61; R2 = 0.46 para pino radiata de Australia
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Dávalos-Sotelo y Ordóñez et al., Influencia de los nudos en la resistencia...
and 5 were used graphics similar to Figure 5, made for each of the five analyzed cases, which belong to the groups in Table 1.
Cuadro 3. Valores de MOR05
para los grupos analizados.Table 3. MOR
05 values for the analyzed groups.
RAN
MOR05
todas
(MPa)
MOR05
RAN
(MPa)
MOR05
RAN≤0.50
(MPa)
MOR05
Clases
A y B (MPa)
0.10 14.7 26.2 27.6 32.3
0.20 12.5 21.7 24.8 27.3
0.25 11.4 19.8 23.5 25.1
0.30 10.5 18.0 22.2 23.1
0.40 8.9 14.9 19.9 19.6
0.50 7.5 12.4 17.8 16.6
DISCUSSION
The calculated regression between the MOR vs RAN variables show a clearly defined tendency: RAN is inversely related with stress (MOR). Its determination coefficient R2 is low (0.22), which means that only 22 % of the statistical correlation is explained by the independent variable. However, this value is similar to that recorded in literature. Adell (2005) quotes an R2 = 0. 38 for the ratio among knots assessed upon the side or face, according to the criterion of the UNE 56544 Spanish classification, and the bending strength. Gaunt (1999, 2005) calculated R2 = 0.389 and 0.3625 values for the statistical relation RAN and MOR of softwoods from New Zealand. Giudiceandrea (2005) revealed R2 = 0.15 y 0.35 for the same relation, without being specific about the species. Finally, Duff (2006) estimated R2 = 0. 20 for the regression between RAN and MOR in Pinus radiata D. Don. in Australia.
When MOE is included in the analysis, the resulting regression equation indicates an R2 determination coefficient higher than (0.60) for the total sample (n = 150); that is, the statistical correlation notably improves. Similar R2 values were estimated by Green et al. (2006), for softwood wooden round beams of North America, R2 = 0.61; R2 = 0.46 for Pinus radiata of Australia (Duff, 2006); R2 = 0.76 for small diameter logs of Lodgepole pine, R2 = 0.58 for Douglas fir and R2 = 0.54 for Ponderosa pine.
If pieces that failed from causes different from knots are eliminated of the sample, such as it was made for the subgroup 2 (n=108), the values corresponding to the mechanical properties increase and their dispersal (expressed by the values of the variation coefficient) decrease. The latter results from the
(Duff , 2006); R2 = 0.76 para troncos de pequeño diámetro de pino lodgepole, R2 = 0.58 para Douglas fir y R2 = 0.54 para pino ponderosa.
Si se eliminan de la muestra las piezas que fallaron por causas distintas a los nudos, como se hizo para el subconjunto 2 (n = 108), los valores de las propiedades mecánicas se incrementan y su dispersión (expresada por los valores del coeficiente de variación) disminuye. Lo anterior responde a que varias de esas piezas no serían aceptables para fines estructurales por los defectos que contienen y sus valores de resistencia y rigidez son menores. Este efecto se observa en los valores del segundo subconjunto de datos analizados en el Cuadro 2.
Si el material se empleara en la construcción sin aplicar ningún criterio de selección estructural se le estaría dando un uso muy ineficiente. El objetivo de las reglas de clasificación es seleccionar la madera más apta para fines estructurales. En vista de tal situación, si se eliminan del análisis las piezas que de acuerdo con las reglas de clasificación serían inaceptables para construcción, es decir aquellas con un valor de RAN superior a 0.50, la correlación estadística mejora todavía más, y las propiedades mecánicas promedio del conjunto resultante se incrementan como se puede verificar en el tercer grupo de datos de los cuadros 1 y 2 (n = 103).
La cuarta y la quinta ecuación de regresión calculadas toman en cuenta únicamente las piezas dentro de una clase.
Para la madera de pinos, hay dos clases estructurales: A y B, correspondientes a piezas de alta (n = 85) y mediana resistencia (n =18), respectivamente. En la ecuación de regresión se incluyeron solo aquellas piezas admitidas por la regla actual. Este análisis permite evaluar el efecto de dicha característica sobre la resistencia de una manera más consistente con la práctica de la construcción.
En el Cuadro 1 se observa el efecto de aplicar límites a los defectos. Cuando se clasifica la madera, la variabilidad del material se reduce significativamente al pasar de un coeficiente de variación (CVE) de 0.27 para la madera sin clasificar a un CVE de 0.17 para madera de alta calidad. El Cuadro 2 señala que los valores de las propiedades mecánicas (MOR y MOE) se incrementan cuando se aplican criterios de selección estructural. La madera de alta calidad presenta valores superiores, y son los de MOR y de RAN muy semejantes a la madera de las pequeñas probetas. Los valores de MOR para los otros grupos todos son inferiores, lo que corresponde con los de RAN, que son todos más grandes.
Es evidente que la selección de la madera de pino con base en criterios que consideran el tamaño de los nudos y su proporción de área, en relación con el área total de la sección transversal es un procedimiento válido y conveniente
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
para utilizar la madera en condiciones adecuadas para su uso estructural. Esto se deduce del análisis del Cuadro 3. Conforme aumenta el valor de RAN, disminuye la resistencia, es decir, a mayor tamaño de nudos (mayor valor de RAN), menor MOR
05.
CONCLUSIONES
Se determinó estadísticamente el efecto de los nudos sobre la resistencia a flexión estática de la madera de pino de usos estructurales, con técnicas de regresión lineal (R2 = 0.22) y regresión lineal múltiple (R2 = 0.60) en los cuales el MOE y RAN fueron las variables de predicción de MOR.
Se ilustró claramente el efecto de seleccionar la madera con criterios estructurales adecuados. Conforme se hace la selección de una manera más precisa, aumentan los valores de las propiedades mecánicas de la muestra ensayada de 39.4 MPa a 48.9 MPa y disminuye la dispersión de los valores, de un CV de 41.5 % a 24.5 %. Para fines de revisar las reglas de clasificación actuales y determinar si los valores de esfuerzos de diseño deben modificarse, será necesario incluir en los análisis la posición de los nudos en la sección transversal y el impacto que otros defectos tienen sobre la resistencia y rigidez de la madera de pino para usos estructurales.
Para complementar el criterio de selección y hacerlo más eficiente, es necesario tomar en cuenta la posición de los nudos en la sección transversal, pues es claro que esta tiene influencia en la resistencia por la distribución lineal de los esfuerzos de flexión.
Las reglas de clasificación que se definan también deben considerar otros defectos tales como las rajaduras, las bolsas de resina, el ataque de insectos, etc.
AGRADECIMIENTOS
Al Centro Internacional de Investigaciones para el Desarrollo CIID (IDRC) de Ottawa, Canadá por patrocinar la investigación original (Proyecto: 3-P-78-0065). A la M. I. Reyna Paula Zárate Morales por su apoyo en la captura de los datos y parte de las ecuaciones requeridas, además de colaborar con la edición de algunas de las figuras. A la Dra. Guadalupe M. Bárcenas Pazos por la revisión del documento y por sus atinadas sugerencias.
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fact that some of these pieces would not be acceptable for structural purposes. This effect is observed in the values of the second subgroup analyzed in Table 2.
If the material would be used in building without any structural selection criterion, a very inefficient use of it would be made. The purpose of classification regulations is to select the fittest wood for structural purposes. In this regard, if unacceptable pieces for building are eliminated from the analysis, that is, pieces with a RAN over 0.50, the statistical correlation improves even more and the average mechanical properties of the resulting group increase, as can be checked in the third data group of Tables 1 and 2 (n = 103).
The fourth and fifth calculated regression equations take into account only pieces of one class. For pine wood, there are two structural classes: A and B, which are pieces of high strength (n=85) and medium strength (n = 18). In the regression equation were included only pieces admitted by the present regulation. This analysis allows the assessment of the effect of such feature upon strength in a more consistent way with the building practice.
In Table 1 was observed the effect of applying limits to defects. When wood is classified, the variability of the material is reduced in an important way when getting from a variation coefficient (CVE) of 0.27 for non-classified wood of a CVE of 0.17 for high-quality wood. Table 2 indicates that the values of the mechanical properties (MOR and MOE) increase when structural selection criteria were applied. High-quality wood has higher values and ROR and RAN are very similar to small test- wood. The MOR values for the other groups are all lower, which is corresponding to RAN, that are all greater.
It is evident that the selection of pine wood according to the criteria that consider the size of knots and its area in regard to the total area of the cross-cutting section is a valid procedure and adequate to use wood under the right conditions of structural use. This is inferred from the analysis in Table 3. As the RAN value increases, strength lowers, that is, as size of knots become bigger (higher RAN value) MOR
05 becomes smaller.
CONCLUSIONS
The effect of knots upon the effect of knots on the bending strength of pine wood for structural use was statistically determined with linear regression methods (R2 = 0.22) in which MOE and RAN were the predictive variables of MOR.
The effect of selecting wood with the right structural criteria was clearly shown. As the selection is made with a more precise way, the values of the mechanical properties of the tested sample of 39.4 MPa a 48.9 MPa increase and diminish the dispersal values with 41.5 % a 24.5 % of CV. In order to review the rule of present classification and to determine if the
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Dávalos-Sotelo y Ordóñez et al., Influencia de los nudos en la resistencia...
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values of design efforts should be changed, it will be necessary to include the place of knots in the cross-cutting section in the analysis and the impact that other defects have upon strength and rigidity of pine wood for structural use.
To complement the selection criterion and to make it more efficient, it is necessary to take into account the place of the knots in the in the cross-cutting section as it is evident that it has an effect upon the strength for the linear distribution of bending efforts.
The rules of classification to be defines must consider too other defects such as cracks, resin sacs, insect attack, etc.
ACKNOWLEDGEMENTS
To the International Development Research Center (IDRC) of Ottawa, Canada, for sponsoring the original research study (Project Number 3-P-78-0065. To M. I. Reyna Paula Zárate Morales for her help in data entry and part of the required equations in addition to the edition of some of the figures. To Dra. Guadalupe M. Bárcenas Pazos for her valuable suggestions and reviewing this paper.
End of the English version
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
Leonardo Atilano Ponce (2012). Corteza, Paso de Cortés.
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Ramírez et al., Experiencia Organizativa para la Reforestación con Pinus oaxacana Mirov.. .
EXPERIENCIA ORGANIZATIVA PARA LA REFORESTACIÓN CONPinus oaxacana Mirov. EN SUELOS DEGRADADOS DE LA MIXTECA OAXAQUEÑA
ORGANIZATION EXPERIENCE FOR A Pinus oaxacana Mirov REFORESTATION IN DEGRADED SOILS OF THE OAXACAN MIXTECA
Alejandro Ramírez López1, Hermilio Navarro Garza 1, Antonia Pérez Olvera 1 y Víctor Manuel Cetina Alcalá 1
RESUMEN
La organización comunitaria del poblado La Unión Reforma Soyaltepec, ubicado en la Mixteca Alta oaxaqueña, ha realizado durante los últimos 10 años un proyecto social para la reforestación en tierras degradadas, las cuales fueron abandonadas para su uso con fines agrícolas. Los objetivos de la presente investigación son identificar, describir y contribuir a explicar la génesis y desarrollo del proceso social de organización para promover y realizar la reforestación y alcanzar el bienestar común, con base en una iniciativa de búsqueda de tierras abandonadas y su cesión a la comunidad. Para tal fin, dicha iniciativa se conceptualizó como reapropiación territorial. Se utilizó un enfoque mixto cualitativo y cuantitativo, mediante el primero se describieron 10 organizaciones intracomunitarias como coadyuvantes para las actividades de reforestación y vinculación con organismos civiles, instituciones educativas, gubernamentales y comunidades. El análisis cuantitativo permitió estimar la productividad de las plantaciones forestales de Pinus oaxacana . Los resultados muestran el interés comunitario para continuar con el proyecto de reforestación y mejora ambiental a partir de un comité de reforestación. La disponibilidad para la cesión de tierras con fines de reforestación ha promovido al fortalecimiento organizativo y búsqueda de arreglos que motiven la donación de 40.7 ha, concedidas por 12 personas. La superficie plantada con Pinus oaxacana corresponde al 64% en tres sitios, donde predominan suelos de tepetate blanco y tepetate amarillo.
Palabras clave: Mixteca Alta oaxaqueña, organización tradicional, Pinus oaxacana Mirov, reapropiación territorial, reforestación, rehabilitación de suelos degradados.
ABSTRACT
The community of La Union Reforma Soyaltepec town, located in the Highlands of the Oaxacan Mixteca, has organized a social reforestation project on degraded lands which have been left abandoned to be used for agriculture, during the last 10 years. The aims of the actual research study were to describe and help to explain the genesis and development of the local organizational process to carry out reforestation activities and thus, improve common welfare, by finding abandoned lands and give them back to the community. This action is conceptualized as land re-appropriation. A mixed quali-quantitative approach was used; 10 intra-community organizations were described by the first option, as coadjutant for reforestation and linking activities with public, educative and governmental organizations, and other communities. The quantitative analysis favored an estimation of the productivity of Pinus oaxacana plantations. Results show that there is a communitarian interest to continue with the reforestation project and environmental improvement from a reforestation community. The land cession availability with reforestation purposes has promoted the organization strengthening and the search for arrangements that stimulate the donation of 40.7 ha, granted by 12 people. The planted area with Pinus oaxacana in three sites covered 64%, where white and yellow volcanic soil (“tepetate”) prevailed.
Key words: Highlands of the Oaxacan Mixteca, traditional organization, Pinus oaxacana Mirov, territorial re-appropriation, reforestation, rehabilitation of degraded soil.
Fecha de recepción: 8 de Julio de 2010.Fecha de aceptación: 4 de agosto de 2011.
1Colegio de Postgraduados. Correo-e: [email protected]
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INTRODUCTION
The economic demands of many farmers have favored rather inconvenient agriculture and livestock productive practices, which provoke the degradation of several agroecosystems in wide territories of the State of Oaxaca; some of its consequences are soil erosion, little availability or lack of water and biodiversity loss. The socioeconomic dimension of such impacts becomes evident in a reduction or even elimination of the productive properties of croplands, livestock and forest areas of multiple productive systems and territories that include them, with the resulting reduction of family income, their economic ability and the increment of emigration.
The Oaxacan Mixteca is a region of Mexico that suffers the greatest deforestation problems and water scarcity, which have made it to be catalogued as “area of ecologic disaster”, with a very high emigration rate. According to a study made at the University of Chapingo (1986), 13 % of its total area shows a very high erosion degree, 46% a high degree, 38.7% a mild erosion and only 2%, light erosion. The effects of the environmental degradation upon the inhabitants of the municipios of the Mixteca Alta are reflected in the social and economic activities, to which is added the prevailing situation regarding the movement of men to the United States of America. The main activities are seasonal agriculture and goat-livestock grazing, even if non of them is profitable (Montes and López, 2005).
Martínez (2004) states that the dominant landscape of the Mixteca is the result of an intense and chronic anthropic disturbance to which vegetation was subjected, thus forming sites with different degrees of conservation. On the other hand, Zitácuaro and Aparicio (2004) declared that Mexico lacks extensive forest plantation programs, and thus, they propose to determine the growth and adaptation of vegetal species, to nursery conditions and to the site of plantation.
Since 2000, a modification in the traditional organization and collective strategy of a community of the Highlands of the Oaxacan Mixteca took place, with the aim to start a re-appropriation process for the community of many eroded and deserted lands. However, the social process that was followed during a decade to achieve the mechanisms to own the deserted lands and its resulting reforestation is unknown, as well as the description of some of the main results. The aims of the following research were to analyze the social process of organization, the implications in the re-appropriation of deserted lots and to give evidence of its accomplishments through the multi-annual collective reforestation activities.
INTRODUCCIÓN
Las necesidades económicas de numerosos grupos de agricultores han favorecido prácticas productivas agropecuarias inconvenientes, las cuales ocasionan la degradación de diversos agroecosistemas en extensas áreas del estado de Oaxaca. Entre otras consecuencias destacan la erosión del suelo, la insuficiente disponibilidad o falta de agua y la pérdida de la biodiversidad. La dimensión socioeconómica de tales impactos se manifiesta en la disminución, e incluso eliminación, de las aptitudes productivas en las superficies agrícolas, pecuarias y forestales de múltiples sistemas de producción y territorios que los engloban, con la resultante disminución de los ingresos familiares, de su capacidad económica y el incremento de la emigración.
La Mixteca oaxaqueña es una de las regiones de México que presenta los mayores problemas de deforestación y escasez de agua, por lo que se le cataloga como “área de desastre ecológico”, con una alta tasa de emigración. De acuerdo con un estudio realizado en la Universidad Autónoma Chapingo (1986), del total de su superficie 13.3% presenta muy alto grado de erosión, 46% alto grado, 38.7% erosión moderada y solo 2% erosión leve. Los efectos de la degradación ambiental sobre los habitantes de los municipios de la Mixteca Alta se reflejan en las cuestiones socioeconómicas, a lo que se añade la situación que prevalece en cuanto al traslado de los hombres hacia Estados Unidos de América. Las principales actividades son la agricultura de temporal y el pastoreo de ganado caprino, aunque ninguna de ellas es rentable (Montes y López, 2005).
Martínez (2004) señala que el paisaje que predomina en la Mixteca es el resultado del intenso disturbio antrópico crónico al que fue, y es sometida su vegetación, lo que origina sitios con diferentes grados de conservación. Por su parte, Zitácuaro y Aparicio (2004) mencionan que en México se carece de programas extensos de plantaciones con fines forestales, y por ello proponen que se determine el crecimiento y adaptación de las especies vegetales, tanto en condiciones de vivero como en plantaciones a nivel de sitio.
A partir del año 2000 se inició un cambio en la organización tradicional y estrategia colectiva de una comunidad de la Mixteca Alta de Oaxaca, cuya finalidad fue comenzar un proceso para la reapropiación comunitaria de numerosas tierras erosionadas y abandonadas por sus usufructuarios. Sin embargo, se desconoce el proceso social, desarrollado durante una década, para lograr los mecanismos de apropiación de las tierras abandonadas y su consecuente reforestación, así como para enumerar algunos de los principales resultados obtenidos. La presente investigación tuvo como objetivos analizar el proceso social de organización, sus alcances en la re-apropiación de parcelas abandonadas y evidenciar sus logros a través de las actividades colectivas multianuales de reforestación.
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MATERIALES Y MÉTODOS
El estudio se desarrolló en la Mixteca Alta oaxaqueña, en la comunidad de La Unión Reforma Soyaltepec, localizada en la parte noreste del estado de Oaxaca (Figura 1).
MATERIALS AND METHODS
The study was carried out in the Highlands of the Oaxacan Mixteca in the La Unión Reforma Soyaltepec town, located in the Northeastern part of the state of Oaxaca.
Figura 1. Ubicación del área de estudio.Figure 1. Location of the study area.
La comunidad se ubica en las coordenadas 17° 35´ latitud norte, 97° 18´ longitud oeste y a una altitud de 2,280 m. Al interior de esta se localizaron los tres sitios de muestreo y 18 polígonos reforestados (Figura 2).
It is found between 17° 35´ North, 97° 18´ West at 2,280 m high, inside of which are found the three sampling sites and 18 reforested polygons (Figure 2).
Fuente: Instituto Nacional de Estadística, Geografía e Informática, 2000. Ortofoto E14D26-D Escala1:20 000. Source: INEGI,2000. E14D26-D 1:20 000 orthophotograph.
Figura 2. Muestreo en los sitios reforestados.Figure 2. Sampling in the reforestated sites.
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Diseño de muestreo y variables de estudio
Se hizo la evaluación de Pinus oaxacana Mirov, bajo la consideración de que se utilizó en la mayor superficie reforestada, la plantación se llevó a cabo en tres sitios diferentes y en años distintos. Así mismo, por cuestiones económicas, se delimitó el muestreo a la citada especie. El área plantada por año se calculó mediante el trazo de polígonos con ayuda de Sistemas de Posicionamiento Geográfico y ortofotos aéreas de la zona.
De acuerdo con Bello et al. (2000), se tomó una muestra del 1% de la superficie reforestada en cada uno de los años, y se utilizaron sitios circulares de 100 m2, en donde se realizó la medición de los parámetros técnicos. El número de sitios por muestrear en cada plantación se calculó dividiendo la superficie reforestada entre 100; como criterio complementario se decidió que para el caso de de las áreas iguales o menores a una hectárea se efectuaron dos muestreos, para estimar un promedio.
La totalidad de las plantas dentro de cada uno de los sitios se evaluó con las siguientes variables: la altura se midió desde la base del tallo hasta el punto más alto de la rama principal, con ayuda de una cinta métrica; el diámetro basal fue tomado a 30 cm de la base, con un vernier marca Performance modelo único; la densidad inicial se estimó a partir de la densidad actual, más el número de cepas sin plantas, y la densidad actual se calculó de manera directa en cada superficie de muestreo y su equivalente por unidad de superficie. Las prácticas de conservación fueron: zanja trinchera, bordo y cajete. Las exposiciones fueron: norte, sur, este y oeste. La pendiente se midió en porcentaje con una pistola Haga.
Las circunstancias empíricas de la realización de plantaciones en diferentes años y sitios generan limitaciones para el análisis e interpretación de los resultados, por ejemplo, de crecimiento (altura y diámetro), según los términos convencionales de los diseños y las posibilidades asociadas para la comparación de tratamientos.
La información referente a la organización se obtuvo mediante un cuestionario de 26 preguntas cuantitativas y 145 de tipo cualitativo. Al tomar en cuenta que la comunidad está integrada por 35 familias, entre ellas 14 por una sola persona de la tercera edad, de las cuales cuatro han participado en acciones de reforestación, en consecuencia, el cuestionario se aplicó a 25 familias. Además, se entrevistó a los miembros del Comité de Reforestación y a las personas que ocuparon el cargo de agente de policía en el periodo 2000 a 2007, para quienes se utilizó una guía de entrevista semi-estructurada.
Análisis de datos
El cálculo del área reforestada se efectuó con el programa Arcview versión 3.1. La distribución de frecuencia,
Sampling design and study variables
Pinus oaxacana Mirov was used in the greatest part of the reforested area and the plantation was carried out in three different sites in several years; thus, its assessment considered such situation. Also, due to economic reasons, sampling was concentrated in this species. The planted area was determined through polygonal lines with the aid of a GPS and local air orthophotographs.
According to Bello et al. (2000), a sample of 1% of the reforested area of every year was taken and 100 m2 circular lots were used where the measurement of the technical parameters was made. The number of sampling lots in each plantation was calculated by dividing the reforested area in 100; as a complementary criterion, two samplings were made in order to estimate an average in areas of one hectare or smaller.
The total number of plants in each one of the sites was assessed by the following variables: height was taken from the base of the stem to the highest point of main branch with a metric tape; basal diameter was taken at 30 cm of the base, with a Performance caliper; initial density was estimated from the present density plus the number of pots without plants, and the present density was determined directly in each sample surface and its equivalent by surface unit. Conservation practices were: trench-ditch, border and “cajete”. Hill sides were north, south, east and west. Slope was measured by a Haga altimeter as per cent values.
The empirical circumstances to carry out plantations at different years and in several years bring up limitations for the analysis and interpretation of results, such as growth (height and diameter), according to the conventional terms of design and the associated possibilities to compare treatments.
The information that refers to organization was obtained from a questionnaire of 26 quantitative and 145 qualitative questions. It was applied to 25 families, since the community is made up by 35 families of which 14 belong to one single old-age person, from which four have taken part in reforestation activities. In addition, interviews were made to the Reforestation Committee and to the people that were police agents during the 2000-2007 years with whom a semi-structured guide was used.
Data Analysis
The determination of the reforested area was made by the 3.1 Arcview program. Frequency distribution, central tendency (mean, median and mode) and variability (interval, standard deviation and variance) were determined by the 2003 SPSS program. The 9.1 SAS program was used for Tukey’s mean comparison (a= 0.05) and for the correlation analysis of the
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la tendencia central (media, mediana y moda) y la variabilidad (intervalo, desviación estándar y varianza) se determinaron con el programa SPSS, versión 2003. El paquete estadístico SAS, versión 9.1 se usó para la comparación de medias de Tukey (a= 0.05) y el análisis de correlación de las siguientes variables: diámetro, altura, pendiente, plantas vivas, densidad actual, densidad inicial y plantas muertas.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Superficie total reforestada
Los primeros intentos de reforestación en el área de estudio datan de 1996, con una supervivencia menor a 5%; sin embargo, en el año 2000 se reiniciaron con una supervivencia promedio de 87% . En e l año 2008 se contaba con 55 ha reforestadas, equivalentes a 6.18% de la superficie total de la comunidad, que se localizan en parajes diferentes.
following variables: diameter, height, slope, live plants, real density, initial density and dead plants.
RESULTS AND DISCUSSION
Total reforested area
The first attempts for reforestation in the study area are dated in 1996, with less than 5% of survival; however, in 2000 they were restarted and got an average survival of 87%. In 2008 there were 55 reforested ha, 6.18% of the total area of the community, which are found in different places.
In Table 1 are shown the characteristics of each site. In site 1 it is outstanding that soil is yellow duripan (“tepetate”), very dry and hot in the drought season, with 30 to 65% slopes, N and NW hillsides and pruning and “cajetes” practices being used (Figure 3).
Cuadro 1. Características de los sitios con reforestación en La Unión Reforma Soyaltepec.Table 1. Characteristics of the reforested sites of La Unión Reforma Soyaltepec.
SitioSuperficie
(ha)
Pendiente
(%)Suelo tipo tepetate Exposición d Prácticas identificadas
1 1.9438ba 46.750 a amarillo N-NW Cajete y poda2 1.6700b 23.889 b blanco N-NE Bordo y poda3 3.6164a 26.136 b blanco S-SW Zanja y poda
d = de acuerdo con Capó (2001), punto cardinal hacia el cual una ladera está expuestad = according to Capó (2001), cardinal point to which a hillside looks
Las características de los sitios se muestran en el Cuadro 1. Se destaca para el sitio 1, que el suelo es un tepetate amarillo, muy seco y caliente en la temporada de sequía, con pendientes de 30 a 65%, exposiciones N y NW, y se tienen identificadas las prácticas de cajetes y podas (Figura 3).
De acuerdo a la comparación de medias de Tukey (a= 0.05) existe una diferencia significativa en la pendiente estimada entre sitios. Los identificados con los números dos y tres muestran una pendiente similar, y son diferentes estadísticamente al uno (Cuadro 1).
En el sitio 2 se establecieron las primeras plantaciones en suelo de tepetate blanco, que tiene la característica de ser húmedo y fresco durante la temporada de sequía, lo cual podría favorecer la supervivencia de las plantas. Como desventaja, se reconoce que es muy duro y compacto para la penetración de las raíces. Además es el menos inclinado, ya que la pendiente varía de 15 a 35%, con una exposición N y NE, y las prácticas que se realizan son los bordos y podas (Figura 4).
According to Tukey Mean Difference test (a= 0.05) there is a significant difference in the estimated slope among sites. Those indexed with numbers 2 and 3 show a similar slope and are statistically different from 1 (Table 1).
Figura 3. Práctica de cajetes y podas en tepetate amarillo.
Figure 3. “Cajetes” and pruning in yellow duripan.
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Figura 4. Prácticas de bordos y podas en tepetate blanco.Figure 4. Border and pruning practices in white duripan.
En el sitio 3 predomina el tepetate blanco, pendientes de 15 a 45%, con orientación S y SW; y se practican zanjas trinchera y poda (Figura 5).
En las primeras reforestaciones se introdujeron fresno, casuarina, cedro blanco, eucalipto y P. oaxacana, de ellas esta última fue la que resistió mejor las condiciones ambientales de la región, apreciación que coincide con los resultados de Becerra et al . (1993), quienes señalaron que esa especie crece satisfactoriamente en suelos delgados y climas semisecos de la Mix teca oaxaqueña , tanto en s i s temas de zanjas como de bordos. Por su parte, Zitácuaro y Aparicio (2004) registran que Pinus oaxacana tiene potencial para ser manejada con fines de aprovechamiento, reforestación y restauración, ya que se desarrolla en lugares cuyas condiciones ambientales no son muy favorables.
Por lo tanto, desde el año 2000 la mayor parte de las reforestaciones se hacen con P. oaxacana, de tal manera que de las 55 ha reforestadas, 64% corresponden a dicho taxón (35 ha aproximadamente).
En el Cuadro 2 se presenta la distribución de la superficie reforestada con P. oaxacana en los sitios 1, 2 y 3 con 12.7, 6.2 y 16.2 ha respectivamente, con plantas de diferentes edades, las cuales varían de uno hasta ocho años. Es evidente que hay una clara tendencia anual al aumento. El año que registró la mayor superficie total reforestada fue 2004, con 8.7 ha; no obstante, en 2005 esta se redujo casi a la mitad, para después incrementarse en los siguientes años.
En relación al análisis posterior de altura y diámetro, es pertinente observar que la plantación temprana en 45% del área correspondiente al sitio dos, durante los dos primeros años del inicio de las plantaciones, es contrastante con la superficie reforestada en el sitio tres, en el cual, hasta el año seis (2005), solamente se plantó 15% de su superficie total. Dicha
In site 2 were established the first plantations on white duripan (“tepetate”), which is moist and fresh during the drought season, a condition that could favor plant survival. As a disadvantage, it is very hard and compact for the penetration of roots. Also, it is less steep since slopes vary from 15 to 35%, with N and NE hillsides and border and pruning as conservation practices (Figure 4).
In site 3 white duripan prevails; 15 to 45% slopes with S and SW hillsides; trench ditches and pruning are practiced (Figure 5).
Figura 5. Prácticas de zanjas trincheras y poda.Figure 5. Trench-ditches and pruning practices.
In the first reforestations, ash, Australian pine, white cedar, eucalyptus and Pinus oaxacana were planted; from them, the latter had the best resistance to regional environmental conditions. This result is coincidental to what Becerra et al. (1993) found, as this species grows in a satisfactory way on thin soils and semi-dry climates of the Oaxacan Mixteca, in ditch and in border systems. Zitácuaro and Aparicio (2004) recorded that P. oaxacana is potentially feasible of being managed with harvest, reforestation and restoration endings, since it can grow in places with a rather unfavorable environment.
So, since 2000 most reforestations include P. oaxacana in such a way that from the 55 reforested hectares, 64% belong to that taxon (around 35 ha).
In Table 2 is shown the distribution of the reforested area with P. oaxacana in sites 1, 2 and 3 with 12.7, 6.2 and 16.2 ha, respectively, with plants of different ages, from 1 to 8 years. It is evident that there is a clear annual tendency to increase. 2004 was the year with the greatest total reforested area, with 8.7 ha; in spite of this, in 2005 it was reduced almost in a half to increase later in the following years.
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Cuadro 2. Superficie reforestada con Pinus oaxacana por sitio y por año.Table 2. Reforested area with Pinus oaxacana per site and per year.
SitiosAño de plantación
Superficie / sitio (ha)2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
1
---- ---- ---- 2,8 1,9 0,4 ---- ----
12,7---- ---- ---- ---- 2,0 1,3 ---- ----
---- ---- ---- ---- 1,5 2,8 ---- ----
21,4 1,4 ---- ---- 2,6 ---- ---- ----
6,2---- ---- ---- ---- 0,8 ---- ---- ----
3
---- 0,7 ---- ---- ---- ---- 6,0 0,8
16,2---- ---- 0,9 ---- ---- ---- ---- 5,8
---- ---- 0,9 ---- ---- ---- ---- 1,1
Superficie / año (ha) 1,4 2,1 1,8 2,8 8,7 4,5 6,0 7,7 35,1
About the later height and diameter analysis, it is convenient to observe that the early plantation in 45% of the area that belongs to site 2 is contrasting with the reforested area in site 3, in which, until the sixth year (2005), only 15% of its total area was planted. Such differentiated dynamics will help to explain the difference of the growth variables among sites, when taking into account the sampling plan.
In Table 3 is gathered the general behavior of the dasometric variables linked to surface and slope. When considering the mean values of the dasometric variables; initial density, present density and mortality per cent, plantations show a high per cent of survival and a mortality of plants from 0 to 2.5 %. On the other side, when the advisable hardwood density according to the Operation Rules of the 2010 ProÁrbol program (1,100 trees ha-1) was checked, the observed mean values indicate that the initial and present population density are very high, which means that there is a need to apply clearing operations in the future. The minimal and maximal height and diameter values are very wide, which is due to the variation in the age of the assessed plantations and their differenced interactions with the environment (CONAFOR, 2010).
dinámica diferenciada contribuirá a explicar las diferencias de las variables de crecimiento entre sitios, al tomar en cuenta el plan de muestreo establecido.
En el Cuadro 3 se consigna el comportamiento general de las variables dasométricas asociadas a la superficie y la pendiente. Al considerar los valores medios de las variables dasométricas: densidad inicial, actual y porcentaje de mortandad, las plantaciones presentan un alto porcentaje de supervivencia y el de mortandad de plantas varía de 0 a 2.5%. Por otra parte, al verificar las densidades recomendadas para coníferas en las Reglas de Operación del Programa ProÁrbol 2010 (1,100 árboles ha-1 los valores medios observados indican que la densidad de población inicial y actual son muy altas, lo que implica la necesidad futura de realizar prácticas de aclareo. Los valores mínimos y máximos de altura y diámetro son muy amplios, debido a la variabilidad en la edad de las plantaciones evaluadas y sus interacciones diferenciadas con el medio (CONAFOR, 2010).
Cuadro 3. Análisis de varianza de las variables utilizadas para la medición de parámetros técnicos.Table 3. Analysis of variance of the variables used to measure the technical parameters.
Variables Pendiente
(%)
Diámetro
(cm)
Altura
(m)
Densidad inicial
(p ha-1)
Densidad actual
(p ha-1)
Plantas muertas
(%)
Media 32.72 2.32 1.24 2283 2028 2.55
Mínimo 10.00 0.31 0.14 1200 800 0Máximo 65.00 5.35 9.26 5000 5000 12
Desviación Estándar.
13.33 1.59 1.36 835.70 809.91 2.99
p = plantasp = plants
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Several significant correlations (Pearson) were formed, such as age with diameter and height as well as diameter with height (Table 4). The positive correlation between initial and present density suggests an efficient management of the plantations, possibly as a result of a careful collective establishment and its right operation.
Se generaron varias correlaciones (Pearson) significativas (Cuadro 4), algunas de ellas esperadas tales como: la edad con el diámetro y la altura, así como el diámetro con la altura. En su caso, la correlación positiva entre la densidad inicial y la densidad actual es sugerente de una eficiencia de manejo de las plantaciones, posiblemente, como resultado de un cuidadoso establecimiento colectivo y su correcta operación.
Analysis among sites
Diameters showed significant differences. Two mean groups may be observed, the first with the highest values is composed by sites 1 and 2; the second is represented by site 3 with diameters of 1.4 cm. This association is explained, partly, because of the ages of the plantations, from 3 to 8 years, which is the opposite of what happened in site 3, where most of the trees are 1 or 2 years old.
From the analysis of variance and the mean test, tree height had significant differences with two groups of means: in the first, site 2 is present, with the most outstanding values, as a response to the fact that in that place the eldest plants are together; the second group includes sites 1 and 3 (Table 5).
The same type of association was found for present density, since the densities of the last plantations are considerably reduced, from 2,500 to 2,900 plants as mean values in sites 1 and 2, and up to 1,200 in the more recent plantations, which is exhibited in the average value of site 3 (1,850 plants ha-1). In this case, such density is explained from the experience and correct management decisions taken by the producers themselves; in addition, it is rather close to the advisable density of the National Forest Commission (2008) (Table 5).
The dead plant per cent in the three sampling sites had significant statistical difference. Sites 2 and 3 had the lowest dead plant per cent. Producers blame it on white duripan that is prevailing there, which keeps moisture for a longer period, thus favoring plant survival during the drought season.
Análisis entre sitios
El diámetro presenta diferencias significativas. Se observan dos grupos de medias, el primero con los valores mayores está formado por los sitios uno y dos; el segundo corresponde al sitio tres con un diámetro de 1.4 cm. Esta agrupación se explica, en parte, por las edades de las plantaciones, ya que en los sitios uno y dos fluctúan entre 3 y 8 años, contrario a lo que sucede en el sitio tres, donde la mayor parte tienen uno y dos años de edad.
De acuerdo con el análisis de varianza y la prueba de medias, la altura de los árboles tuvo diferencias estadísticas significativas con dos grupos de medias, en el primero se ubica el sitio dos con el valor más alto, en respuesta a que en él se encuentran las plantas de mayor edad, el segundo grupo lo integran los sitios uno y tres (Cuadro 5).
El mismo tipo de agrupamiento se obtuvo para la densidad actual, ya que las densidades de las últimas plantaciones disminuyen considerablemente, de entre 2,500 a 2,900 plantas como valores medios en los sitios uno y dos, y hasta 1,200 en las plantaciones más recientes, lo cual queda de manifiesto en el valor medio del sitio tres (1,850 plantas ha-1). En su caso, dicha densidad se explica por la experiencia y decisiones acertadas de manejo de los propios productores; además es cercana a la densidad recomendada por la Comisión Nacional Forestal (2008) (Cuadro 5).
El porcentaje de plantas muertas en los tres sitios de muestreo tuvieron diferencias estadísticas significativas. El sitio
Cuadro 4. Matriz de correlaciones de las variables de diagnóstico.Table 4. Correlation matrix of the diagnosis variables.
Edad Diámetro Altura Pendiente Densidad inicial Densidad actual
EdadDiámetro 0.898(**)Altura 0.921(**) 0.977(**)Pendiente -0.120 0.149 0.051Densidad inicial 0.530(**) 0.596(**) 0.575(**) 0.386(**)Densidad actual 0.589(**) 0.583(**) 0.583(**) 0.232 0.934(**)
** La correlación es significativa al nivel 0,01.* La correlación es significante al nivel 0,05.** Significant correlation at 0,01* Significant correlation at 0,05
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On the other hand, yellow duripan looses moisture in a short time; thus, if plantations are made at the end of the rainy season, there is a risk that survival per cent might be very low (Table 5).
dos y el sitio tres registraron el menor porcentaje de plantas muertas. Los productores lo atribuyen a que predomina el tepetate blanco, el cual conservar la humedad por un periodo
Cuadro 5. Comparación de medias de diámetro, altura, pendiente y densidades de plantas muertas.Table 5. Comparison of diameter, height, slope and dead plant density means.
Sitio Superficie
(ha)
Pendiente
(%)
Diámetro
(cm)
Altura
(m)
Densidad inicial Densidad actual
Plantas muertas
(%)
1 1.9438 46.75 a 2.8431a 1.233b 2518 ba 2081.3b 4.375a2 1.6700 23.88 b 3.4956a 2.473a 2911a 2755.6a 1.556b3 3.6164 26.13 b 1.4682b 0.745b 1854 b 1690.9b 1.636b
Since reforestation was made in places with different conditions in general terms, it is observed that some dasometric variables such as plant diameter and height behave in regard to the increment of the age of the plantations.
North, south, northeast and northwest hillsides in which the plantations are placed are important variables according to Capó (2001). This author states as a cause of different population behaviors their effect upon solar radiation intensity that affects temperature and lighting. North hillsides, in particular, are less favored, and such differences become more intense as slopes become steeper.
Initial and present densities of forest populations are greater than those recommended by CONAFOR (2008), which makes it necessary to plan a clear-cut as a part of the forest management program of such plantations.
Organization
Demographic description.- La Unión Reforma Soyaltepec is made up by 35 families, 25 of which have an active participation in reforestation 44% are men and 56% are women. The average age of the heads of family is 56 years old with an average education of 3.76 years, which is equivalent to 4th grade. As a consequence, there is an important migration and the number of family members is very small, as 14 of them are made up by one person and the rest have 2.48 members (Table 6). The small size of the community has allowed them to have a new organization strategy , such as the specific creation of the Reforestation Committee, a result that is coincidental with what Wade (1994) stated, as he assumes that the small number of an association is a factor for its success.
Organization system of La Unión Reforma Soyaltepec community.-The organization system is shown in Figure 6, in which the greatest authority is the general assembly at a
más prolongado, por lo que favorece la supervivencia de las plantas en época de sequía. En contraparte, el tepetate amarillo pierde la humedad en poco tiempo; por lo tanto, si las plantaciones se realizan al final de la temporada de lluvias, se corre el riesgo de que el porcentaje de supervivencia sea muy bajo (Cuadro 5).
Dado que la reforestación se realizó en sitios con características diferentes en términos generales, se observa que algunas variables dasométricas como el diámetro y altura de las plantas tienen un comportamiento asociado al incremento de la edad de las plantaciones.
Las exposiciones norte, sur, noreste y noroeste en que se ubican las plantaciones son variables importantes de acuerdo con Capó (2001). Este autor señala como causa de comportamientos poblacionales diferentes su efecto sobre la intensidad de la radiación solar, que influye en la temperatura e iluminación. En particular, precisa que son menos favorecidas las laderas con exposición norte, además de que estas diferencias pueden ser más marcadas a medida que la pendiente es mayor.
Las densidades iniciales y actuales de las poblaciones forestales son superiores a las recomendadas por la CONAFOR (2008), por lo cual es necesario prever la práctica de aclareo, como un componente del programa de manejo forestal de dichas plantaciones.
Organización
Características demográficas.- La comunidad de La Unión Reforma Soyaltepec cuenta con 35 familias, de las cuales 25 participan de manera directa en las actividades de reforestación, 44% son hombres y 56% mujeres. La edad promedio de los jefes o jefas de familias entrevistadas corresponde a 56 años, con una escolaridad promedio de 3.76 años, equivalentes al
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cuarto grado de primaria. Como consecuencia de la fuerte migración, el número de miembros por familia es muy reducido, ya que 14 están integradas por una sola persona y el resto, en promedio, cuenta con 2.48 integrantes (Cuadro 6). El tamaño pequeño de la comunidad les ha permitido tener una nueva estrategia de organización, como es el caso de la creación específica del Comité para la Reforestación, resultado que coincide con lo citado por Wade (1994) quien atribuye al número pequeño de integrantes de una asociación como un requisito para que tenga éxito.
Sistema organizativo de la comunidad de La Unión Reforma Soyaltepec.- El sistema organizativo de la comunidad está representado en la Figura 6; en ella se muestra que la máxima autoridad es la asamblea general a nivel localidad, en el seno de la cual se nombra a cada
location leel, en which is named each of the members of it, such as the Police Agent, the auxiliary as well as the members of each one of the committees. In this community there are 10 traditional organizations which have become stronger in the way they work to do communal activities, which is coincidental to what Muro (2000) reports, in regard to the fact that this type of associations have a notable and probed ability to resist, are flexible and adapt themselves; they fusion with modern tendencies, but are not supplanted by them. They act as filters in the modernization process, accept what is useful and reject the rest; the same author points out that they work as modernization agents and act as basis for new self-governing development forms.
Cuadro 6. Variables demográficas de La Unión Reforma, Soyaltepec, Oaxaca.Table 6. Demographic variables of La Unión Reforma, Soyaltepec, Oaxaca.
Variables Mínimo Máximo Media Desviación estándar
Edad 23 84 55.76 17.38
Educación (años de estudio) 0 12 3.76 3.88
Integrantes por familia 1 5 2.48 1.38
Figura 6. Organización jerárquica y asociaciones existentes en La Unión Reforma Soyaltepec. Figure 6. Hierarchical organization and associations of La Unión Reforma Soyaltepec.
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In 2007 18 families, equivalent to 72%, have one member fulfilling a position. The rest do not participate any more as the are old people or due to health and help by providing economic cooperation or with actions that to not demand a great physical effort, such as filling nursery-bags or by preparing food when communal activities take place or there are visitors. By 2008, 50% continued with the same responsibility, arguing that there are not enough people to do any changes; within this same group is the Reforestation Committee.
The charges or activities related to reforestation are carried out without getting any incentives, only with the acknowledgement and appreciation of the community members. However, Paré and Lazos (2003) indicate that the main interest of those who participate in reforestation is in the salary they get; a willing participation without payment in the establishment of nurseries or reforestation is utopian, since peasants need to work every day in survival tasks. In this regard it is important to precise, based upon the information of the survey, that 32% of those involved in the inquiry think it is fair that the people involved in reforestation would get a pay-off for their effort.
Reforestation Committee
With the community nursery in October 2000 the need to form a committee that took care of their management and administration came. In 2001 the general assembly of the community named the nursery committee, which was later labeled as the Reforestation Committee. Its 9 year permanence lies in the respect they have to the agreements made by the people of the community about reforestation tasks, which is similar to what Merino and Martínez (2009) described, who mentioned that the local governments are key to the communal organization, which demands high levels of collective action. In the framework of the communal reforestation project, the duties of the members of the Reforestation Committee and of the authorities have been classified as organization and reforestation.
It is important to point out in the framework of the changes that took place, the permanence of a structuring traditional organization form that works as an organization welfare and it is considered a social commitment and without any payment for communal activities, that is, of people sharing. Two kinds of “tequio” have been used in reforestation: the ordinary, that start during the first days of May and finish by the end of October, and the extraordinary, that are carried out through the reforestation process, mainly, when the community is visited by groups or by the directing group who are immigrants and live in Mexico City.
Analysis of present-day organizations
Most of the communal organizations of the study area have more than one year of being active; up to a point, it has favored them in the perfection of their functions, undoubtedly, through
uno de los integrantes de la autoridad, como el Agente de Policía, los auxiliares, así como los integrantes de cada uno de los comités. En esta comunidad existen 10 organizaciones tradicionales, que se han fortalecido en su funcionamiento para realizar las actividades comunitarias, lo cual coincide con lo citado por Muro (2000), respecto a que este tipo de organizaciones tienen una notable y probada capacidad de resistencia, son flexibles y adaptativas; se fusionan a las corrientes de modernización, pero no son reemplazadas por ellas. Sirven como filtros del proceso de modernización, aceptan lo que es útil, y rechazan el resto; el mismo autor señala que funcionan como agentes de modernización y sirven como base para nuevas formas de desarrollo autónomo.
En el año 2007 18 familias, equivalentes al 72% tenían un miembro desempeñando un cargo. El resto ha dejado de participar en los servicios por ser mayores de edad o por cuestiones de salud y participan mediante cooperaciones económicas o en actividades que no representen mucho esfuerzo físico, tales como el llenado de bolsas para el vivero y la preparación de alimentos, cuando hay actividades comunitarias o visitantes. Para 2008, 50% continuó con el mismo cargo, bajo el argumento de que no hay gente para hacer los cambios, dentro de dicho grupo está el Comité de Reforestación.
Los cargos o actividades relacionadas con la reforestación se realizan sin recibir incentivo de ningún tipo, solamente se obtiene el reconocimiento y aprecio de los miembros de la comunidad. Sin embargo, Paré y Lazos (2003) señalan que el interés principal de quienes participan en la reforestación radica en el sueldo percibido; una participación voluntaria, no pagada, en el establecimiento de viveros o en la reforestación es utópica, ya que los campesinos requieren trabajar día a día en actividades de subsistencia. Al respecto, es importante precisar, con base en la información de la encuesta, que 32% de los entrevistados considera que sería justo que las personas involucradas en la reforestación recibieran una gratificación económica por su esfuerzo.
Comité de reforestación
Con el establecimiento del vivero comunitario, en octubre del año 2000, surgió la necesidad de formar un comité para su manejo y administración. En 2001, en asamblea general de la comunidad, se nombró por primera vez el comité de vivero, el cual posteriormente fue denominado Comité de Reforestación. Su permanencia a lo largo de 9 años radica en el respeto a los acuerdos establecidos por los habitantes de la comunidad sobre los trabajos de reforestación, similar a lo descrito por Merino y Martínez (2009), quienes mencionan que los gobiernos locales son determinantes en la organización comunitaria, que exige altos niveles de acción colectiva. En el marco del proyecto de reforestación comunitaria, las funciones de los integrantes del Comité de Reforestación y de la autoridad se han clasificado en organización y reforestación.
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Cabe señalar, en el marco de los cambios ocurridos la permanencia de una forma organizativa tradicional estructuradora, que funciona como patrimonio organizativo, y se le considera como un compromiso social y sin remuneración alguna para actividades comunitarias, es decir de participación ciudadana. En la reforestación se han practicado dos tipos de “tequio”: los ordinarios, que inician a principios de mayo y terminan a finales de octubre y los extraordinarios que se realizan durante el transcurso del proceso de reforestación, principalmente, cuando se tienen visitas de grupos o de la mesa directiva de emigrados que radican en la Ciudad de México.
Análisis de la situación actual de las organizaciones
La mayoría de las organizaciones comunitarias de la zona de estudio tienen más de un año de estar activas; hasta cierto punto, eso las ha favorecido en el perfeccionamiento de su quehacer en el desempeño de sus funciones, sin duda, mediante el desarrollo personal y de la organización tradicional a la cual pertenecen, como factores de trascendencia para la comunidad. En este contexto, según Canedo (2007), la flexibilización que experimentan los usos y costumbres muestran el carácter hibrido y contradictorio de las normas comunitarias que se adaptan a nuevos contextos, y cuya finalidad es alcanzar su bienestar.
CONCLUSIONES
La reforestación con Pinus oaxacana se considera exitosa, a partir de las variables dasométricas evaluadas: porcentaje de supervivencia, diámetro y altura de las plantas.
Existen diferencias significativas en las variables evaluadas que se explican, en parte, por las diferencias de edades de las plantaciones entre los sitios, el tipo de suelo predominante y la pendiente.
La iniciativa comunitaria de reforestación realizada mediante plantaciones forestales tiene limitaciones para su análisis basado en un diseño experimental; sin embargo generó un sistema de evidencias empíricas y la posibilidad de registros valorables, que contribuyen a comprender en forma objetiva y términos territoriales, el comportamiento de diferentes plantaciones de Pinus oaxacana, en interacción con un ambiente especifico y prácticas distintas de conservación de suelo.
La construcción de obras de conservación que impliquen aflojar el subsuelo, permiten la penetración de las raíces, promueven el almacenamiento de humedad y el rápido crecimiento y desarrollo de las plantas.
La organización comunitaria campesina con una visión integral de sus recursos naturales y del territorio ha desarrollado nuevas estrategias que contribuyen a su permanencia y reproducción,
personal development and of the traditional organization to which they belong, as relevant factors for the community. In this sense, Canedo (2007) states that the flexibility that uses-and-traditions experience, show the hybrid and contradictory feature of the community norms that adapt to new contexts and that are bound the achieve the benefit of that organization.
CONCLUSIONS
Reforestation with Pinus oaxacana is considered successful from the dasometric variables that were assessed: survival per cent, diameter and height of the plants.
There are significant differences in the assessed variables that are explained, partly, by the differences in ages of the plantations among sites, the type of prevailing soil and the slope.
The communal reforestation initiative accomplished by forest plantations has its own limitations in terms of analysis based in its experimental design; however, it produced a system of empirical evidence and the possibility of having valuable records, that help to understand in an objective way, in land terms, the behavior of the different Pinus oaxacana plantations, that interact with a specific environment and following particular practices of soil conservation.
Conservation works that include subsoil ease off, favor root penetration, promote moisture storage as well as fast growth and development of plants.
Peasant communal organization with an integrative vision of their land and natural resources has given way to new strategies that help to its permanence and regeneration, among them, the recreational dynamics of their uses-and-traditions by specific and emerging social practices for the participative self-administration of their soils, water and forests. A general form keeps being the “tequio” as a social institution and major way of traditional organization, which is based on procedures for collective and responsible sharing; thus, it is a driving force of local behavior and impact to integrate the local production process of plants, soil conservation techniques, reforestation and its successful management according to the ecological , technological and economic circumstances.
End of the English version
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entre ellas la dinámica de recreación de sus usos y costumbres mediante prácticas sociales emergentes y específicas, para la autogestión participativa de los suelos, agua y bosque. Una modalidad generalizada continua siendo el tequio como institución social y principal forma de organización tradicional, basada en procedimientos para la participación colectiva y responsable; por lo tanto, impulsora de las conductas locales y de impacto para la integración del proceso de la producción local de las plantas, las técnicas de conservación del suelo, la reforestación y su manejo exitoso, a partir de sus circunstancias ecológicas, tecnológicas y económicas.
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Leonardo Atilano Ponce (2011). Carretera Amecameca-Paso de Cortés.
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VARIACIÓN RADIAL DE LA DENSIDAD BÁSICA EN Pinus patula Schltdl. et Cham. DE TRES LOCALIDADES EN HIDALGO
RADIAL VARIATION OF BASIC DENSITY IN Pinus patula Schltdl. et Cham. IN THREE LOCATIONS FROM HIDALGO STATE
José Rodolfo Goche Télles 1, Alejandro Velázquez Martínez2; Amparo Borja de la Rosa3,Juan Capulín Grande 1 y Celina Palacios Mendoza 1
RESUMEN
La densidad básica de la madera puede variar ampliamente en un individuo en el sentido radial; esta característica es inherente a la especie o está influenciada por la edad, la forma del árbol, las diferencias genéticas, la velocidad de crecimiento y la historia evolutiva. El presente trabajo aborda dicha variación en Pinus patula., proveniente de tres localidades del estado de Hidalgo: El Reparo, Tres Fracciones de Fondones y El Aguaje ubicadas en los municipios de Zacualtipán y Metzquititlán. En cada una de ellas se seleccionaron aleatoriamente 20 árboles, y se obtuvo, con el taladro de Pressler, un cilindro de madera de 12 mm de diámetro, a una altura de 1.30 m del fuste para determinar la densidad básica por anillo de crecimiento, mediante el método de máximo contenido de humedad. Para el análisis de los datos, se aplicó un análisis de varianza y una comparación de medias con la prueba de Tukey (a=0.5). Se probaron los modelos estadísticos que mejor se ajustaron a las tendencias presentadas por la densidad básica. Los resultados muestran una media general de 0.4602 g cm-3, un valor mínimo de 0.2241 y uno máximo de 0.6856 g cm-3. Se determinó que la densidad básica de Pinus patula presenta dos tendencias de variación radial en las tres localidades estudiadas: en la primera se observan incrementos a partir de la médula, en dirección de la corteza, y en la segunda los incrementos van de la médula hasta un punto máximo, para después disminuir al llegar a la corteza.
Palabras clave: Densidad básica, estado de Hidalgo, Pinus patula Schltdl. et Cham., propiedades físicas, variación radial, Zacualtipán.
ABSTRACT
Variation of wood density may be very important in radial direction. This variation not only may be related to tree species, but also to tree age and form, genetic differences, growth rates and historic evolution. In this study, the radial variation of wood density for Mexican red pine (Pinus patula) from three sites (Ejido el Reparo, Tres Fracciones of Fondones and El Aguaje)- all of them, located in the State of Hidalgo, Mexico- is presented. In each location, 20 trees were randomly selected and wood increment cores with 12 mm in diameter were obtained at 1.3 m height over the stem. Wood density was determined with the maximum moisture content method in each growth ring of the cores. ANOVA and Tukey test were applied. The best fitted models were tested to determine trends of basic density radial variation. Results showed a mean of 0.4602 g cm-3 with ranging variation from 0.2241 g cm-3 to 0.6856 g cm-3. Wood density variation of Mexican red pine presented two patterns of radial variation in the three locations, the first one increases from the pith to the bark and the second one, also increases from the pith up to a maximum and then decreases when it reaches the bark.
Key words: Basic density, Hidalgo State, Pinus patula Schltdl. et Cham., physical properties, radial variation, Zacualtipán.
Fecha de recepción: 8 de Febrero de 2010.Fecha de aceptación: 29 de abril de 2011.
1 Facultad de Ciencias Forestales de la Universidad Juárez del Estado de Durango. Correo e: [email protected] Colegio de Postgraduados. 3 División de Ciencias Forestales. Universidad Autónoma Chapingo.
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INTRODUCTION
Basic density is perhaps the most studied physical property of wood, as it technologically describes it better, since it presents a marked correlation with the other physical and mechanical properties (Jovanovski et al., 2002), as well as being the indicator used to determine the quality of the wood (Zhang, 1997). Density provides an index of quality of the wood, which relates to the final applications and directly influences in hardness, pulp quality and the properties of paper (Walker, 1993); it is a parameter to take into account in genetic breeding programs, with a view to the best use of provenances and for the selection of individuals, from the large variation of such character at an individual level (Coronel, 1994).
The basic wood density varies widely within a tree, from the core to the outside or from the base of the trunk to the treetop (Goche et al., 2000); variation is inherent to the species, which makes it different from others, although it can be influenced by age, the shape of the tree, genetic differences, the speed of growth and evolutionary history (Kort et al., 1991; Zobel and Talbert, 1994; Valencia, 1994; Pittermann et al., 2006). It is also the result of external factors such as: light, soil, moisture and temperature, as well as competition with other organisms that are part of the environment of the tree, all of them affect their growth and cause variations in wood between trees or pieces of the same individual (Jane, 1970; Dalla et al., 2009).
The variation of the basic density in radial direction shows three general types or trends of wood behavior in the mature specimens. In trend type I, the average basic density increases from the core to the cortex, even though there might be a continuous or curve line, where it becomes flattened in mature wood to exhibit a decrease in the outer parts of the trunk on old trees; type II is characterized by a decrement of the basic density with the marrow and its increment near the bark; finally, type III, whose basic density is higher in the marrow than in the bark and decreases in either of two forms, as a s t ra ight line or in a curve shape (Panshin and De Zeeuw, 1980).
With trend Type I, some work has been done with the following species: Pinus patula Schltdl. et Cham. var. longepedunculata Loock in Martínez, Pinus rudis Endl., Pinus oaxacana Mirov, Pinus teocote Schltdl. et Cham., Pinus maximinoi H.E. Moore, Pinus pringlei Shaw and Pinus michoacana Martínez var. cornuta Martínez (García, 1984); Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco, Pinus caribaea Morelet and Pinus oocarpa Shiede (Walker, 1993); Picea abies (L.) Kars. (Bues, 1996), Pinus taeda L. (Weber, 2005) and in Larix gmelinii (Rupr.) Kuzen subsp. japonica (Regel) A. E. Murray and Larix kaempferi (Lamb.) Carr. (Fujimoto et al., 2008).
For the type II trend there are documented studies in two plantations and a natural stand of Pinus radiata D. Don (Shepard
INTRODUCCIÓN
La densidad básica es quizás la propiedad física más estudiada en la madera, por ser la que la caracteriza tecnológicamente en mayor grado, puesto que presenta una acentuada correlación con las otras propiedades físicas y mecánicas (Jovanovski et al., 2002), además de ser el indicador más usado para determinar la calidad de la madera (Zhang, 1997). La densidad provee un índice de calidad de la madera, que se relaciona con las aplicaciones finales e influye directamente en la dureza, en la calidad de la pulpa y en las propiedades del papel (Walker, 1993); es un parámetro a tomar en cuenta en los programas de mejoramiento genético, con vista al mejor uso de las procedencias y para la selección de individuos, dada la gran variación que a nivel individual presenta dicho carácter (Coronel, 1994).
La densidad básica de la madera varía ampliamente dentro de un árbol, desde la médula hacia el exterior o desde la base del tronco hacía la copa (Goche et al., 2000); la variación es inherente a la especie, que la hace diferente a otras, aunque puede estar influenciada por la edad, la forma del árbol, las diferencias genéticas, la velocidad de crecimiento y la historia evolutiva (Kort et al., 1991; Zobel y Talbert, 1994; Valencia, 1994; Pittermann et al., 2006). También es el resultado de factores externos como: la luz, el suelo, la humedad y temperatura, así como de la competencia con otros organismos que forman parte del medio ambiente del árbol, todos ellos afectan su crecimiento y originan variaciones en la madera entre árboles o en piezas del mismo individuo (Jane, 1970; Dalla et al., 2009).
La variación de la densidad básica en sentido radial muestra tres tipos generales o tendencias de comportamiento en la madera de ejemplares maduros. En la tendencia Tipo I, la media de la densidad básica se incrementa de la médula hacia la corteza, aunque puede presentar una línea continua o en forma de curva, donde ésta se achata en la madera madura para exhibir un decremento en las partes exteriores del fuste en árboles viejos; la Tipo II, se caracteriza por una disminución de la densidad básica junto a la médula y su incremento cerca de la corteza; por último, la Tipo III, cuya densidad básica es más alta en la médula que en la corteza y disminuye en cualquiera de las dos formas, como una línea recta o en forma de curva (Panshin y De Zeeuw, 1980).
Con respecto a la tendencia Tipo I se han realizado trabajos en con las siguientes especies: Pinus patula Schltdl. et Cham. var . longepedunculata Loock in Martínez, Pinus rudis Endl . , Pinus oaxacana Mirov, Pinus teocote Schltdl. et Cham., Pinus maximinoi H.E. Moore, Pinus pringlei Shaw y Pinus michoacana Martínez var . cornuta Martínez (García, 1984); Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franco, Pinus caribaea Morelet y Pinus oocarpa Shiede (Walker, 1993); Picea abies (L.)
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Kars. (Bues, 1996), Pinus taeda L. (Weber, 2005) y en Larix gmelinii Rupr.) Kuzen subsp. japonica (Regel) A. E. Murray y Larix kaempferi (Lamb.) Carr. (Fujimoto et al., 2008).
Para la tendencia Tipo II existen estudios documentados en dos plantaciones y un rodal natural de Pinus radiata D. Don. (Shepard y Shottafer, 1992) y para Picea abies (Brolin et al., 1995; Lindström 1996). La tendencia Tipo III, se ha registrado en: Pinus cembroides Zucc. (Vaca, 1992), en Pinus taeda L., Pinus elliotti Engelm. (McAlister y Powers, 1992), en Picea sitchensis (Bong.) Carr. (Mitchell y Denne, 1997) y en Pinus nigra Arnold. (Gutiérrez et al., 2006).
El conocimiento de la variabilidad en las propiedades físicas y mecánicas es de fundamental importancia para los usuarios de la madera al momento de evaluar sus múltiples aplicaciones y, para los silvicultores, al momento de fijar los propósitos de producción en términos de manejo. Esto permite optimizar ciertas propiedades, de acuerdo con las necesidades industr iales y disminuir , dentro de ciertos límites, la heterogeneidad de la materia prima (Davel et al., 2005). El objetivo del presente trabajo fue determinar la variación radial en Pinus patula proveniente de tres localidades del estado de Hidalgo, bajo la hipótesis de que la densidad básica se incrementa en dirección de la corteza.
MATERIALES Y MÉTODOS
El material descrito a continuación, se colectó en tres localidades, dos pertenecientes al municipio de Zacualtipán, estado de Hidalgo: 1) El Reparo, ubicada en las coordenadas geográficas de 20° 37’ 33” latitud N y 98° 58’ 38” longitud O, 2) la conocida como Tres Fracciones de Fondones, con las coordenadas geográficas 20° 37´ 20” de latitud N y 98°40´00” de longitud O. 3) La tercera localidad pertenece al municipio de San Agustín Metzquititlán, conocida como El Aguaje y se localiza en las coordenadas geográficas 20° 33’ 58” latitud N, 98° 33’ 26” longitud O.
En cada una de las tres localidades se seleccionaron 20 árboles en forma aleatoria, y se obtuvo un cilindro de madera de 12 mm de diámetro por individuo, mediante un taladro de Pressler, a una altura de 1.30 m del fuste. En laboratorio se procedió a separar los anillos de crecimiento, a partir de la médula, los cuales se identificaron con una clave para su posterior análisis. Para determinar la densidad básica se u t ilizó e l método de Máx imo Contenido de Humedad (Smi th , 1954), recomendado para muestras pequeñas. El peso inicial se obtuvo con una balanza analítica con precisión de milésimas de gramo; posteriormente se determinó el peso anhidro, para lo cual los anillos de crecimiento se colocaron en una estufa de secado Grieve modelo LW -201C a una temperatura de 103 ± 2°C, durante 48 h. Con los datos anteriores y la densidad real de la madera se calculó la densidad básica con la fórmula que se presenta a continuación
and Shottafer, 1992) and Picea abies (Brolin et al. 1995; Lindström, 1996). Type III trend has been recorded in Pinus cembroides Zucc. (Vaca, 1992), in Pinus taeda L., Pinus elliotti Engelm. (McAlister and Powers, 1992), in Picea sitchensis (Bong.) Carr. (Mitchell and Denne, 1997) and in Pinus nigra Arnold (Gutiérrez et al., 2006).
The knowledge of the variability in physical and mechanical properties is of utmost importance for users of wood at the time to evaluate its multiple applications and for foresters, at the time of setting the purposes of production in terms of management. This allows optimizing certain properties, according to industry needs and decrease, within certain limits, the heterogeneity of the raw material (Davel et al., 2005). The objective of this study was to determine the radial variation in Pinus patula from three locations in the State of Hidalgo, under the hypothesis that basic density increases in the direction of the bark.
MATERIALS AND METHODS
The material here described was collected in three provenances which are part of Zacualtipán municipio, at Hidalgo State:1) El Reparo, located at the geographic coordinates of 20 ° 37’ 33 “N latitude and 98 ° 58’ 38” long ; 2) known as “Tres Fracciones de Fondones”, with the coordinates 20 ° 37´ 20 “N latitude and 98 ° 40´00” long and; 3) this third town belongs to the municipality of San Agustín Metzquititlán, known as El Aguaje, located at the geographic coordinates 20 ° 33’ 58 “N latitude, 98 ° 33’ 26” long.
In each of the three locations, 20 trees were randomly selected, and a cylinder of wood of 12 mm in diameter by individual was extracted, through a Pressler borer, at a 1.30 m height of the trunk. Rings of growth from the core were separated in laboratory and were identified by a key for later analysis. To determine basic density the Maximum Moisture Content method was used (Smith, 1954), which is recommended for small samples. The initial weight was obtained with an analytical balance with accuracy of thousandths of a gram. Subsequently, the anhydrous weight was determined, for which, the growth rings were placed on a drying stove (Grieve model LW) at a 103 ± 2 ° C temperature for 48 h. With the former data and the real density of wood, basic density
was determined with the following formula:
Db= 1
Pi-Po 1
Po 1.53+
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Db=
Donde:
Db = Densidad básica
Pi = Peso inicial
Po = Peso anhidro
1.53 = Densidad real de la madera.
La medición del ancho total de los anillos de crecimiento y la cantidad de madera tardía se realizó en cada uno de los cilindros de madera con un microscopio de incrementos, con el cual se identificó el inicio del anillo. Enseguida se midió el ancho de la madera temprana y se registró la lectura que indicaba el ancho total de los anillos de crecimiento. El ancho de la madera tardía se estimó mediante la diferencia entre los valores del ancho total del anillo y el de la madera temprana. El porcentaje de madera tardía, se calculó con la fórmula:
%Mt =
Donde:
%Mt = Porcentaje de madera tardía
Mt = Ancho de la madera tardía
ATa = Ancho total del anillo
A fin de conocer la tendencia de los datos, el análisis estadístico de los mismos se realizó con diagramas de dispersión de los valores promedio por anillo de crecimiento, a continuación se graficaron los valores de las medias de cada anillo de crecimiento y se probaron los modelos estadísticos que mejor se ajustaron a la información, con los cuales se definieron las tendencias para la densidad básica en Pinus patula. Para la diferencia entre las medias de cada una de las localidades se aplicó la comparación de medias con la prueba de Tukey (a=0.5), en el paquete estadístico SAS (SAS, 1999).
RESULTADOS
Los resultados para Pinus patula en las tres localidades estudiadas muestran una media general de 0.4602 g cm-3, con un valor mínimo de 0.2241 g cm-3 y un máximo de 0.6856 g cm-3. En el Cuadro 1, se aprecia que entre El Reparo y El Aguaje no hubo diferencias estadísticas significativas, mientras que Tres Fracciones de Fondones si las presentó con respecto a las otras dos.
Where:
DB = Basic density
Pi = Initial weight
Por = Anhydrous weight
1.53 = Real density of the wood
The calculation of total ring width and the amount of latewood was carried out in every cylinder of wood with a microscope for tree-rings, through which the initial part of the ring was detected. Afterwards, the earlywood thickness was measured and the number indicating the total r ing width was recorded. Latewood thickness was estimated by means of the difference between the values of total thickness of the ring and that of earlywood. The proportion of latewood (per cent) was calculated with the formula:
%Mt =
Where:
% Mt = Latewood per cent
Mt = Latewood width
ATa = Total ring width
In order to know the trend of the data, their statistical analysis was carried out with dispersion diagrams of the average values per growth ring; then, the mean values of each tree ring were plotted and the best-fit statistical models were tested for the information, with which were defined for the basic density trends in Pinus patula. To determine the difference of means of each one of the locations, the Tukey test was applied (a= 0. 5) with the aid of SAS (SAS, 1999).
RESULTS
Results for Pinus patula in the three studied locations show a general mean of 0.4602 g cm-3, with a minimum value of 0.2241 g cm- 3 and a maximum of 0.6856 g cm- 3. In Table 1 can be observed that there were no significant statistical differences between “El Reparo” and “El Aguaje”, while “Tres Fracciones de Fondones” did show them with regard to the other two.
In regard to tree ring width and to latewood per cent, the average values of three sections: (near the core, central part and close to the bark), are summarized in Table 2.
Mt*100
ATa
1
Pi-Po 1
Po 1.53+
Mt*100
ATa
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Goche et al., Variación Radial de la Densidad Básica en Pinus patula...
Con respecto al ancho de los anillos y el porcentaje de madera tardía, los valores promedio de tres secciones (cerca de la médula, parte central y cerca de la corteza) se resumen en el Cuadro 2.
Al analizar los datos promedio para la variación radial de la densidad básica se observaron tendencias generales de comportamiento, por lo que se procedió a probar los modelos estadísticos que mejor representaran las tendencias (Figura 1). Los modelos estadísticos que se ajustaron a las medias de los datos se consignan en el Cuadro 3, así como sus valores de correlación.
En la Figura 2 se presentan los valores de la densidad básica ajustados con los modelos del Cuadro 3, y se muestran las tendencias generales para esta variable en dirección radial, en las tres localidades estudiadas.
Cuadro 1. Valores de densidad básica para Pinus patula en las tres localidades estudiadas.
Table 1. Basic density values for Pinus patula found in the three studied locations.
LocalidadDensidad básica (g cm-3)
Mínimo Media
Tres Fracciones de Fondones
0.3239 0.5049
El Reparo 0.2241 0.4468
El Aguaje 0.2510 0.4544Medias con la misma literal en la misma columna son estadísticamente iguales con a = 0.05 según la prueba de Tukey.Means with the same letter in the same column are statistically equal with a = 0.05 according to Tukey test.
Cuadro 2. Valores promedio de ancho de anillos y porcentaje de madera tardía, en las tres secciones y en las tres localidades.Table 2. Average values of ring thickness and latewood per cent from three sections and the three studied locations.
Sección
Tres Fracciones de Fondos El Reparo El Aguaje
Ancho de anil-los (mm)
Porcentaje de madera tardía
Ancho de anillos (mm)
Porcentaje de madera tardía
Ancho de anillos (mm)
Porcentaje de madera tardía
Médula 4.35 25 6.09 27 3.62 24
Central 3.62 29 3.07 31 3.05 28
Corteza 1.98 37 2.18 34 2.98 32
Cuadro 3. Modelos utilizados para ajustar los valores observados y los de correlación.Table 3. Models used to fit the observed and correlation values.
Localidad Modelo R2
Tres Fracciones de Fondones Y = 0.4691 + 0.0011x 0.5701
El Reparo Y = 0.3794 + 0.0062x – 0.0001x2 0.7218
El Aguaje Y = 0.3695 + 0.0294 ln(x) 0.6565
After analyzing the average data for the radial variation of basic density, general trends of behavior were observed; thus, the statistical models that best represented the tendencies were tested (Figure 1). The statistical models that were fitted to the means of the data are shown in Table 3 as well as their correlation values.
In Figure 2 are represented the basic density values adjusted with the models from Table 3; it also shows the general trends for this variable in the radial direction, in the three studied locations.
DISCUSIÓN
El hecho de que no existan diferencias significativas entre El Reparo y El Aguaje (Cuadro 1) puede atribuirse a que ambas localidades se encuentran en la misma región fisiográfica, por lo tanto presentan condiciones similares de clima, topografía y suelos, lo que indica condiciones ambientales similares para los árboles que crecen en la zona(Brosovich, 1998).
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Cada valor es el promedio de 20 datosEach value is the average of 20 data.
Figura 1. Dispersión de los valores de la densidad básica de Pinus patula obtenida mediante los modelos de mejor ajuste.Figure 1. Dispersion of the values of Pinus patula basic density obtained by using the best fit models.
Figura 2. Tendencias generales de la densidad básica para Pinus patula en las tres localidades estudiadas.Figure 2. General trends of basic density for Pinus patula in the three studied locations.
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Goche et al., Variación Radial de la Densidad Básica en Pinus patula...
DISCUSSION
The lack of no significant differences between El Reparo and El Aguaje (Table 1) can be explained by the fact that both locations are in the same physiographic region, therefore, they have similar conditions of climate, topography and soils, which means the prevalence of similar environmental conditions for trees that grow in the zone (Brosovich,1998).
When comparing the results of “Tres Fracciones de Fondones “, with those of El Reparo and El Aguaje it was observed that the basic density mean is higher in the first location, and that their differences are statistically significant (Table 1), which is attributed to differences in climate, soil and physiographic region (Hernández, 2007). Although it is also possible that it responds to the proportion of latewood in the trees of the location, as this results in an increment in basic density (Fujimoto et al., 2008).
To adjust the basic density data of the three locations a general trend type I was noted for Tres Fracciones de Fondones and El Aguaje, which consisted of an increment in this variable from the core to the bark (Panshin and De Zeeuw, 1980). This increment might be due to the age of the trees, which was around 55 years in the two locations, since with age the proportion of latewood becomes greater (García, 1984; Walker, 1993; Bues, 1996; Alba et al., 2005; Weber, 2005; Fujimoto et al., 2008), and consequently the basic density increases (Ramírez, 1997; Valencia and López, 1999). A decrease in tree ring width also occurs (Table 2), which in turn affects the existence of high values of basic density in areas close to the bark (Wimmer and Downes, 2003; DeBell et al., 2004; Renninger et al., 2006). These results are coincidental with Zobel and Van Buijtenen (1989), who reported that wood density is strongly influenced by the amount of earlywood and latewood in a year. In general, latewood has a high basic density, while earlywood has low values.
A variation of the general trend type I was found in El Reparo, where basic density shows an increment starting from the core up to a peak, after which it decreases once again near the bark; such behavior is directly related to the width of the tree rings, since they are directly related as well, to the latewood per cent and the age of trees, which coincides with Krahmer (1966) who relates it to the growth rate and ring width; Kort et al., (1991) attribute it to the proportion of latewood and Valencia (1994) to the age of trees. However, in this work the tree ring width values and latewood per cent were not determinant to explain the observed trend (Table 2), which can respond to the age of the trees, that was around 65 years in this location, and to what Panshin and De Zeeuw (1980) stated.
Al comparar los resultados de Tres Fracciones de Fondones, con los de El Reparo y El Aguaje se observó que la media de la densidad básica es mayor en la primera localidad, y que sus diferencias son estadísticamente significativas (Cuadro 1), lo cual es imputado a las diferencias en cuanto a clima, suelo y región fisiográfica (Hernández, 2007). Aunque también es posible que responda al porcentaje de madera tardía presente en los árboles de dicha localidad, ya que este ocasiona un incremento en la densidad básica (Fujimoto et al., 2008).
Al ajustar los datos de la densidad básica de las tres localidades, se observó para Tres Fracciones de Fondones y El Aguaje una tendencia general Tipo I, que consiste en un incremento de esta variable a partir de la médula en dirección a la corteza (Panshin y De Zeeuw, 1980), aumento que puede deberse a la edad del arbolado en las dos localidades, de aproximadamente 55 años, puesto que con la edad el porcentaje de madera tardía es más grande (García, 1984; Walker, 1993; Bues, 1996; Alba et al., 2005; Weber, 2005; Fujimoto et al., 2008), y en consecuencia la densidad básica aumenta (Ramírez, 1997; Valencia y López, 1999). También se presenta una disminución en el ancho de los anillos de crecimiento (Cuadro 2), que a su vez incide en la existencia de valores altos de la densidad básica, en las zonas cercanas a la corteza (Wimmer y Downes, 2003; DeBell et al., 2004; Renninger et al., 2006). Estos resultados coinciden con lo registrado por Zobel y Van Buijtenen (1989), quienes mencionan que la densidad de la madera está fuertemente influenciada por la cantidad de madera temprana y tardía presentes en un año. En general la madera tardía tiene una densidad básica alta, mientras que a la madera temprana le corresponden valores bajos.
Una variación de la tendencia general Tipo I , se obtuvo en El Reparo, donde la densidad básica muestra incremento a partir de la médula hasta llegar a un punto máximo, para volver a disminuir cerca de la corteza; dicho comportamiento se relaciona directamente con el ancho de anillos de crecimiento, ya que estos tienen una relación directa con el porcentaje de madera tardía y la edad del arbolado, lo cual coincide con lo consignado por Krahmer (1966), que lo relaciona con la tasa de crecimiento y ancho de anillos; Kort et al. (1991) lo atribuyen al porcentaje de madera tardía y Valencia (1994) a la edad del arbolado. No obstante, en este trabajo los valores de ancho de anillos y porcentaje de madera tardía no fueron determinantes para explicar la tendencia observada (Cuadro 2), lo que puede responder a la edad del arbolado, que fue de alrededor de 65 años en esta localidad, y corresponde a lo citado por Panshin y De Zeeuw (1980).
CONCLUSIÓN
La densidad básica de la madera de Pinus patula sigue dos tendencias de variación radial en las tres localidades
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estudiadas: la primera muestra incrementos a partir de la médula, en dirección de la corteza, y la segunda desde la médula, hasta llegar a un punto máximo, para después disminuir al llegar a la corteza.
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CONCLUSION
Wood basic density of Pinus patula has two trends of radial variation in the three studied locations: the first shows increments from the marrow, in the direction of the bark, and the second from the core, until it reaches a peak, and falls when it gets to the bark.
End of the English version
Krahmer, L. R. 1966. Variation of specific gravity in Western hemlock trees. Tappi Journal 49(5): 227-229.
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Astorga et al., Pinus halepensis Mill. Como Indicador de ContaminaCión Atmosférica.. .
Pinus halepensis Mill. COMO INDICADOR DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN UNA ZONA INDUSTRIAL URBANA
Pinus halepensis Mill. AS ENVIRONMENTAL POLLUTION INDICATOR IN AN URBAN INDUSTRIAL ZONE
Fernando Rafael Astorga Bustillos 1, Manuel Sosa Cerecedo2, Eduardo Florencio Herrera Peraza3, Myriam Verónica Moreno López 3, Melitón Tena Vega4 y Alfredo Campos Trujillo3
RESUMEN
Uno de los principales contaminantes atmosféricos son las partículas suspendidas totales (PST). Su monitoreo puede realizarse mediante aparatos o seres vivos, entre los primeros están los equipos de alto volumen (HV), que son excelentes pero muy caros; por lo que es más barato usar follaje para la estimación de las concentraciones de PST. El objetivo de esta investigación fue estudiar la relación entre las PST y el material particulado retenido (MPR) en hojas de pino Alepo (Pinus halepensis) y determinar la posible utilización de la especie como biomonitor pasivo de la calidad del aire. El estudio se realizó en una zona industrial (Nombre de Dios) de Chihuahua, México, en el periodo noviembre de 2007 a mayo de 2008. Se determinaron concentraciones de PST de acuerdo al método EPA I0-2.1 con muestreos de 24 horas, cada 6 días. Para el MPR en el follaje de los pinos se hizo una recolecta mensual de las hojas. Los resultados mostraron una alta correlación (0.901) entre la concentración de PST y MPR. El modelo de regresión tuvo una R2 = 0.812, por lo que se considera al MPR como un predictor aceptable de las PST. La utilización de hojas de Pinus halepensis como biomonitor pasivo de PST es una alternativa viable en comparación al muestreo activo con HV, especialmente en estudios de mediano y largo plazo. Esta metodología es práctica y puede aplicarse en pequeñas poblaciones y sitios remotos, donde no exista suministro de energía eléctrica.
Palabras clave: Biomonitoreo, indicador ambiental, material particulado retenido, muestreo de alto volumen, particulas suspendidas totales, Pinus halepensis Mill.
ABSTRACT
Particulate matter (TSP) is one of the main pollutants in the air; its monitoring can be carried out by using mechanical equipment or living organisms (biomonitoring). The monitoring of TSP with high volume samplers (HV) is very precise but very expensive. A more economic alternative is the use of foliage as a biomonitor in the estimation of TSP concentrations. The objective of this research was to study the relationship between TSP concentrations and the particulate material retained (PMR) in Aleppo pine needles, with the aim of using this pine species as a passive biomonitor for air quality. The study was conducted on an industrial zone (Nombre de Dios) in Chihuahua, Mexico, from November 2007 till May 2008. TSP concentrations were determined according to EPA method I0-2.1. The monitoring was carried out for 24-hr in 6 days cycles. The PMR was determined by sampling and washing pine’s needles once per month. The results showed a strong correlation (0,901) between the concentration of TSP and PMR. The regression model gave an R2 of 0,812, so we can ascertain that PMR can be considered as an acceptable predictor for measuring TSP. In conclusion the use of Aleppo pine leaves as a passive biomonitor of TSP is a viable alternative compared to active sampling using HV equipment, especially in medium and long term studies monitoring air quality. This methodology is practical and can be applied in small towns and remote sites whithout electricity supply.
Key words: Biomonitoring, environmental indicator, particulate matter retained, high volume sampling, total suspended particles, Pinus halepensis Mill.
Fecha de recepción: 8 de marzo de 2010.Fecha de aceptación: 10 de octubre de 2011.
1Facultad de Ingeniería, Universidad Autónoma de Chihuahua. 2Departamento de Energías Renovables y Protección del Medio Ambiente, Centro de Investigación de Materiales Avanzados S.C. Correo-e: alfredo. [email protected] de Zootecnia y Ecología ,Universidad Autónoma de Chihuahua.4 Campo Experimental Madera. CIR-NOC, INIFAP.
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INTRODUCCIÓN
En la tropósfera los contaminantes más importantes del aire son las partículas suspendidas, los óxidos de nitrógeno, el monóxido de carbono, el dióxido de azufre, los hidrocarburos y el ozono. Estos afectan el proceso de fotosíntesis de la vegetación, causan decrecimiento en las cosechas, y dañan los materiales de las fachadas de edificios y los plásticos, lo que da como resultado grandes pérdidas económicas cada año (Vollenweider y Günthardt-Goerg, 2005). Así mismo, el sistema respiratorio se ha relacionado con los efectos adversos de la contaminación atmosférica (Pope III y Dockery, 2006). El término “partículas” engloba tanto las que están en suspensión, como las sedimentables (diámetro > 20 µm) que se caracterizan por tener un corto tiempo de residencia (algunas horas).
El monitoreo de la calidad del aire se realiza con aparatos o con seres vivos. Cuando se emplean plantas o animales se denomina biomonitoreo (Berrow, 1984). Hacerlo en áreas urbanas y rurales es un problema debido al alto costo de operación. Si se realiza con equipos de alto volumen (HV) es excelente, pero muy caro, a diferencia del uso de follaje que resulta más barato (Lehndorff y Schwark, 2008). Al respecto, existen diversos trabajos de investigación con diferentes tipos de plantas (Aboal et al., 2001; Gombert et al., 2006; Tretiach et al., 2007; Alcalá et al., 2008), y se ha determinado que las hojas de pino son el material más utilizado, junto con los musgos, para este propósito (Piccardo et al., 2005).
La vegetación arbórea, además de embellecer los escenarios citadinos, mejora la calidad del aire significativamente, ya que remueve las partículas suspendidas en el ambiente, lo cual es un servicio ecológico importante. La capacidad de retención de contaminantes en sus copas es posible usarla como un indicador de calidad ambiental. A pesar de que las acículas de pino son útiles para tal fin, la interpretación cuantitativa de los datos es complicada por la falta de estudios comparativos (Hellström et al., 2004). Pocos autores hacen estudios simultáneos con monitores pasivos y activos, por ejemplo con equipo de HV
(Klánová et al., 2009; Martínez-Carrillo et al., 2010).
Una ventaja de las coníferas sobre las especies de hoja ancha es que acumulan contaminantes atmosféricos por varios años (Di Guardo et al., 2003). Si se consideran como limitante los periodos de monitoreo, el empleo de Pinus halepensis Mill. ofrece una alternativa al esquema convencional, por la amplia distribución geográfica del taxón, el bajo costo del método y su alta resolución espacial (Lehndorff y Schwark, 2004). También puede aplicarse en zonas rurales o minero-industriales, donde no existen estaciones permanentes de monitoreo y se desconocen los niveles de concentración y de contaminación por partículas y polvo sedimentable.
El objetivo del presente trabajo fue estudiar la relación entre las concentraciones de partículas suspendidas totales (PST) en
INTRODUCTION
In the troposphere, the most important air pollutants are the suspended particles, nitrogen oxides, carbon monoxide, sulfur dioxide, hydrocarbons and ozone. They affect photosynthesis, they cause crop decrease and damage the materials of building façades and plastics, which results in great economic losses every year (Vollenweider and Günthardt-Goerg, 2005). Also, the respirator system has been related to the negative effects of atmospheric pollution (Pope III and Dockery, 2006). The term “particles” engulfs the suspended as well as the sedimentary (diameter > 20 µm), which have a short residence time (hours).
Air quality monitoring is made with devices or with living organisms. When plants or animals are used, it is called biomonitoring (Berrow, 1984). It is rather problematic to do it in urban or rural areas due to its high operation costs. It is excellent if done with high volume equipment (HV), but it is very expensive, while with foliage it is rather cheap (Lehndorff and Schwark, 2008). In this regard there are several research studies with different types of plants (Aboal et al . , 2001; Gombert et al., 2006; Tretiach et al., 2007; Alcalá et al., 2008) and it has been determined that pine needles are the most used material along with musk for this purpose (Piccardo et al . , 2005).
Tree vegetation, in addition to making city scenery more beautiful, improves air significantly, since it removes the suspended particles of the environment, which is an important ecological service. The ability to retain pollutants in their crowns may be used as an indicator of air quality. In spite of the fact that pine needles are useful for that aim, the quantitative interpretation of data is complicated as there are not enough comparative studies (Hellström et al., 2004). A few authors make simultaneous studies with active and passive monitors, for example, with HV equipments (Klánová et al . , 2009; Martínez-Carrillo et al., 2010).
An advantage of conifers upon broad-leaf species is that they accumulate atmospheric pollutants for several years (Di Guardo et al., 2003). If monitoring periods are considered a limiting condition, Pinus halepensis Mill. offers an option to conventional schemes due to its great geographic distribution, the low cost of the method and its great spatial resolut ion (Lehndorff and Schwark, 2004). It can be used as well in rural or industrial-mine areas, where there are non-permanent monitor stations and where the concentration levels, particle pollution and sedimentary dust are unknown.
The aim of the present paper is to show the results of the study about the relation between the concentrations of total suspended particles (TSP) in the atmosphere and the particulate material retained (PMR) by Pinus halepensis needles in order to use it as a passive monitor of air quality, in regard to suspended particles in urban zones.
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Astorga et al., Pinus halepensis Mill. Como Indicador de ContaminaCión Atmosférica.. .
la atmósfera y el material particulado retenido (MPR) en hojas de Pinus halepensis; para la posible utilización de la especie como biomonitor pasivo de la calidad del aire, con respecto a las partículas suspendidas en áreas urbanas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Área de estudio
La investigación se realizó en la ciudad de Chihuahua, ubicada en el norte de México (28o 40’ 21.49” N, 106o 04’ 51.64” O) a 1,418 msnm. Cuenta con una población de 819, 543 habitantes (INEGI, 2010). Presenta una temperatura media anual de 18.2 oC, precipitación media anual de 409 mm y humedad relativa del 49%.
MATERIALS AND METHODS
Study area
This research study was carried out in Chihuahua city, which is located at the North of Mexico (28o 40’ 21.49” N, 106o 04’ 51.64” W)at 1,418 masl. It holds a population of 819, 543 people (INEGI, 2010). Average annual temperature is 18.2 oC, annual average precipitation, 409 mm and relative humidity, 49%.
Sampling was made in Nombre de Dios (Figure 1) industrial zone. The local main activities are: cement and aluminum production, fabrication of rhines and of maize flower; industrial bread-mills, asphaltic concrete production, hydraulic concrete pre-mixtures and rocky deposit exploitation. There exist, too, intensive transit roads of heavy and light vehicles.
Fuente: Google Earth, 2011.Source: Google Earth, 2011.
Figura 1. Ubicación del sitio de muestreo dentro del área de estudio. Figure 1. Location of the sampling site in the study area.
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El muestreo se realizó en la zona industrial Nombre de Dios (Figura 1). Las principales actividades del lugar son: la fabricación de cemento, de rines de aluminio, elaboración de harina de maíz, panificaciones industriales, producción de concreto asfáltico, premezclados de concreto hidráulico y la explotación de bancos de material pétreo. Así mismo, existen vialidades con intenso tránsito de vehículos pesados y ligeros.
Monitoreo pasivo
Para el monitoreo pasivo de MPR se seleccionaron tres individuos de Pinus halepensis, en cada uno se recolectaron aproximadamente 70 g de hojas por mes, de noviembre de 2007 a mayo de 2008, a una altura de 2 m y alrededor del árbol. Las muestras se colocaron, transportaron y almacenaron en bolsas de papel, para su posterior análisis en laboratorio en donde se lavaron con agua destilada para remover las partículas atrapadas sobre la superficie de las acículas, y se determinaron los só lidos suspendidos to ta les de acuerdo a l método estándar 2540 (APHA, 1995). Esta variable se determinó con una balanza Sartoriuos, modelo BP211D con precisión de 0.01 mg. El peso seco se obtuvo a partir de las hojas, las cuales fueron secadas en una estufa Felisa, modelo FE-241 a una temperatura de 60 oC por 48 horas, a continuación se colocaron en un desecador, hasta alcanzar un peso constante. La concentración de MPR se calculó dividiendo el peso de los sólidos totales entre el peso del follaje seco (g kg-1).
Monitoreo activo
La determinación de PST se realizó mediante un muestreador HV marca Graseby Andersen, con un flujo de operación de 1.1 a 1.7 m3 h-1. La calibración del equipo se hizo en campo con un calibrador de platos de orificios marca Andersen y un manómetro digital Druck DPI705. Como medio de captura se utilizaron filtros de fibra de vidrio de 20.32 x 27.94 cm marca Whatman G653. Estos se pusieron en un desecador por 24 h y después se mantuvieron en una cámara de acondicionado (de construcción propia), en un periodo igual a una humedad relativa de 45 ± 5% y una temperatura de 24 ± 2 oC. Su peso se registró con una micro balanza Sartoriuos BP211D con sensibilidad de 0.01 mg. La determinación gravimétrica de las concentraciones de partículas suspendidas en el aire se efectuó con el método EPA IO-2.1 (EPA, 1999). Los muestreos se realizaron por 24 h y cada 6 días se repitió el proceso, de noviembre de 2007 a mayo de 2008.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se obtuvieron 19 muestras de hojas y 35 de filtros. El análisis estadístico se hizo mediante la regresión y correlación de los promedios mensuales de las concentraciones de PST (Cuadro 1). Los estadísticos descriptivos de las concentraciones en ambos muestreos se presentan en el Cuadro 2.
Passive monitoring
Three Pinus halepensis individuals were selected for MPE monitoring; from each one of them about 70 g of leaves per month were collected, from November 2007 to May 2008, at 2 m high and around the tree. Samples were placed, transported and stored into paper bags, for their later lab analysis, where they were washed with distilled water to remove particles trapped over the surface of the needles, and total suspended solids were determined according to the 2540 standard method (APHA, 1995) with a BP211D 0.01 mg precision Sartoriuos balance. Dry weight was obtained from the leaves, which were dehydrated in a FE-241 Felisa at 60 oC for 48 h; afterwards, they were placed into a dryer until they reached a constant weight. PMR concentration was calculated by dividing the total solids weight into the dry foliage weight (g kg-1).
Active monitoring
TSP determination was carried out through a Graseby Andersen HV sampler of 1.1 a 1.7 m3 h-1 operation flux. The equipment calibration was made in the field with an Adersen caliper dish with holes and a digital manometer. G653 Whatman glass- fiber filters of 20.32 x 27.94 cm were used as collection means. They were placed into a dryer for 24 h and were later kept in a conditioning chamber (self-manufactured) in a period equal to a 45 ± 5% relative humidity at 24±2oC. Weight was registered with a 0.01 mg BP211D Sartoriuos microbalance. Gravimetric determination of the concentration of air suspended particles was made by following the EPA IO-2.1 method. Samplings were made for 24 h and every 6 days the process was repeated, from November 2007 to May 2008.
RESULTS AND DISCUSION
Nineteen leaf samples and 35 filters were obtained. Statistical analysis was made by regression and correlation of the monthly average of TSP concentrations (Table 1). The statistical descriptors of the concentrations in both samplings are in Table 2.
Cuadro 1. Concentraciones de MPR y PST en hojas de pino y aire.Table 1. PMR and TSP concentrations in pine- leaves and air.
Mes Año MPR g kg-1 PST µg m-3
Noviembre 2007 46.23 176Diciembre 2007 7.48 98Enero 2008 13.785 128Febrero 2008 6.76 92Marzo 2008 15.76 147Abril 2008 9.83 114Mayo 2008 20.22 136
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Astorga et al., Pinus halepensis Mill. Como Indicador de ContaminaCión Atmosférica.. .
El promedio de la concentración de MPR en el follaje de Pinus halepensis fue de 17.72 g kg-1, el cual es aproximado a lo registrado por Alcala et al. (2008) para esta zona (22.66 g kg-1) con ciprés (Cupressus arizonica Greene), y lo determinado por Dalmasso et al. (1997) para un área industrial cementera en Córdoba, Argentina, con 20.62 g kg-1 en algarrobo negro (Prosopis nigra Griseb.) y 19.49 g kg-1 en tala (Celtis tala Gill. ex Planch.).
La pregunta clave en cualquier estudio de biomonitoreo es si las muestras son compatibles con las concentraciones reales de PM (material particulado, por sus siglas en inglés) en el aire. Morris et al. (1995) consignan una buena correlación entre la capacidad de captura y la fracción total de PM
10 (partículas
de tamaño respirable) capturada diariamente en filtros. Para el presente estudio, las series de tiempo de las variables MPR y PST (Figura 2) mostraron la existencia de una relación entre ellas, ya que las dos tenían la misma tendencia a incrementar o decrecer mensualmente. El análisis de correlación indicó una relación alta, puesto que el valor de correlación de Pearson fue de 0.901 (P= 0.006).
Se realizó un análisis de regresión para explicar la relación entre ambas variables (ecuación 1).
yi = b
o + b
xy*X
i + e
i (1)
Donde:
yi = Valor promedio mensual de la concentración de
partículas suspendidas totales en aire ambiente (PST) para i-ésima observación.
Xi = Valor de la concentración de material particulado
retenido (MPR) en las hojas de pino para i-ésima observación.
bo = Valor hipotético de la concentración de PST, cuando
el valor de MPR es igual a cero (intercepto).
bxy = Cambio en el valor de la concentración de PST por
cada unidad de incremento de MPR (coeficiente de regresión o pendiente).
ei = Error aleatorio para la i-ésima observación.
La línea de regresión ajustada se muestra en la Figura 3, que corresponde a la ecuación 2:
y = 94.30 + 1.923 X + e (2)
Cuadro 2. Estadísticos descriptivos de concentraciones de MPR y PST.
Table 2. Descriptive statistics of PMR and TSP concentrations.
Estadístico N Media ± DE Mínimo Mediana Máximo
MPR g kg-1 19 17.72 ± 14.07 4.49 12.02 52.67
PST µg m-3 35 132.55 ± 46.52 53.66 136.19 234.54
DE= Desviación estándarDE= Standard Deviation
The average PMR concentration in Pinus halepensis foliage was 17.72 g kg-1 which was rather close to what Alcalá et al. (2008) recorded for this zone (22.66 g kg-1) for Cupressus arizonica Greene and by Dalmasso et al. (1997) for a cement industrial zone in Córdoba, Argentina, with 20.62 g kg-1 on Prosopis nigra Griseb. and 19.49 g kg-1 in Celtis tala Gill. ex Planch.
The crucial question in any biomonitoring study is if the samples are compatible with the real PM concentrations (particulate matter) in the environment air. Morris et al. (1995) establish a good correlation between the capture ability and total fraction of PM
10 (breathable size particles) that is daily
captured with filters. For the actual study, times series of the PMR and TSP (Figure 2) showed the existence of a relation between them, since both had the same tendency to increase or decrease monthly. The correlation analysis showed a high relation, since the Pearson correlation value was 0.901 (P= 0.006).
A regression analysis to explain the relation between both variables was made (equation1).
yi = b
o + b
xy*X
i + e
i (1)
Where:
yi = Monthly average value of the total suspended
particle concentration in the environment air (TSP) for the i-esim observation
Xi = Concentration value of the particulate material
retained in pine-leaves for the i-esim observation
bo = Hypothetical value of the TSP concentration when
the PMR is cero (interception)
bxy = Change in the TSP concentration value for each
unit of PMR increment (regression coefficient or slope)
ei = Random error for the i-esim observation
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Figura 2. Series de tiempo de concentraciones de MPR y PST.Figure 2. Time series of PMR and TSP concentrations.
Con base en el análisis de varianza de la regresión (Cuadro 3) el modelo presentó una F calculada mayor a la de tablas, por lo que se rechazó H
0 y se concluye que la variable independiente
MPR tiene relación con las concentraciones de PST. El valor de R2 (0.812) implica que las concentraciones de MPR en las hojas de pino predicen razonablemente las concentraciones promedio mensuales de PST en la atmósfera, en áreas industrializadas. El porcentaje restante puede responder a otras variables como los efectos climáticos de corto plazo.
Los resultados concuerdan con los de un estudio de Tillandsia usneoides (L.) L., en un área industrial de la Región Central de México (Martínez-Carrillo et al., 2010), cuyos autores señalan que los biomonitoreos tienen buena concordancia con aquéllos que se realizan simultáneamente con filtros. De igual manera, se coincidió con que estos no sustituyen a los muestreos con equipos, pero proporcionan una buena estimación de la calidad del aire.
En lo relativo a la duración de los períodos de muestreo, Muxworthy et al. (2001) asumieron que los efectos climáticos pueden sesgar la composición de las partículas en los fil tros recolectados semanalmente. De acuerdo a los resultados, y a otros autores (Urbat et al . , 2004; Klánová et al . , 2009), el uso de hojas de pino es más adecuado
The fitted regression line is shown in Figure 3, that belongs to equation 2:
y = 94.30 + 1.923 X + e (2)
Based upon the regression analysis of variance (Table 3), the model showed a calculated F over that recorded on tables, which made H
0 to be rejected and it is concluded that PMR
independent variable is related to TSP concentration. The R2 (0.812) value implies that the PMR concentrations in pine-leaves reasonably predict the average monthly TSP concentrations in the atmosphere, in industrial areas. The resting per cent might respond to other values such as the climatic effects on the short run.
Figura 3. Regresión de concentraciones de PST y MPR.Figure 3. Regression of PMR and TSP concentrations.
Results are coincidental with those of a study Martínez-Carrillo et al. (2010) made with Tillandsia usneoides (L.) L. in an industrial area of Central México; they declared that biomonitoring has a good consistency with those that come from filtering. Also, it was stated that they do not substitute sampling with equipments, but they provide a good estimation of air quality.
In regard to the sampling time, Muxworthy et al. (2001) assumed that climatic effects might biase the particle composition in the filters that were weekly collected. According to results and to other authors (Urbat et al., 2004; Klánová et al., 2009) pine-leaf use is more convenient for long term assessment of air quality, since rain washing and wind abrasion are non- significant in changing the state of accumulation; thus, pollutants are integrated in months or years and it is possible to average their levels. In addition, the atmospheric pollution load in a specific region, in 1 to 3 year average, is more relevant to estimate the risks upon human health.
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Astorga et al., Pinus halepensis Mill. Como Indicador de ContaminaCión Atmosférica.. .
CONCLUSIONS
The use of Pinus halepensis needles as passive biomonitors is a viable option to substitute active sampling methodologies of atmospheric particles, with high volume equipments, in medium and long term studies in particular. This methodology is more practical and can be used in small populations and remote places, where there is no electricity. On the other hand, as costs are lower it is wise to use it, considering that budgets are becoming more limited.
It is advisable to extend monitoring to other areas: residential zones and remote places, in order to determine the effectiveness of this methodology in spaces with low pollution.
ACKNOWLEDGEMENTS
To M. I. Oscar Raúl Herrera Lagunas of Universidad Autónoma de Chihuahua for his support. To M. C. Elías Ramírez Espinoza, Ing. Jorge Iván Carrillo Flores and M.C. Ramón Gómez Vargas of the Air Quality Laboratory. Also, to Ing. Alejandro Benavides Montoya, Q. Silvia Violeta Miranda Navarro and Ing. Alma Delia Rubio Gómez of the Chemical Analysis Laboratory of the Centro de Investigación en Materiales Avanzados.
End of the English version
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Cuadro 3. Análisis de varianza de la regresión.Table 3. Regression analysis of variance.
Fuente de variación
Grados de libertad
Suma de cuadrados
Cuadrados medios
F calculada F de tablas Hipótesis nula
Regresión 1 4,155.6 4,155.6 21.6 6.6 H0=b
yx=0
Error 5 961.8 192.4
Total 6 5,117.4
para las evaluaciones de calidad del aire de largo plazo, ya que el lavado por lluvia y la abrasión por el viento no son significativos en la alteración del estado de acumulación; por lo tanto, los contaminantes se integran por meses o años y es factible generar promedios de sus niveles. Además, la carga de contaminantes atmosféricos en una región específica, promediada en períodos de 1 a 3 años, es más relevante para estimar los riesgos a la salud humana.
CONCLUSIONES
La utilización de hojas de Pinus halepensis como biomonitor pasivo es una alternativa viable para sustituir las metodologías de muestreo activo de partículas atmosféricas, con equipos de alto volumen, especialmente en estudios de mediano y largo plazo. Esta metodología es más práctica y puede aplicarse en pequeñas poblaciones y sit ios remotos, donde no existe suministro de energía eléctrica. Por otro lado, debido a que los costos son inferiores es pertinente utilizarla, ya que los presupuestos son cada vez más reducidos.
Es recomendable extender los monitoreos a otras áreas: zonas residenciales y sitios remotos, para determinar la efectividad de ésta metodología en espacios con bajas concentraciones de contaminantes.
AGRADECIMIENTOS
Al M.I. Oscar Raúl Herrera Lagunas, de la Universidad Autónoma de Chihuahua por el apoyo brindado. Al M.C. Elías Ramírez Espinoza, al Ing. Jorge Iván Carrillo Flores y al M.C. Ramón Gómez Vargas del Laboratorio de Calidad del Aire. Así mismo, al Ing. Alejandro Benavides Montoya, a la Q. Silvia Violeta Miranda Navarro y a la Ing. Alma Delia Rubio Gómez del Laboratorio de Análisis Químico, del Centro de Investigación en Materiales Avanzados.
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Hernández-Cuevas et al., Propagación y Micorrización de plantas nativas...
PROPAGACIÓN Y MICORRIZACIÓN DE PLANTAS NATIVAS CON POTENCIAL PARA RESTAURACIÓN DE SUELOS
PROPAGATION AND MYCORRHIZATION OF NATIVE PLANTS WITH SOILRESTORATION POTENTIAL
Laura Hernández-Cuevas 1, Vidal Guerra-De la Cruz2, Guadalupe Santiago-Martínez 1 y Porfirio Cuatlal-Cuahutencos 1
RESUMEN
Se presentan los resultados obtenidos al propagar e inocular con hongos micorrizógenos arbusculares a Amelanchier denticulata (tlaxistle) y Eysenhardtia polystachya (palo dulce), plantas nativas de América, que forman micorriza arbuscular y crecen en México sobre suelos someros y con escasez de nutrimentos. La propagación se hizo a partir de semillas, en vermiculita y turba mezcla (2:1). La mitad de las plantas de cada especie se inoculó con una mezcla de tres cepas de hongos micorrizógenos arbusculares aisladas de suelos de Tlaxcala: Glomus claroideum, Acaulospora laevis y A. morrowiae. El tlaxistle y el palo dulce alcanzaron valores por arriba del 40% de germinación y del 80% de supervivencia al trasplante. Aunque, los porcentajes de colonización micorrízica fueron bajos en los dos casos, menores al 10% para palo dulce y al 20% para tlaxistle, los individuos micorrizados mostraron las mejores respuestas en diámetro, altura, biomasa aérea (p<0.001) y contenido de fósforo. También se analizan algunas variables indicadoras de calidad de planta en relación a la micorrización. Se concluye que la propagación a partir de semillas es una buena estrategia para la obtención de plantas de los dos taxa estudiados y que la micorrización favorece significativamente su desarrollo inicial, ya que mejora sus rasgos de crecimiento, lo que es crítico para las plantas que serán destinadas al campo en programas de restauración.
Palabras clave: Acaulospora laevis Gerdemann et Trape, Acaulospora morrowae Spain et Schenk, Amelanchier denticulata (Kunth) W. D. J. Koch, Eysenhardtia polystachya (Ortega) Sarg., Glomus claroideum Schenk et Smith, hongos micorrizógenos arbusculares.
ABSTRACT
The results of propagation and inoculation with arbuscular mycorrhiza of Amelanchier denticulata (“tlaxistle”) and Eysenhardtia polystachya (“palo dulce”), American native plants, which form arbuscular mycorrhiza and commonly grow in Mexico on shallow and nutrient-poor soils are described. Seeds of both species were collected from wild populations in Tlaxcala, and germinated in a vermiculite-peat moss (2:1) mixture. One half of the plants for each species was inoculated with a mix of three arbuscular mycorrhizal strains isolated from Tlaxcala soils: Glomus claroideum, Acaulospora laevis and A. morrowiae. Both plant species showed a good response to propagation with over 40% of germination and 80% of transplantation survival. Mycorrhization was low in both species, less than 10% in sweet stick and less than 20% in “tlaxistle”; however, basal diameter, total height, aerial biomass, and Phosphorus content in mycorrhized plants revealed significant differences (p<0.001) compared to those of non-mycorrhized plants. Other plant quality indicators were also analyzed as related to mycorrhization. It was concluded that propagation from seeds is an appropriated way to obtain seedlings of these two species, and mycorrhization significantly improves development of favorable traits on plants in early stages, keeping good rates of survival and plant growth, which are critical for plants to be used in restoration programs.
Key words: Acaulospora laevis Gerdemann et Trape, Acaulospora morrowae Spain et Schenk, Amelanchier denticulata (Kunth) W. D. J. Koch, Eysenhardtia polystachya (Ortega) Sarg., Glomus claroideum Schenk et Smith, arbuscular mycorrhizal fungi.
Fecha de recepción: 3 de diciembre de 2009.Fecha de aceptación: 17 de agosto de 2011.
1Laboratorio de Micorrizas, CICB, Universidad Autónoma de Tlaxcala.2Sitio Experimental Tlaxcala-CIRCE-INIFAP. Correo-e: [email protected]
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INTRODUCTION
An estimation of the total area of Mexico indicates that 70% is covered by different types of vegetation that include temperate or mild-weather forests, tropical forests and arid zones (Challenger and Soberón, 2008). Nevertheless, great part of it has been reduced, or at least, disturbed, by several factors of human or natural origin; for example: unlimited felling, forest fires, overexploitation of some useful plants and removal of forests for agricultural endings, among others, which put at risk the biological heritage that the forest cover means (Challenger et al., 2009).
The loss of forests provokes degraded areas, in which the possibility of having intense erosion becomes greater, from the geological composition of soils. These phenomena are particularly relevant in the Transverse Volcano Axis, where soils of volcanic formation and with high silica content prevail, which, when they are strongly compacted, duripans appear; they are known by their hardness and scarce nutriments or that are in hardly available chemical forms (Werner, 1992).
The characteristics of duripans make the establishment of natural vegetation very difficult, en in some cases, almost impossible. In the formerly mentioned geographic region, the risk of losing the vegetal cover is even greater because of the demographic pressure, and its resulting demand for spaces and resources, which has favored land-use change and an important increment of the frequency and dimension of erosive processes (Haulon et al., 2005).
One way to recover the damaged ecosystems is by reforestation and restoration that include hardwoods and softwoods, mainly Pinus and Quercus (PRONARE, 2000). In the last decades the use of less conventional species has been proposed, but with adaptive potential to extreme edaphological and-climatic conditions, among which are native plants (Montaño and Monroy, 2000; Rondón and Vidal, 2005). Those which provide additional advantages are important in restoration processes, such as soil improvement with essential minerals like nitrogen (Ferrari and Wall, 2004; Bashan et al., 2005), that favors the establishment and development of microbe communities, whose role is relevant in the nutriment cycle (García-Oliva, 2005).
Eysenhardtia polystachya (Ortega) Sarg. (“palo dulce”) and Amelanchier denticulata (Kunth) W. D. J. Koch (“tlaxistle”) naturally grow in large geographic regions of Mexico and they resist stressing environments (Morfín and Camacho, 1987; Terrones et al., 2007); thus, they have been recommended as suitable for the restoration of damaged zones since last century (Flores and Lindig-Cisneros, 2005). A. denticulata y E. polystachya form arbuscular mycorrhiza (Varela, 2000), and, under particular conditions, the second one can link in a symbiotic association with nitrogen fixing bacteria. These characteristics promote
INTRODUCCIÓN
Se estima que más del 70% de la superficie de la república mexicana está ocupada por diferentes tipos de vegetación, que incluyen bosques templados, tropicales y de zonas áridas (Challenger y Soberón, 2008). No obstante, gran parte ella ha disminuido, o al menos, está deteriorada por diversos factores de origen humano y natural; por ejemplo: la tala desmedida, los incendios forestales, la sobreexplotación de algunas especies útiles y el desmonte para fines agropecuarios, entre otros, los cuales ponen en riesgo el patrimonio biológico que representa la cubierta forestal (Challenger et al., 2009).
La pérdida de los bosques ocasiona áreas degradadas, en las que la posibilidad de ocurrencia de procesos erosivos graves aumenta , por la formación geológ ica de los sue los . Estos fenómenos adquieren particular relevancia en la zona denominada Eje Volcánico Transversal, cuyos suelos de origen volcánico y con alto contenido de sílice, cuando quedan descubiertos se compactan fuertemente y se propicia la aparición de duripanes o tepetates, que se caracterizan por su gran dureza y porque sus nutrimentos son escasos o se están en formas químicas poco o no disponibles (Werner, 1992).
Las características de los tepetates hacen que el establecimiento de la vegetación natural sea muy difícil y, en algunos casos, prácticamente imposible. En la región geográfica mencionada, el riesgo de pérdida de la cubierta vegetal es mayor por la gran presión demográfica y su consecuente demanda de espacios y recursos, lo cual ha propiciado el cambio de uso del suelo y un incremento importante en la frecuencia y magnitud de los procesos erosivos (Haulon et al . , 2005).
Una manera de recuperar los ecosistemas dañados es a través de prácticas de reforestación y restauración que incluyen coníferas y latifoliadas, principalmente de los géneros Pinus y Quercus (PRONARE, 2000). En las últimas décadas se ha propuesto el uso de especies menos convencionales, pero con potencial de adaptación a condiciones edafo-climáticas extremas, entre las que destacan las plantas nativas o autóctonas (Montaño y Monroy, 2000; Rondón y Vidal, 2005). En procesos de restauración son importantes las que brindan ventajas adicionales, como el enriquecimiento del suelo con algunos minerales esenciales; por ejemplo el nitrógeno (Ferrari y Wall, 2004; Bashan et al., 2005) favorece el establecimiento y desarrollo de comunidades microbianas diversas, cuya participación es relevante en el ciclo de nutrientes (García-Oliva, 2005).
Eysenhardtia polystachya (Ortega) Sarg. (palo dulce) y Amelanchier denticulata (Kunth) W. D. J. Koch (tlaxistle) crecen de manera natural en amplias regiones geográficas del país y soportan características ambientales difíciles (Morfín y Camacho, 1987; Terrones et al., 2007), por lo que desde el
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siglo pasado se han recomendado como apropiadas para la recuperación de algunas zonas deterioradas de México (Flores y Lindig-Cisneros, 2005). A. denticulata y E. polystachya forman micorriza arbuscular (Varela, 2000), y bajo ciertas condiciones la segunda puede asociarse simbióticamente con bacterias fijadoras de nitrógeno. Estas características promueven el desarrollo vegetal y el enriquecimiento de los suelos, de tal forma que, se sugiere el uso de ambas especies en programas de manejo y restauración ecológica (Morfín y Camacho, 1987; González y Camacho, 2000; Terrones et al., 2007).
A pesar de lo antes expuesto, se ha dado poca atención a su estudio, ya que solo para E. polystachya existe información sobre su propagación (González y Camacho, 2000), su adaptabilidad a la sequía (González y Cantú, 2001) y su utilización como elemento funcional en sistemas agroforestales (Magdaleno et al., 2005; Terrones et al., 2007). Así mismo, se ha documentado que la colonización micorrízica extensiva en sus raíces y el micelio extrarradical favorecen la formación de agregados y a la estructura del suelo en terrenos tepetatosos (Crisóstomo et al., 1991). Terrones et al. (2007) consignan el potencial de adaptación de A. denticulata, pero se desconocen datos sobre su germinación, propagación o de su micorrización en condiciones controladas.
Con base en lo anterior, los objetivos de este trabajo fueron: evaluar la respuesta germinativa de las semillas de E. polystachya y A. denticulata, determinar la supervivencia de las plántulas y el efecto de inocularlas con hongos micorrizógenos arbusculares.
MATERIALES Y MÉTODOS
Especies vegetales
Se recolectaron frutos de Eysenhardtia polystachya (Fabaceae) y Amelanchier denticulata (Rosaceae) entre septiembre y noviembre de 2005, en el Cerro Tepeticpac, municipio Totolac, Tlaxcala. Esta topoforma se sitúa entre los 19° 20’ y 19° 21’ de latitud norte y los 98° 13’ y 98° 14’ de longitud oeste, a una altitud de 2,300 a 2,520 m y cuenta con poblaciones silvestres abundantes de los dos taxa. Los frutos del tlaxistle se descarnaron para extraer las semillas, las cuales se lavaron con agua destilada y secaron a 60°C en un horno de convección digital BINDER BD53L por 24 h. Para palo dulce fue suficiente el secado de las vainas por el mismo tiempo a igual temperatura para facilitar su apertura. En ambos casos las semillas se colocaron en una solución de Tween 20 al 2% durante 4 minutos, para romper la tensión superficial; se enjuagaron con agua destilada estéril por 10 minutos, finalmente se dejaron en hipoclorito de sodio al 5%, durante 30 minutos y se enjuagaron tres veces.
vegetal development and soil enrichment in such a way that the use of both species has been suggested for management n and ecologic restoration programs (Morfín and Camacho, 1987; González and Camacho, 2000; Terrones et al., 2007).
In spite of what has been formerly described, little attention has been given to a broader study, as for E. polystachya there is only information about its propagation (González and Camacho, 2000), its adaptability to drought (González and Cantú, 2001) and its use as a functional component in agroforestry systems (Magdaleno et al., 2005; Terrones et al., 2007). It has been documented too that the extensive mycorrhizal colonization in their roots and the extra-root mycelium favor the production of added formations and to soil structure in duripans (Crisóstomo et al., 1991). Terrones et al. (2007) reported on the adaptation potential of A. denticulata, but data about their germination, propagation or its mycorrhyzation under experimental conditions are unknown.
Based on what has been recounted above, the objectives of this work consisted on the assessment of the germination response of E. polystachya and A. denticulata seeds, to determine the survival of seedlings and the effect of their inoculation with arbuscular mycorrhyzal fungi.
MATERIALS AND METHODS
Vegetal species
Fruits of Eysenhardtia polystachya (Fabaceae) and Amelanchier denticulata (Rosaceae) were collected between September and November 2005, in Tepeticpac hill, Totolac municipio, Tlaxcala State. It is located between 19° 20’ and 19° 21’ north and 98° 13’ and 98° 14’ west, at 2,300 to 2,520 masl and has abundant wild populations of both taxa. “tlaxistle” fruits were fleshed to take out the seeds, which were washed with distilled water and dried at 60°C in a BINDER BD53L oven for 24 h. For “palo dulce” the drying of pods at the same period and temperature was enough to favor their opening. In both cases, seeds were placed in a 2% 20 Tween solution for 4 min, in order to break superficial tension; they were rinsed with sterile distilled water for 10 min and finally were left in 5% sodium hypochlorite for 30 min and were rinsed thrice.
Germination
A first germination test was carried out in three 20 x 12 cm trays disinfected by 5% sodium hypochlorite with a vermiculite: peat-moss (2:1, v:v) sterilized pressured mix at 15 lb for 1 h by a model and mark ARA T 6000W50L, with 24 h rest. In each
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Germinación
Se realizó una primera prueba de germinación en tres charolas de 20 x 12 cm desinfectadas con hipoclorito de sodio al 5%, con una mezcla de vermiculita: turba (2:1, v:v) esterilizada ARA T 6000W50L a 15 lb de presión por una hora, con 24 horas de reposo. En cada charola se colocaron 100 semillas, para un total de 300 por especie. Con base en los resultados obtenidos en esta prueba se procedió a la propagación masiva en germinadores de unicel de 288 y 242 cavidades para tlaxistle y palo dulce, respectivamente. De acuerdo con la disponibilidad, se colocaron 1,440 semillas de la primera especie y 4,840 de la segunda. En la mezcla estéril de vermiculita:turba, se sembraron las semillas y regaron a capacidad de campo con agua destilada. Los germinadores se cubrieron con plástico adherente, para conservar la humedad, hasta la emergencia de las plántulas, en promedio 15 días para palo dulce y 10 para tlaxistle. El ensayo se mantuvo en invernadero 30 días a 25°C, posteriormente se trasplantaron.
Trasplante
El tipo de contenedor se selecciona considerando la morfología radical de las plantas. Así, para tlaxistle, que presenta crecimiento monopodial, se utilizaron tubetes forestales de 12 x 4 cm, mientras que para Palo dulce, cuya raíz es polipodial ramificada, se usaron macetas semicúbicas de 5.8 x 5.2 cm. Los dos tipos de envase se desinfectaron, previamente, con hipoclorito de sodio al 5% y se enjuagaron con abundante agua destilada. En un sustrato estéril de vermiculita: turba (2:1, v:v) se trasplantaron 982 plantas de tlaxistle y 3,068 de palo dulce. La supervivencia, después del trasplante, se evaluó por conteo directo cada dos días, hasta el día 31 en Palo dulce y día 36 para tlaxistle. Al concluir esta etapa las plantas se inocularon con los hongos micorrizógenos arbusculares (HMA).
Inóculos micorrízicos
La mitad de las plantas de palo dulce (1,534) y de tlaxistle (491) se inocularon 31 días después del trasplante con una mezcla de esporas de tres especies de HMA, de acuerdo a la propuesta de Hernández-Cuevas y García-Sánchez (2008), quienes indican emplear una mezcla de 20 esporas de Glomus claroideum Schenk et Smith, 20 de Acaulospora laevis Gerdemann et Trape y 20 de A. morrowiae Spain et Schenk, es decir, un total de 60 esporas por planta. El resto de las plantas no se inocularon. Las cepas de HMA pertenecen a la colección de cultivos puros de hongos micorrizógenos arbusculares del Centro de Investigación en Ciencias Biológicas de la Universidad Autónoma de Tlaxcala, y fueron aisladas originalmente de tepetates recolectados en el municipio de Hueyotlipan, Tlaxcala.
tray, 100 seeds were placed, which added up to 300 for each species. From the results of this test, a massive propagation was made with 288 pot unicel germinators for “tlaxistle” and 242 for “palo dulce”. In regard to availability, 1,440 “tlaxistle” seeds and 4,840 “palo dulce” seeds were put into the sterile vermiculite: peat mix and were watered at field capacity with distilled water. Germinators were covered with adhesive plastic to preserve moisture up to seedling emergence an average period of 15 days for “palo dulce” and 10 for “tlaxistle”. The bioassay was kept in the greenhouse for 30 days at 25°C; it was transplanted afterwards.
Transplanting
The type of container is chosen in regard to the root morphology of plants. Thus, for “tlaxistle” that has a monopodium structure, 4 x 4 cm forest tubetes were used, while for “palo dulce”, that has a branched polypodium root were used 5.8 x 5.2 cm semi-cubic pots. Both types of containers were previously disinfected with 5% sodium hypochlorite and were rinsed with abundant distilled water. In a sterile vermiculite: peat-moss (2:1, v:v) substrate, 982 “tlaxistle” and 3,068 “palo dulce” plants were transplanted. After this operation, survival was assessed by direct counting every 2 days up to 31 for “palo dulce” and 36 for “tlaxistle”. When this stage was concluded, arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) were inoculated.
Mycorrizal inocula
31 days after they were transplanted, half of “palo dulce” (1,534) and “tlaxistle” (491) plants were inoculated with the spores of a three AMF mixture, according to what Hernández-Cuevas and García-Sánchez (2008) suggested, as they mixed 20 Glomus claroideum Schenk et Smith spores, 20 Acaulospora laevis Gerdemann et Trape spores and 20 A. morrowiae Spain et Schenk spores, that is, a total number of 60 spores per plant. The rest of the plants were not inoculated. The AMF strains belonged to the pure arbuscular mycorrhizal fungi collection of the Biological Science Research Center of Tlaxcala University and were originally isolated from duripans collected at Hueyotlipan municipio, Tlaxcala State.
Plants were kept in the greenhouse at 26°C, with field capacity watering every 72 h for 120 days. Basal diameter and height were measured on 100 plants of each species taken at random; 10 of them were used to get biomass data of the aerial and root parts. In addition, the total amount of phosphorous (P) and nitrogen (N) were determined in 15 examples of every taxon from the aerial part, based upon the methods proposed for the NMX-Y-025-1981 and NMX-F-608-NORMEX02 Mexican regulations, respectively (AOAC 2010a; AOC 2010b). By using the roots, the mycorrhizal colonization per cent was found, according to the Hernández-Cuevas et al. (2008) procedure. The aerial
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Las plantas se mantuvieron en invernadero a 26°C, con riego a capacidad de campo cada 72 horas, durante 120 días. El diámetro basal y la altura se midieron en 100 plantas de cada especie tomadas al azar, de ellas 10 se utilizaron para obtener los datos de biomasa de las partes aérea y radical. Adicionalmente, en 15 plantas de cada taxón se determinó el contenido total de fósforo (P) y nitrógeno (N) en la parte aérea, con base en los métodos propuestos ba jo las normas mexicanas NMX-Y-025-1981 y NMX-F-608-NORMEX02, respectivamente (AOAC 2010a; AOC 2010b). Con las raíces se evaluaron los porcentajes de colonización micorrízica, siguiendo el procedimiento descrito por Hernández-Cuevas et al. (2008). Se calcularon la relación biomasa aérea / biomasa radical y el índice de esbeltez, este último resulta del cociente de la altura entre el diámetro (Rodríguez, 2008). Las variables anteriores se analizaron mediante una prueba de t-student para muestras independientes, en la que se compararon plantas micorrizadas contra no micorrizadas en el programa de análisis estadístico SPSS© (SPSS, 1999).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La germinación por especie finalizó a los 30 días de la siembra y su evaluación se realizó al término de dicho periodo (Cuadro 1). Los porcentajes registrados en la literatura para Eysenhardtia polystachya son muy variables, desde 28 hasta 85% (González y Camacho, 2000), por lo que la cifra obtenida en el presente trabajo (46%) se considera aceptable, pues es un valor intermedio. Cervantes y Sotelo (2002) indicaron que dicho comportamiento de los números puede responder a la procedencia de la semilla.
biomass / root biomass relation and the slenderness index, which results from dividing height by diameter (Rodríguez, 2008) were calculated. The former variables were analyzed by a Student t test for independent samples, in which the mycorrhized plants are compared to non-mycorrhized plants by the statistical analysis SPSS© program (SPSS, 1999).
RESULTS AND DISCUSSION
The germination of species ended 30 days after sowing, when the assessment was made (Table1). The per cent found in literature for Eysenhardtia polystachya germination varies very much, from 28 to 85% (González and Camacho, 2000), which means that the result obtained in the actual study (46%) is admissible as it is an in-between value. Cervantes and Sotelo (2002) pointed out that such number behavior might be related to the provenance of seeds.
Amelanchier denticulata registered a slightly lower per cent (43%) which is hard to grade since, as formerly said, there are no published data about this issue. However, it has been stated for a closer species, Amelanchier alnifolia (Nutt.) Nutt. ex M. Roem. a germination per cent from 7 to 67, and the explanation for such difference is focused on seed provenance (Acharya et al., 1989), as well.
Survival previous to transplanting and before inoculation was of 97% for “tlaxistle” and of 83% for “Palo dulce” (Table 2), which are rather good as transplanting is a critical stage for plants at the nursery.
Cuadro 1. Respuesta de Amelanchier denticulata y Eysendhartia polystachia a la prueba de germinación.Table 1. Response of Amelanchier denticulata and Eysendhartia polystachia to the germination test.
A. denticulata E. polystachya
Día 1 No. plántulas Germinación (%) Día 1 No.
plántulas
Germinación
(%)
12 0 0 2 0 0
15 27 9 5 0 0
17 53 17.66 7 0 0
18 27 9 13 42 14
23 21 7 15 46 15.33
25 2 0.66 19 34 11.33
29 1 0.33 23 13 4.33
31 0 0 26 4 1.33
Total 131 43.66 Total 139 46.331 El número de días fue variable, en función de la respuesta de cada planta.1 The number of days varied according to the response of each plant.
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González and Camacho (2000) found a high mortality in “palo dulce” seedlings, which is rather contrasting with the survival per cent observed in this study, that are very high and are explained by the vermiculite: peat-moss mixture, which, in the used proportion, allows to keep a pH very close to neutrality (6.2) and that pasteurization prevented the development of harmful microorganisms that critically reduce seedlings in initial stages.
In average, mycorrhization was higher (18%) in “tlaxistle” than in “palo dulce” (6%), even if the colonization number in both of them are rather low, less than 20% (Table 3). In different woody
El tlaxistle registró un porcentaje ligeramente menor (43%), el cual es difícil calificar dado que, como ya se señaló, no existen datos documentados sobre el particular, pero de una cercana, Amelanchier alnifolia (Nutt.) Nutt. ex M. Roem., se han citado valores de germinación del 7 al 67%, indicándose que dicha variación es atribuible al origen de la semilla (Acharya et al., 1989), tal como se cita para palo dulce.
La supervivencia al trasplante, previa a la inoculación, fue de 97% para tlaxistle y de 83% para palo dulce (Cuadro 2), cifras que se consideran bastante buenas ya que el trasplante es normalmente una fase crítica para las plantas en vivero.
Cuadro 2. Supervivencia de Amelanchier denticulata y Eysendhartia polystachia al trasplante.Table 2. Survival of Amelanchier denticulata and Eysendhartia polystachia to transplanting.
A. denticulata E. polystachya
Día No. Plántulas Supervivencia (%) Día No.
plántulas
Supervivencia (%)
0 982 100 0 3068 100
2 973 99.08 2 3030 98.76
4 969 98.67 4 2999 97.75
6 969 98.67 6 2995 97.62
8 969 98.67 8 2920 95.17
10 967 98.47 11 2886 94.06
15 966 98.37 13 2851 92.92
17 966 98.37 15 2815 91.75
19 965 98.26 18 2782 90.67
22 964 98.16 19 2746 89.50
24 964 98.16 21 2711 88.36
26 962 97.96 23 2675 87.19
29 957 97.45 25 2640 86.04
31 953 97.04 27 2607 84.97
33 950 96.74 29 2573 83.86
36 949 96.63 31 2540 82.79
Leguminoseae inoculated with AMF, 24% of colonization has been determined for Acacia farnesiana (L.) Willd. (Monroy-Ata et al., 2007) and 54% for Mimosa depauperata Benth. (García-Sánchez et al., 2008). Nevertheless, it is worth-noticing that in one same species colonization itself varies a lot; for example, in Prosopis laevigata (Willd.) M. C. Johnst. it may be from 3.5 up to 53% (Monroy-Ata et al., 2007; García-Sánchez et al., 2008), while Cassia tomentosa (Jacq.)
González y Camacho (2000) obtuvieron una alta mortalidad de plántulas de palo dulce, resultado que contrasta con los porcentajes de supervivencia observados en este estudio, que son muy altos, y se atribuyen a que la mezcla de vermiculita:turba, en la proporción utilizada, permite mantener un pH cercano al neutro (6.2) y a que la pasteurización impidió el desarrollo de microorganismos indeseables que diezman, de manera crítica, a las plántulas durante las etapas iniciales.
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Con respecto a la micorrización, fue mayor en t laxist le que en palo dulce, 18 y 6% en promedio, respectivamente; aunque los valores de colonización en ambos son relativamente bajos, menores a 20% (Cuadro 3). En otras leguminosas leñosas inoculadas con HMA se han determinado 24% de colonización, Acacia farnesiana (L.) Willd. (Monroy-Ata et al., 2007) y 54% en Mimosa depauperata Benth. (García-Sánchez et al., 2008). No obstante, es importante notar que en una misma especie la colonización es en general muy variable;por ejemplo, en Prosopis laevigata (Willd.) M. C. Johnst. es desde 3.5 hasta 53% (Monroy-Ata et al., 2007; García-Sánchez et al., 2008), mientras que en Cassia tomentosa (Jacq.) H. S. Irwin et Barneby, de 41 a 76% (García-Gallegos et al., 2009). Entre los factores que pueden influir en los niveles de micorrización observados están la infectividad y especificidad de los HMA, así ejemplo, en C. tomentosa las diferencias en la colonización se asociaron con el origen de los inóculos de HMA probados (García-Gallegos et al., 2009).
Dado que no existen datos previos para tlaxistle, es difícil calificar los valores de colonización registrados. En algunas rosáceas cultivadas del género Prunus se han consignado micorrizaciones desde menos del 10% hasta cerca del 80%, en función de las especies de hongos micorrizógenos utilizadas (Calvet et al., 2004).
Como ya se indicó, los valores promedios de colonización fueron relativamente bajos; sin embargo se presentaron diferencias estadísticas altamente significativas (p<0.001) en diámetro, altura y biomasa aérea entre plantas con y sin inoculación micorrizica; en biomasa radical solo hubo diferencias significativas (p<0.05) entre plantas micorrizadas y no micorrizadas de Palo dulce (Cuadro 4). Con base en el tiempo de crecimiento de las plantas, estos efectos son atribuibles a la micorrización, aún cuando los porcentajes de colonización son bajos . Los resultados reafirman lo establecido por Clark et al . (1999) referente a la ausencia de una relación directa entre la infectividad y la efectividad de los HMA.
Un buen desarrollo de las plantas en sus etapas iniciales de crecimiento les confiere ventajas adaptativas, ya que al ser más vigorosas y tener sistemas radicales bien conformados serán capaces de tolerar mejor el trasplante, tal como sucedió con palo dulce. Diversos autores han expresado que un aumento en la biomasa representa mayores probabilidades de establecimiento exitoso en campo (González-Monterrubio et al., 2005; Monroy-Ata et al., 2007; Estrada-Luna y Davies, 2008), lo cual es crítico para especies destinadas a programas de restauración (Ferrari y Wall, 2004; Rondon y Vidal, 2005).
Una relación eficiente entre biomasa aérea y biomasa radical (BA / BR) es un indicador de la condición de la planta, y por tanto, de sus posibilidades de supervivencia, sobre todo en ambientes con limitaciones de humedad
H. S. Irwin et Barneby has records from 41 to 76% (García-Gallegos et al., 2009). Among the factors that might impact the observed mycorrhization levels are the ineffectiveness and the specificity of AMFs; so, in C. tomentosa, colonization differences were related to the provenance of the inocula of the tested AMFs (García-Gallegos et al., 2009).
Since there are no previous data for “tlaxistle” it is difficult to grade the colonization values that were found. In some cultivated Rosaceae of the Prunus genus there are mycorrhizations under 10% and up to 80%, according to the mycorrhizal fungi that are used (Calvet et al., 2004).
Cuadro 3. Respuesta a la colonización por HMA en Amelanchier denticulata y Eysenhardtia polystachia en condiciones de invernadero.
Table 3. Amelanchier denticulata and Eysenhardtia polystachia response to AMF colonization under nursery conditions.
Especie vegetal
Colonización (%)
valor mínimo valor máximo
valor promedio1
A. denticulata
1.38 96.6 18.23
E. polystachya
0 19.44 6.14
1 Calculado con base en 15 réplicas con 180 observaciones cada una.1 Calculus based on 15 replications with 180 observations each.
As formerly expresses, the average colonization values were rather low; however, there were highly significant statistical differences (p<0.001) in terms of diameter, height and aerial biomass among plants with and without mycorrhizal inoculation; in root biomass there were only significant differences (p<0.05) between “palo dulce” mycorrhized and not-mycorrhized plants (Table 4). Based upon growth time in plants, these effects are conferred to mycorrhization, even when colonization per cent values are low. Results confirm what Clark et al. (1999) refer about the absence of a direct relation between ineffectiveness and effectiveness of AMFs.
A good plant development at its initial growth stages brings adaptive advantages, as they become stronger and have root systems well formed, they are able better qualified to stand transplanting, as happened with “palo dulce”. Several authors have expressed that biomass increment means more opportunities to accomplish a successful establishment in the field (González-Monterrubio et al., 2005; Monroy-Ata et al., 2007; Estrada-Luna y Davies, 2008), which is crucial for species destines to restoration programs (Ferrari and Wall, 2004; Rondon and Vidal, 2005).
An efficient relation between aerial and root biomass (AB / RB) is an indicator of the condition of the plant, and
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(Rodríguez, 2008). En ninguna de las dos especies estudiadas hubo diferencia estadística entre individuos con y sin micorriza para dicha relación, pero es importante notar que en el caso del tlaxistle el valor es superior en las micorrizadas, es decir, presentaron menos raíces en proporción al follaje, lo que se reconoce como una característica poco deseable para plantas cuyo final serán sit ios con problemas hídricos (Rodríguez, 2008), como los suelos degradados.
En contraste, palo dulce tuvo valores para BA / BR más bajos en el tratamiento con HMA (Cuadro 4) esto indica un mayor desarrollo del sistema radical en proporción al tejido fotosintético, en consecuencia más aptitud para condiciones de poca disponibilidad de agua. Rodríguez (2008) cita que independientemente del sistema de producción e incluso de la especie, una relación menor a uno, como el observado en palo dulce, sugiere una alta probabilidad de supervivencia en sitios secos, contrario a lo que se esperaría si la proporción fuese mayor a uno, como en tlaxistle.
Otro indicador de la calidad de planta que se usa con frecuencia es el Índice de Esbeltez, el cual se refiere a las posibilidades de resistencia de la planta a factores físicos como el viento, daño mecánico, sequía, etc. A medida que su valor disminuye, los individuos tienden a ser más aptos para soportar condiciones como las antes descritas (Rodríguez, 2008). En el presente estudio tampoco hubo diferencia estadística entre plantas micorrizadas y no micorrizadas de ambas especies, pero es evidente que los mejores (más bajos) índices se observaron en palo dulce, a diferencia del tlaxistle, cuyos valores más altos se asocian con ejemplares menos robustos y por tanto más susceptibles a las situaciones adversas del ambiente (Cuadro 4).
thus, of its survival possibilities, particularly in moisture-limiting environments (Rodríguez, 2008). There were non significant differences between individuals of any of both species with or without mycorrhization for such relation, but it is important to notice that in “tlaxistle” the value is higher in the first ones, that is, they showed less roots in regard to foliage, which is acknowledged as not very desirable characteristics whose final destination are places with water problems (Rodríguez, 2008), as degraded soils are.
In contrast, “palo dulce” had AB / RB lower in the AMF treatments (Table 4), which means that there is a greater development of the root system in regard to the photosynthetic tissue, and consequently, more aptitude for low-water availability. Rodríguez (2008) states that, apart from the production system and even of the species, a relation under one as observed in “palo dulce”, suggests a high probability of survival in dry places, which is the contrary of what might be expected if the rate was over one, as in “tlaxistle”. Cuadro 4. Valores medios de las variables de respuesta en Amelanchier denticulata y Eysenhardtia polystachia bajo dos condiciones: micorrizadas y no micorrizadas a los 120 días de la inoculación.
Another indicator of plant quality that is frequently used is slenderness index, which refers to the possibilities of resistance of the plant to physical factors such as wind, mechanical damage, drought, etc. As the value becomes smaller, individuals tend to be more apt to stand conditions as described (Rodríguez, 2008). In the present study there was no significant difference between mycorrhized and not mycorrhized plants of both species, but it is evident that the best indexes (the lowest) wereobserved in “palo dulce”, in contrast to “tlaxistle” where the highest numbers are related to examples less sturdy and, thus, more susceptible to environmental adverse situations (Table 4).
Cuadro 4. Valores medios de las variables de respuesta en Amelanchier denticulata y Eysenhardtia polystachia bajo dos condiciones: micorrizadas y no micorrizadas a los 120 días de la inoculación.
Table 4. Mean values of the response variables of Amelanchier denticulata and Eysenhardtia polystachia under two conditions: 120 after its inoculation.
Especie vegetalDiámetro
(cm)Altura (cm)
Biomasa aérea (g)
Biomasa radical (g)
Relación BA/BR
Índice de Esbeltez
P
(%)
N
(%)
A. denticulataM 1.052** 9.170** 0.1484** 0.0672 2.205 8.82 0.07 0.94
NM 0.744** 5.397** 0.0696** 0.0414 1.68 7.012 0.02 0.93
E. polystachyaM 2.114** 10.06** 0.1158* 0.2621** 0.441 3.706 0.07 1.23
NM 1.497** 6.933** 0.0546* 0.0878** 0.622 4.328 0.04 2.67
M = Plantas micorrizadas; NM = Plantas no micorrizadas; BA = biomasa aérea; BR = biomasa radical; P = fósforo; N = nitrógeno**Diferencias estadísticas altamente significativas. * Prueba de t-student, p < 0.001.*Diferencias estadísticas significativas. Prueba de t-student, p < 0.05.M = Mycorrhized plants ; NM = Not-mycorrhized plants; BA = Aerial biomass; BR = root biomass; P = phosphorous; N = nitrogen.** Highly significant statistical differences (p<0.001) Student-t test* Significant differences (p<0.05) Student-t test
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Hernández-Cuevas et al., Propagación y Micorrización de plantas nativas...
Algo similar se observó en el contenido de fósforo (P) en la parte aérea, ya que las dos especies tuvieron registros más altos con la micorrización (Cuadro 4). El nitrógeno (N) fue superior en plantas de palo dulce sin inoculación, mientras que en tlaxistle, prácticamente, no hubo diferencia en esta variable. Lo anterior confirma el papel de las micorrizas arbusculares en el mejoramiento de la absorción de P, pero muy poco en la de N (Tarafdar y Panwar, 2008). La respuesta en Palo dulce refuerza la importancia de analizar con mayor detalle el papel de las bacterias fijadoras de nitrógeno que pueden asociarse con E. polystachya. No obstante, los resultados de los dos taxa son muy prometedores para fines de restauración, ya que en ambientes limitantes la captación de P juega un papel fundamental para su establecimiento y supervivencia en campo (Tarafdar y Panwar, 2008).
Por lo anterior, la inoculación de hongos micorrizógenos arbusculares en tlaxistle y palo dulce es recomendable, así como el estudio de otras especies de HMA, a fin de aumentar sus posibilidades de establecimiento y desarrollo, y en consecuencia, su uso en programas de restauración de suelos erosionados.
CONCLUSIONES
La propagación a partir de semilla en vermiculita y turba pasteurizadas es una buena alternativa para A. denticulata y E. polystachia, ya que muestran altos porcentajes de germinación y de supervivencia al trasplante.
Aún con porcentajes relativamente bajos de micorrización se obtuvieron mejoras significativas en el crecimiento inicial en diámetro y altura de A. denticulata y E. polystachia, lo cual puede conferirles ventajas importantes al momento del trasplante a campo.
AGRADECIMIENTOS
Los resultados de este trabajo forman parte del Proyecto “Uso de árboles y arbustos nativos micorrizados para la restauración de suelos degradados” financiado por Fondos Mixtos CONACYT-Gobierno del estado de Tlaxcala, clave FOMIX-TLAX 2004-C01-20.
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Something similar was observed in the phosphorus (P) content in the aerial part, since both species had higher records with mycorrhization (Table 4). Nitrogen (N) was higher in “palo dulce”plants without inoculation while in “tlaxistle” there was almost no difference in this variable. This confirms the role of arbuscular mycorrhizas in improvement of the absorption of P, but very poor in N (Tarafdar and Panwar, 2008). The response of “palo dulce” reinforces the importance of analyzing, with a broader detail, the role of nitrogen fixing bacteria that can associate with de E. polystachya. Nevertheless, the results of both taxa are very promising for restoration endings, since in limiting environments P collection plays a basic role for their establishment and survival in the field (Tarafdar and Panwar, 2008).
Thus, arbuscular mycorrhizal fungi inoculation in “tlaxistle” and “palo dulce” is advisable, as well as the study of different AMF species, in order to increase their possibilities of establishment and development, and consequently, their use in eroded soil restoration.
CONCLUSIONS
Propagation from seeds sawn in a pasteurized vermiculite: peat-moss mixture is a good option for A. denticulata and E. polystachia as they show high germination and transplanting survival per cents.
Even with rather low mycorrhization per cents, there were significant improvements in the initial diametric and height growth of A. denticulata and E. polystachia, which might confer them important benefits when they are being transplanted to the field.
ACKNOWLEDGMENTS
The results of this work are part of the Project entitled “Uso de árboles y arbustos nativos micorrizados para la restauración de suelos degradados» (FOMIX-TLAX 2004-C01-20).
End of the English version
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Quintanar et al., Evaluación Económica de un Secador Solar para madera
EVALUACIÓN ECONÓMICA DE UN SECADOR SOLAR PARA MADERA
ECONOMIC ASSESSMENT OF A WOOD SOLAR DRYER
Juan Quintanar Olguín 1, Martha Elena Fuentes López 1 y Juan Carlos Tamarit Urías 1
RESUMEN
En el proceso de elaboración y transformación de la madera, el secado es la fase que mayor tiempo y energía consume. Ante la elevada inversión en infraestructura y los altos costos de los energéticos para los secadores convencionales ha sido necesario buscar alternativas viables y de bajo costo para dicha actividad. Una de ellas es el aprovechamiento de la energía calórica mediante el diseño de secadores solares. Normalmente la rentabilidad de uno de estos aparatos depende del costo total del colector, por lo que la tendencia es hacia la simplicidad, que disminuirá al máximo el gasto inicial en infraestructura y de operación, para incrementarla. Además, con el desarrollo de materiales baratos y de buen comportamiento en aplicaciones solares, como los plásticos, es más eficiente utilizar este tipo de insumo para el secado de madera. En el estudio que se describe a continuación se realizó la evaluación económica de un secador solar tipo invernadero. Se calculó el valor actual o flujo de efectivo descontado, el periodo de retorno de la inversión y su rentabilidad. El costo del proceso de secado solar por carga es de $17,675.00, que al comercializar la madera genera un ingreso de $43,000.00 y una utilidad de $25,325.00. El ingreso anual es de $215,925.00. La recuperación de la inversión se logra al terminar la cuarta carga de secado, con una rentabilidad del 240%.
Palabras clave: Análisis económico, flujo de efectivo descontado, madera de encino, rentabilidad, retorno de la inversión, secador solar.
ABSTRACT
In wood manufacturing and its processing, drying is the greatest t ime and energy consuming phase. From the high infrastructure investment and energy costs of conventional dryers, it was necessary to find viable alternatives to dry wood at low cost. One of them is calorific energy through solar dryers. Normally the profitability of a solar dryer depends on the total cost of the collector, so the trend in the design of solar dryers is towards simplicity, in order to reduce the infrastructure investment and operating costs to the maximum, and thus to increase their profitability. Therefore, low cost materials with good performance in solar applications, such as plastics, favor the possibility of using solar energy in wood drying. In this study was carried out the economic evaluation of a greenhouse type solar dryer; the present or current value or discounted cash flow was calculated as well as the investment return period and its profitability. The solar drying process cost by load is MEX$ 17,675.00, which when commercializing the wood generates an income of MEX$ 43,000.00 and a utility to MEX$ 25,325.00 M.N. Annual income is $ 215,925.00. Investment recovery is achieved at the end of the fourth drying load with a profitability of 240 %.
Key words: Economic analysis, discounted cash flow, oak wood, profitability, investment return, solar dryer.
Fecha de recepción: 16 de junio de 2010.Fecha de aceptación: 8 de julio de 2011.
1 CE, San Martinito Tlahuapan. CIR-GOC.INIFAP Correo-e: [email protected]
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
INTRODUCCIÓN
En el proceso de elaboración y transformación de la madera, el secado consume el mayor tiempo y energía. Ante la elevada inversión en infraestructura y combustible para los secadores convencionales ha sido necesario buscar alternativas viables a un bajo costo. Una de ellas es el aprovechamiento de la energía solar para optimizar el uso del aire libre.
La principal ventaja del secado solar, comparada con otras modalidades, se basa en la fuente de energía empleada, pues la que procede de la vía de energéticos como el petróleo tiene un alto costo, que es variable en el tiempo; en contraste, al utilizar la radiación solar, el valor de este factor es sumamente bajo.
Para evaluar la factibilidad económica de invertir en un secador solar o para definir el tipo de secador más rentable se deben tomar en cuenta diversos aspectos:
a) Las ventajas que ofrece la incorporación del proceso de secado al ciclo productivo, para mejorar e l v a l o r a g re g a d o y co n s id e r a r p o s i b i l id a d e s de industrialización o aumentar el volumen disponible de materia prima a un contenido de humedad adecuado para su transformación.
b) La eficiencia del secado solar respecto al secado al aire libre o al secado convencional y la importancia de esta tecnología para mejorar la calidad de la materia prima.
c) El uso de los secadores solares permite aprovechar la mano de obra local y los materiales del lugar. Estos hechos, en la medida en la que los prototipos se generalizan, favorecen el desarrollo regional ya que generan empleo en los niveles básicos de la industrialización.
Algunos elementos técnicos a considerar para confrontar la eficiencia del secado solar en relación al secado al aire libre son:
Pos ibilidades de que la madera a lcance una humedad final (Hf) < a 12%, y con ello poder utilizarla en productos de alto valor agregado.
Temperaturas apropiadas para el secado de maderas difíciles de secar (T < a 60 °C).
Los tiempos de secado son más cortos y controlados que en el secado al aire libre, lo que favorece la calidad del producto.
Mayor independencia de las condiciones meteorológicas.
INTRODUCTION
In wood manufacturing and its processing, drying is the greatest time and energy consuming phase. From the high infrastructure investment and energy costs of conventional dryers, it was necessary to find viable alternatives to dry wood at low cost. One of them is calorific energy through solar dryers to optimize the use of air.
The main advantage of the solar dryer, compared to other options, is based in the source of energy, as that that comes from fuels such as oil is very expensive and variable through the years, while the cost of solar radiation is very low.
In order to assess the economic feasibility to invest in a solar dryer or to define the kind of more profitable dryer, several elements must be taken into account:
a) The advantages of including the drying process to the productive cycle to improve the added value and to consider the possibilities of industrialization or to increase the available volume of raw material at a suitable moisture content.
b) The efficiency of solar drying in regard to air drying and/or conventional drying and the importance of this technology to improve the quality of raw material.
c) The use of solar dryers lets the use of local labor force and local materials. These facts, as prototypes become generalized, favor regional development as they promote employment of basic industrial levels.
Some technical elements that must be taken into account to compare the efficiency of a solar dryer in regard to an air dryer are:
Feasibility to get < 12% as final wood moisture (fM), which is the right one to use for products of high added value.
Appropriate temperature to dry timber of difficult drying (T < a 60 °C).
Shorter and controlled drying periods than those under air drying, which favors the quality of the product.
Greater independence from meteorological conditions.
Thus, to assess the profitability of the solar dryer, the comparison with the conventional option must be done under rea l cond i t ions , that i s , in a commercia l scheme . Such a comparison will reveal the cost of drying per m3 of wood, and obviously, the difference of costs of each method. In
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Quintanar et al., Evaluación Económica de un Secador Solar para madera
Por lo tanto, para evaluar la rentabilidad del secado solar se requiere que la comparación con la alternativa convencional se establezca bajo condiciones reales, esto es, en un esquema de uso comercial. El resultado indicará el costo de secado por m3 de madera y, por supuesto, la discrepancia de costos de cada método. Así, la inversión inicial en un secador solar es menor, o a lo sumo, igual a un secador convencional del mismo volumen, por lo que la diferenciación está en los costos de la energía para llevar a cabo el proceso, con tiempos menores de amortización (Corvalán, 1985; Viehbeck, 1999).
Referente a la evaluación económica del secador solar, Lumley y Choong (1979) determinaron que los costos por pie tabla de madera de encino equivalen a la mitad del que se tiene con en el secado convencional. El primero estuvo constituido por 44% de los materiales de construcción y 56% por la mano de obra empleada . Pero a nive les de producción de 59 m3 (25 millares de pies tabla), el valor de la inversión es semejante
y la diferencia se debe básicamente al combustible y al ahorro de energía eléctrica para los ventiladores.
La baja inversión y el reducido consumo de energía del secado solar redundan en una disminución entre 40 y 50% de los costos totales para secar madera de eucalipto (Weiis y Buchinger, s/f). Fuentes (1996) determinó una relación beneficio/costo para secado solar de madera de encino de 3.63, ligeramente mayor que la obtenida para el secado convencional, pero con un mayor margen de ganancias y la generación de contaminantes como ganancia ambiental no cuantificada.
Harpole (1988) propuso dos ecuaciones para estimar la máxima inversión económica (MIE) y los requerimientos de capital de trabajo (RCT) en un sistema de secado solar con capacidad para 14-22.7 m3 (6-9.6 millares de pies tabla). La máxima inversión económica se estimó, por facilidad, mediante las diferencias en el valor capitalizado de la madera verde y el costo de secarla.
MIE=Ccs{[(Vu-5)*0.025]+1}*[1.364(Qs/Ts)-738]
RCT= Ccs*[222+0.0118(Qmv)*(Ts)]
Donde:
Ccs = Capacidad de carga del secador solar
Vu = Vida útil del secador solar
Qs = Costo del secador
Ts = Tiempo de secado en día
Qmv = Costo de la madera verde
this way, the initial investment in a solar dryer is smaller or equal to a conventional dryer of the same volume, which means that the difference lies in the energy costs to carry on the drying process, with shorter times for amortization (Corvalán, 1985; Viehbeck, 1999).
About the economic assessment of a solar dryer, Lumley and Choong (1979) determined that the cost per solar drying of oak timber foot board is half the cost of conventional drying. The first was made up by 44% of building materials and 56% by handwork. But at production levels of 59 m3, investment costs
are similar and savings are mainly in fuel and in the electric energy for fans.
The low investment and the small energy consumption of solar drying help in a reduction between 40 and 50% of the total costs of drying eucalyptus timber (Weiis y Buchinger, w/d). Fuentes (1996) determined a benefit/cost relation for oak wood solar drying of 3.63, slightly over the B/C relation of conventional drying, but with a larger profit margin and the pollution production as a non-quantified environmental profit.
Harpole (1988) proposed two equations to estimate the Maximum Economic Investment (MEI) and the working capital requirements (WCR) in a drying solar system with a 14-22.7 m3 (6-9.6 milliards of foot boards) capacity. The Maximum Economic Investment was estimated because of the easiness, the differences in the capitalized values of green wood and the cost of drying it.
MIE=Ccs{[(Vu-5)*0.025]+1}*[1.364(Qs/Ts)-738]
RCT= Ccs*[222+0.0118(Qmv)*(Ts)]
Where:
Ccs = Load capacity of the solar dryer
Vu = Useful life of the solar dryer
Qs = Dryer cost
Ts = Dryer time of drying in days and
Qmv = Green wood cost
A way to know the economic feasibility of a solar dryer is by calculating the savings from a solar installation against a conventional drying option (Corvalán, 1985).
Another scenario consists in trying to know the feasibility of a solar dryer as the only drying option. In this case it is suggested that in the actual value or discounted cash flow that determines if the present value of the expected flows justifies the initial investment (Quintanar, 1992).
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
Una forma de obtener la factibilidad económica de un secador solar es a partir del cálculo del ahorro al utilizar una instalación solar frente a una alternativa de secado convencional (Corvalán, 1985). Otro escenario se presenta cuando se desea conocer la factibilidad de un secador solar como única opción de secado. En este caso se sugiere basarse en el valor presente o flujo del efectivo descontado, que determina si el valor actual de los flujos esperados justifica la inversión inicial (Quintanar, 1992).
El atractivo económico de una inversión potencial en energía solar para procesos industriales se puede determinar mediante la comparación del precio de la energía solar con el del combustible fósil, ambos expresados en términos nivelados. Esto requiere del cálculo de la tasa interna de retorno de la inversión solar o, en algunos casos, la tasa de crecimiento de retorno (Dickinson y Brown, 1981).
En la evaluación económica del secador solar se debe determinar el periodo de recuperación de la inversión (PR), para lo cual se aplica la siguiente fórmula (Villatoro, 2005; Passamai y Passamai, 2006):
PR=
Villatoro (2005) propone para estimar la rentabilidad de la inversión (RI) en un secador solar:
RI=
Por otro lado, como la inversión total en un secador solar depende del costo total del colector la tendencia de los diseños ha sido hacia la simplicidad, para disminuir al máximo la inversión en infraestructura y los costos de operación. El objetivo de este trabajo fue realizar un análisis económico de la instalación y operación de un secador solar, con madera de encino.
MATERIALES Y MÉTODOS
La evaluación se practicó a un secador tipo invernadero, en el cual el colector de 30 m2 forma parte de la cámara de secado (Figura 1), que está recubierta por polietileno transparente calibre 720, con tratamiento especial para rayos ultravioleta (UV), y el movimiento del aire se realiza por medio de dos ventiladores eléctricos de baja potencia (Quintanar, 2005 y Quintanar, 2010). La determinación de los tiempos de secado y productividad del secador (número de cargas por año) se hizo para madera aserrada de encino de 2.54 cm (1”) de espesor.
The economic attraction of a potential investment in solar energy for industrial processes can be determined by comparing the price of solar energy with the price of used fossilized fuel, both expressed in balanced terms. This demands a calculation of the internal return rate of the solar investment or, in some cases, the growth return rate (Dickinson and Brown, 1981).
In the economic assessment of the solar dryer, the recovery period (RP) of the investment must be known, so the following formula (Villatoro, 2005; Passamai and Passamai, 2006) is used:
RP=
Villatoro (2005) proposed the following formula to determine the profitability of the investment (RI) in a solar dryer:
RI=
On the other hand, as the total investment in a solar dryer depends on the total cost of the collector, the tendency of designs has been oriented towards simplicity in order to diminish the most the investment in infrastructure and operation costs. The aim of this paper was to make an economic analysis of the installation and operation of a solar dryer with oak wood.
MATERIALS AND METHODS
The evaluation was made to a greenhouse type dryer in which the 30 m2 collector is part of the drying chamber (Figure 1), that is protected by a 720 caliber transparent polyethylene with special ultraviolet (UV) ray treatment, and the movement of air is produced by two low-power electric fans (Quintanar, 2005; Quintanar, 2010). The determination of drying times and the dryer productivity (load numbers per year) was considered for 2.54 cm (1”) oak lumber.
Figura 1. Diseño del prototipo de secador solar evaluado.Figure 1. Assessed solar dryer prototype design.
Inversión
Beneficio
Beneficio
Inversión
Investment
Benef it
Benef it
Investment
101
Quintanar et al., Evaluación Económica de un Secador Solar para madera
Se calculó el Valor Presente (VP) o Flujo de Efectivo Descontado (FED), que consiste en establecer si el valor presente de los flujos esperados justifica la inversión, para ello se utilizó la siguiente ecuación:
Vp =
Donde:
Vp = Valor presente de los flujos totales futuros
Ij = Ingresos en el carga j-esima
Gj = Gastos realizados en el secador solar en la carga j-esima
n= horizonte de planeación
i = Tasa de descuento
El periodo de recuperación de la inversión, se calculó con la siguiente fórmula:
PR= (1)
La rentabilidad de la inversión del secador solar se determinó con la ecuación:
RI= (2)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los datos que se presentan en este estudio se obtuvieron a partir de un volumen de 6.9 m3 (2500 Pt) de madera de encino secada por carga en un secador solar. El tiempo promedio de secado fue de 34 días y al tomar en cuenta los tiempos para cargar y descargar la estufa, así como los de mantenimiento e imprevistos se pueden realizar, en promedio, nueve cargas de secado de encino al año, con el secador solar (Quintanar et al., 2009).
Como en el mercado nacional no existe un valor de referencia del precio de venta de la madera aserrada verde de encino, este se calculó con base en el precio medio de la madera en rollo, agregándole el costo de producción de la madera aserrada y un sobreprecio, que corresponde a la
The economic assessment of the dryer was made through the Actual Value calculus (VP) or Discounted Cash Flow (FED), whose aim is to know if the actual value of the expected flows justifies the investment, by the following equation:
Vp =
Where:
Vp = Actual value of the total future flows
Ij = Incomes in the j-esim load
Gj = Expenses made in the solar dryer in the j-esim load
n= Planning horizon
i = Discount rate
The investment recovery period was calculated by the following formula:
RP= (1)
And the profitability of the investment in the solar dryer was determined as follows:
RI= (2)
RESULTS AND DISCUSSION
The data shown in the actual study came from a 6.9 m3 (2500 fb) oak-wood volume dried by load in a solar dryer. The average drying time was 34 days for oak-wood and when the time invested in loading and unloading the drying kiln is included, around 9 loads of oak-wood drying per year may be accomplished with the solar dryer (Quintanar et al., 2009).
As there is no reference value of green oak lumber in the national market, its value was determined by taking the average sales Price of roundwood and adding to it the cost of lumber production and an overprice which is the profit of industry (Table 1). With this, the final average price per foot board of green mill-run lumber is around MEX$5.00.
∑n
f=1[ ] Ij Gj
(1+i) (1+i)-n n
Inversión
Beneficio
Beneficio
Inversión
∑n
f=1[ ] Ij Gj
(1+i) (1+i)-n n
Investment
Benef it
Beneficio
Inversión
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
utilidad de la industria (Cuadro 1). De tal manera que el precio medio final por pie tabla de la madera aserrada verde mil-run es de $5.00, aproximadamente.
Cuadro 1. Valor de madera aserrada de encino en condición verde.
Table 1. Value of green oak- lumber.
Calidad (Grado)
Volumen de madera
aserrada (pt)Precio /pt Valor ($)
Mill-run 2,500 5.00 12,500.00pt = pie tabla.pt= foot board
En función del tiempo y de los insumos utilizados para el secado de la madera (energía eléctrica, depreciación del equipo, volumen de madera secada, salarios por carga, descarga, apilado y mano de obra, valor del terreno y costo de administración) según la metodología empleada por Fuentes (1996), el costo de secado se determinó en $2.05 por pie tabla (Cuadro 2). Este es menor en 30% al costo del secado convencional de encino consignado por Zaragoza (2008) y acorde a la diferencia de costos de secar madera en estufa convencional y secador solar, referidos por Sattar (1994), aun cuando Álvarez y Fernández (1990) mencionan que la energía para el secado solar solo representa un décimo de los costos del secado convencional.
Los gastos para llevar a efecto el proceso de secado de una carga de madera de encino ascienden a un total de $17,625.00 y un costo de instalación de un secador solar de $65,000.00. Tradicionalmente, la venta de madera seca se hace a través de intermediarios bajo el esquema de calidad mill-run; un precio común que estos ofrecen es de $17.20 por pie tabla. Al comercializar la madera procedente de un secador solar bajo este esquema, produce un ingreso de $43,000.00, lo que implica una utilidad de $25,325.00 por carga de secado, sin considerar el costo del secador.
According to time and the inputs used for wood drying (electric energy, depreciation of the equipment, dry wood volume, salaries per load, unloading, stacking and handiwork, land value and administration cost) based in the methods proposed by Fuentes (1996), the drying cost is determined in $2.05 by foot board (Table 2). It is 30% lower than the cost of drying oak-wood in a conventional kiln as declared by Zaragoza (2008) and which agrees with the costs difference of drying timber in a conventional kiln and a solar dryer, decribed by Sattar (1994), even when Álvarez and Fernández (1990) mentioned that the energy for solar drying is only a 10th of the costs of conventional drying.
Cuadro 2. Costos por pie tabla y costo total del secado solar de la madera de encino.
Table 2. Costos por pie tabla y costo total del secado solar de la madera de encino
Volumen de
madera
Costo del
secado ($/pt)
Costo Total del secado
($)
Valor de la
madera aserrada
($)
Costo total de la madera
seca ($)
2,500 2.05 5,125 12,500 17,625pt = pie tabla.pt= foot board
The expenses to carry out the drying process of an oak-wood load reach a total amount of MEX$17,625.00 and $65,000.00 of installation cost of a solar dryer. Traditionally, dry wood sale is done through middlemen under the mill-run quality scheme; a regular price that they offer is MEX$17.20 per foot board. The marketing of dried timber in a solar dryer under these schemes generates an income of MEX$43,000.00, which means that there is a MEX$25,325.00 profit for each drying load, without taking into account the cost of the dryer.
Cuadro 3. Flujo neto del proyecto de secado solar de madera en el primer año de servicio.Table 3. Net flow of the wood solar drying project during the first year in service.
Cargas de secado en secador solar
Concepto 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Inversión 65,000 6,000
Costo de operación 17,625 17,625 17,625 17,625 17,625 17,625 17,625 17,625 17,625
Ingresos 43,000 43,000 43,000 43,000 43,000 43,000 43,000 43,000 43,000
Saldos -39625 25325 25325 25325 25325 19325 25325 25325 25325
Flujo neto anual $ 156,975.00
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Quintanar et al., Evaluación Económica de un Secador Solar para madera
Al aplicar la fórmula del Valor Presente (VP) ó Flujo de Efectivo Descontado (FED) con los datos del Cuadro 3, se generan los resultados consignados en el Cuadro 4. El horizonte de planeación es de 5 años (vida útil promedio del secador solar), con un uso intensivo (realización de 9 cargas por año), un gasto de mantenimiento anual de $12,000.00 (sustitución de la cubierta de polietileno transparente) y una tasa de descuento anual del 8%. El ingreso anual es de $215,925.00 y un valor presente al final del horizonte de planeación igual a $1,019,163.51. Todo bajo la consideración de secar madera de encino y con un uso de tiempo completo del secador solar (9 cargas al año).
Con los ingresos netos del primer año de uso del secador y al aplicar la fórmula (1), se estima un valor de 0.414, que significa una recuperación en menos del año. La carga se calcula con la siguiente operación:
RI = 0.414*9 = 3.72
Donde:
RI = rentabilidad de la inversión
El valor obtenido indica que la recuperación se logra al terminar la cuarta carga de secado, en el secador solar, que de utilizarse tiempo completo, esto sería aproximadamente a los 4.5 meses a partir de la inversión. Los resultados concuerdan con el periodo de recuperación de aproximadamente un año, descrito por Sattar (1994) para secadores solares pequeños. Villatoro (2005) destaca un periodo de recuperación de la inversión de 6 meses, cuando los secadores solares son utilizados para el deshidratado solar de manzana. A nivel industrial, Little (1984) señala un periodo de amortización menor a 5 años, para un secador solar con capacidad de 50,000 PT.
When the Actual Value (VP) or Discounted Cash Flow (FED) formula is applied with the data of Table 3, the results of Table 4 are produced. The planning horizon is of five years (Average useful life of the solar dryer) with an intensive use of the solar dryer (9 loads per year), with an annual maintenance expense of MEX$12,000.00 (replacement of the transparent polyethylene cover), and 8% of annual discount rate. The annual income is MEX$215,925.00 and a final actual value of the planning horizon of MEX $1,019,163.51, all of which is determined for drying oak-wood at full time of the solar dryer (9 loads a year).
With the net incomes of the first year of use of the dryer and when applying the first formula, there is a 0.414 value, which means there is a recovery before the end of the first year, and to know in which load it will take place, the following operation is made:
RI = 0.414*9 = 3.72
Where:
RI= profitability of the investment
This means that recovery is accomplished when the fourth drying load is finished in the solar dryer, that, if used full-time, this would be around 4.5 months since the investment. These results agree with the recovery period of nearly a year described by Sattar (1994), for small solar dryers. Villatoro (2005) states a recovery period for the investment of six months, when solar dryers are used for the solar dehydration of apples. At an industrial level, Little (1984) indicates an amortization period under 5 years, for a solar dryer with a 50,000 fb capacity.
Cuadro 4. Valor presente del proyecto de secado solar con madera de encino.Table 4. Actual value of the oak-wood solar drying project.
Año Inversión Flujo del proyecto ($) Valor presente ($)
0 65,000.00 156,975.00 156,975.00
1 12,000.00 215,925.00 199946.55
2 12,000.00 215,925.00 185047.72
3 12,000.00 215,925.00 171444.45
4 12,000.00 215,925.00 158704.87
5 12,000.00 215,925.00 147,044.92
Valor presente del proyecto
$1,019,163.51
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Rev. Mex. Cien. For. Vol. 2 Núm. 7
La rentabilidad de la inversión del secador solar se determinó, mediante la fórmula 2, en 2.415. Esto es, que con un flujo anual de $156,975.00 por nueve cargas de secado, se tiene una rentabilidad del 240%, lo que hace muy atractiva la inversión, a pesar del bajo volumen que se seca por carga; sin embargo, Skarvelis et al. (2004) mencionan que el secado solar es más rentable que el convencional para las pequeñas empresas.
La recuperación de la inversión y su respectiva rentabilidad son posibles que se registren en el presente trabajo, bajo el supuesto de que el secador funcionará a su máxima capacidad y todo el tiempo; de lo contrario, al igual que los secadores convencionales, estarán siendo subutilizados y generarán pérdidas económicas.
CONCLUSIONES
El valor presente de los flujos es positivo desde el primer año de uso, por lo que, se recomienda utilizar los secadores solares en el secado de madera. El periodo de recuperación de la inversión en el secado solar se logra al secar la cuarta carga de madera.
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The profitability of the investment of the solar dryer was determined by the second formula, with a final value of 2.415, that is, when there is a MEX$156,975.00 annual flow for nine drying loads, there is a 240% profitability, which makes it a very attractive investment, in spite of the low volume obtained from each load; however, Skarvelis et al. (2004) declare that solar drying is more profitable than conventional drying for small companies that use this method.
This recovery of the investment and its own profitability is possible starting from the point that the dryer will work at its greatest capacity and at full-time; otherwise, it will be underutilized and generating economic losses, as conventional dryers do.
CONCLUSIONS
The actual value of the flews is positive since the first year of use, thus, it is advisable to use solar dryers to dry wood. The investment recovery period in solar drying is accomplished when the fourth timber load is made.
End of the English version
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105
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109
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110
