Distribución altitudinal, tratamiento pregerminativo e influencia de Lupinus spp (Fabaceae: Papilonoidear) en la fertilidad de suelos forestales

Abstract

En la ladera oriental de la Sierra Nevada, México, en varios ecosistemas forestales, áreas de bosque incendiadas, pastizales y tierras agrícolas se encuentra la planta de Lupinus. En México se han reportado 110 especies en altitudes que varían de 0 a 4000 msnm. En el valle de México 22 especies y dos variedades han sido identificadas. El Lupino es miembro del género Lupinus y pertenece a la familia (Fabaceae). El género tiene entre 200 y 600 especies con sus centros de Biodiversidad en Europa y América. La mayoría de las especies son plantas perennes herbáceas de 0.3-1.5 m de alto, algunas son anuales y existen pocos arbustos de hasta 3 m de altura. El lupino fija nitrógeno atmosférico y hace disponibles fósforo potasio y otros nutrientes utilizando mecanismos diversos lo cual produce un efecto positivo para las plantas que se encuentran en su periferia actuando como fertilizante del suelo. Los mecanismos involucrados son la nodulación por bacterias (Bradyrhizobium) y raíces proteoideas, lo cual produce entre otros efectos la modificación del pH en el área de la rizosfera y hace disponibles nutrientes del suelo como fósforo y potasio por procesos químicos como la liberación de protones. L. montanus y otras especies han sido utilizadas en Sudamérica y Guatemala para mejorar la fertilidad en suelos forestales. Lupinus es un planta invasiva que ha estado colonizando los ecosistemas del área de estudio por varios años. La colonización es un mecanismo clave en los modelos de sucesión en los cuales las especies que colonizan alteran las propiedades del suelo y el microclima de los hábitats naturales. Sin embargo, un problema para la colonización por Lupinus es la germinación de las semillas la cual es inhibida por la cubierta densa de Lupinus y la vegetación que sombrea el suelo alrededor del tallo de la planta. Se han realizado pocos estudios sobre la taxonomía y distribución de plantas en áreas especificas, con enfoques experimentales para investigar la germinación, y disponibilidad de nutrientes. Los objetivos de esta tesis son: 1) Localización e identificación taxonómica de plantas de Lupinus, su distribución geográfica, demografía y caracterización del suelo en la ladera del Tláloc. 2) Evaluación de la germinación con tratamientos físicos y químicos. 3) Evaluación del contenido de nutrientes en el suelo a través del periodo de crecimiento en asociación con Pinus y Abies. 4) Evaluación en campo de la asociación de L. montanus con A. religiosa y P. hartwegii. Los resultados fueron los siguientes: Se identificaron 7 especies de Lupinus en un gradiente altitudinal de 2932 a 3640 msnm. Las especies de Lupinus están adaptadas a las condiciones locales de suelo y otras perturbaciones como incendios, explotación forestal y el desmonte de áreas para pastizales y agricultura. La germinación de semillas muestra que la luz tiene un efecto inhibitorio parcial por la radiación infrarroja. La respuesta a los tratamientos con calor fue positiva para L. leptophyllus, lo que indica que los incendios aumentan las posibilidades de germinación. Durante el periodo de crecimiento de Lupinus la cantidad de C y nutrientes del suelo fue variable y su nivel más alto fue a los 120 días después de la siembra con una reducción al final del periodo de crecimiento a los 160 días. Esta situación puede asociarse con las diferencias en las características del suelo como temperatura, humedad, aireación del suelo y pH. Finalmente en campo la asociación de L. montanus, con A. religiosa y P. hartwegii mostraron un mayor índice de supervivencia.___________In the western slope of the Sierra de Tláloc, Mexico, Lupine is found in several ecosystems, natural forest, forest fire areas, agriculture, grazing lands. In Mexico 110 species has been identified in altitudes from Sea level to 4000m. In the valley of Mexico 22 species a two varieties has been reported. Lupine is a member of the genus Lupinus in the legume family (Fabaceae). The genus comprises between 200-600 species, with its centers of diversity in Europe and America. The species are mostly herbaceous perennial plants 0.3-1.5 m (1-5 ft) tall, but some are annual plants and a few are shrubs up to 3 m (10 ft) tall. Lupine can fix nitrogen and make available other nutrients such as phosphorus and potassium by diverse mechanisms presumably conferring a net positive effect for nearby plants fertilizing the soil for other plants. The mechanisms involved are nodulation by soil bacteria (Bradyrhizobium), proteoid roots, which produce modifications of the pH in the rhizosphere area and make available phosphorus, potassium by mechanisms like the proton liberation. L. montanus and other species already are used in South America and Guatemala to improve the fertility of the soil in forestalls plantations. Lupine is a invasive plant that has been colonizing this ecosystems for several years. Colonization is as a key mechanism in models of succession in which colonizing species alter the soil or microclimate of habitats. However, a problem for Lupine colonization is seedling germination that is inhibited by the dense lupine and forest canopy which shades the soil around the plant stem. Few studies have been conduced using an experimental approach to investigate the taxonomy, distribution of Lupine, seedling germination and the availability of soil nutrients for a specific area. The objectives of this thesis were 1) The location and taxonomy of the Lupine, its geographic distribution, demography and soil characterization 2) Evaluation of germination with physical and chemical treatments 3) Evaluation of nutrients in the soil through the growing period in association with Pinus and Abies 4) The association of L. montanus as nursery and A. religiosa and P. hartwegii evaluated in the field. The results were as follows seven lupine species were found in an altitudinal gradient of 2932 a 3640 ASL. The diversity of lupine species is adapted to the local conditions of soils and other perturbations such as forest fire, lodging and opening of forest to agriculture and grassland. The germination of seeds shows that the Light has a partial inhibitory effect of the infrared radiation. The response to the heat treatments was positive for L. leptophyllus this could mean that the forest fire could promote a better chance for germination. During the growing cycle of Lupine the amount of C and soil nutrients was variable but its peak is at 120 days after sowing. This behavior could be associated with different characteristics of the soil as temperature, humidity, air in the soil, and pH. There were positive tendencies to the increase of carbon content and soil nutrient at the 120 days of growing with a reduction of the soil content at the end of the growing period (160 days). Finally the association of L. montanus, with A. religiosa y de P. hartwegii shows that the plants sowed in the field nears of lupine have a high rate of supervivence.