Estudio del efecto del enriquecimiento del aire con dióxido de carbono en el crecimiento de especies leñosas Carmen Biel 1 (carmen.biel@irta.es) Feli de Herralde 1 (felicidad.deherralde@irta.es), Robert Savé 1 (robert.save@irta.es), Antoni Pardo 1,3 (pardo@bio.ub.es), 1 Departament de Tecnologia Hortícola, IRTA-Centre de Cabrils, Carretera de Cabrils, s/n, 08348 Cabrils. 3 Departament de Biologia Vegetal, Universitat de Barcelona, Avda. Diagonal, 645, 08028 Barcelona Josep Maria Espelta 2 (Josep.espelta@uab.es), Nacima Meghelli 2 (Nacima@creaf.uab.es), 2 CREAF (Centre de Recerca Ecològica i Aplicacions Forestals), Facultat de Ciències, Universitat Autònoma de Barcelona, 08193-Bellaterra-Barcelona Introducción La exposición de las plantas a ambientes con una elevada concentración de dióxido de carbono durante cortos períodos de tiempo, generalmente estimula el crecimiento y la fijación fotosintética de carbono (BassiriRad et al., 1997). Así, en estudios a corto plazo (inferiores a los 6 meses) en árboles expuestos a niveles elevados de CO2 y con diferentes disponibilidades de recursos, se ha descrito que la biomasa total incrementa de media un 38% en coníferas y en un 63 % en caducifolios (Ceulemans y Mousseau, 1994; Tissue et al., 1997). Asimismo, en estudios llevados a cabo a medio plazo y/o a largo plazo se han descrito cambios en el tamaño y en las relaciones alométricas (Bazzaz et al., 1993), en la cantidad y proporción de biomasa radical (BassiriRad et al., 1997; Will and Teskey, 1997) y en la concentración de diferentes nutrientes en los tejidos, especialmente nitrógeno (Peñuelas et al., 1995 ; Rogers et al., 1996). Desde el año 1996 el IRTA y el CREAF junto con agriGas (Unidad mixta Carburos Metálicos-IRTA) está realizando ensayos de enriquecimiento con dióxido de carbono (ECO2) del aire del invernadero. Objetivos Por todo ello, un objetivo del presente trabajo es estudiar el posible incremento de la productividad de especies leñosas en un vivero en condiciones controladas con el aire enriquecido con abonado carbónico en condiciones de clima mediterráneo. A la vez se pretende conseguir un producto de mejor calidad que este adaptado a las condiciones xéricas que se dan en la mayoría de las revegetaciones que actualmente se efectúan. Material y Métodos Desde el año 1996 se han realizado ensayos de enriquecimiento de CO2 en condiciones de invernadero y en época invernal-primaveral. La razón por la que se llevó a cabo en estas épocas fue porque son los meses del año donde es más rentable la aplicación de este gas debido a que la cubierta del invernadero permanece más tiempo cerrada. Las especies estudiadas han sido: Arbutus unedo, Buxus sempervirens, Chamaerops humilis, Cycas revoluta, Ginkgo biloba, Ilex aquifolium, Olea europaea, Quercus ilex, Q. humilis, Q. coccifera, Pinus halepensis, P. nigra, P. pinaster, Rosmarinus officinalis, Taxus baccata. Las plantas que se utilizaron provenían de viveros comerciales en estado de plántula de edades que comprendían desde la semilla (caso de Pinus nigra y P. halepensis), los 2 meses de edad (caso de R. officinalis) hasta los dos años (caso del P. nigra y T. baccata). El tipo de contenedor utilizado para las especies forestales fue Forest- pot de 300 cm3 y para el resto contenedores de 1 a 3 litros volumen según las necesidades. Se utilizó como substrato turba-perlita (2:1, v:v) o corteza de pino compostada cuando se compraban en el vivero con más de 1 savia. El riego fue por aspersión en el cultivo en contenedor forestal y riego gota a gota en los otros contendores. Se realizó fertirrigación aplicando un solución nutritiva con un equilibrio (N:P2O5:K2O, 1:0,5:1,5; pH=6,5). Parámetros medidos: Peso seco de las 3 fracciones, área foliar, altura y diámetro del tallo. A partir de estos datos se calculó el peso específico (SLW), la tasa de crecimiento relativo (RGR) del peso total y de las diferentes fracciones, de la altura y del diámetro del tallo. Para poder relacionar todos los datos hemos realizado el cociente entre el RGR de las plantas que han crecido a 500 ppm y 750 ppm con el correspondiente a CO2 ambiente. Este cálculo es la relación del estímulo del crecimiento (BER, Biomass enhancement ratio) definida en Poorter y Pérez-Soba (2002). Resultados El enriquecimiento del aire con dióxido de carbono ha tenido un efecto positivo en el crecimiento de plantas de A. unedo, B. sempervirens, C. revoluta, G. biloba, O. europaea, P. halepensis, P. nigra, T. baccata de 1 savia y R. officinalis (Tabla 1). La media de la relación del estímulo del crecimiento (BER) ha sido 1,5 (Figura 1). Dicha relación ha variado desde valores menores de 1 en Q. coccifera y P.nigra de semilla, hasta valores de 2,95 y 2,74 en P. nigra de 1 savia y T. baccata de 1 savia (Figura 1). No ha habido relación significativa entre el RGR a 350 y el BER de las plantas que han crecido en 750 ppm (Figura 2). El peso específico ha aumentado en varias especies por el efecto del abonado carbónico pero solamente de forma significativa en A. unedo, C. humilis, C. revoluta, O. europaea y T. baccata (Figura 3). Tabla 1. Relación de las especies estudiadas y de su respuesta al abonado carbónico en época invernal-primaveral en relación a las plantas que han crecido en CO2 ambiental. Taxus baccata 2 savias Tb 2s = Taxus baccata 3 savias Tb 3s + Especie SLW Peso seco hojas Peso seco tallos Peso seco raíces Peso seco Total 500 750 Arbutus unedo Au = + Buxus sempervirens Bs Chamaerops humilis Ch Cycas revoluta Cy Ginkgo biloba Gb Ilex aquifolium Ia Olea europaea Oe Pinus halepensis Ph Pinus nigra semilla Pn 0s Pinus nigra 1 savia Pn 1s Pinus nigra 2 savias Pn 2s Pinus pinaster Pp Quercus coccifera Qc Quercus humilis Qh Quercus ilex Qi Rosmarinus officinalis Ro Taxus baccata 1 savia Tb 1s BER (RGR a 750/RGR a 350) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 Arbutus unedo Buxus sempervirens Chamaerops humilis Cycas revoluta Ginkgo biloba Ilex aquifolium Olea europaea P. halepensis P.nigra semilla P.nigra 1 savia P.nigra 2 savias P.pinaster Q.coccifera Q.humilis Q.ilex Rosmarinus officinalis T.baccata 1s T.baccata 2s T.baccata 3s BER (g.g -1 ) Variación del SLW en ambiente enriquecido con CO 2 respecto al de las plantas ambiente -10 10 20 30 40 50 Arbutus unedo Buxus sempervirens Chamaerops humilis Cycas revoluta Ginkgo biloba Ilex aquifolium Olea europaea Q.coccifera Q.ilex Q.humilis Rosmarinus officinalis T.baccata 1s T.baccata 2s T.baccata 3s Especies Incremento de SLW (%) Figura 1. Relación del estímulo del crecimiento (BER) en las plantas de diferentes especies que crecieron en un invernadero enriquecido con 750 ppm. Figura 2. Representación de la relación del estímulo del crecimiento (BER) en las plantas de diferentes especies que crecieron en un invernadero enriquecido con 750 ppm en función de la tasa de crecimiento relativo de las plantas que crecieron en CO2 ambiente. Las letras corresponden a las abreviaturas que aparecen en la Tabla 1. Figura 3. Incremento del peso específico (SLW) en las plantas que crecieron a 750 ppm respecto a las que crecieron en CO2 ambiente. Conclusiones Los resultados obtenidos han sido dispares ya que ha habido especies que mostraron una respuesta en general positiva al CO2 elevado mientras que otras especies tuvieron una respuesta más bien negativa. Esta respuesta diferencial puede deberse a la fenología y edad en el momento de aplicación del ECO2. Los resultados ofrecen información de la respuesta de especies leñosas al incremento de dióxido de carbono y a la posible aplicación de esta técnica para su producción. Agradecimientos Los datos que aparecen en este trabajo proceden de diferentes fuentes de financiación aportadas por la empresa Carburos Metálicos S.A, por el INIA con el Proyecto de Demostración PD99-008 y el MCYT por el Proyecto de Demostración PETRI PTR1995-0511-OP.