Estructura i contingut de nutrients a les capçades de "Quercus ilex" L. del bosc de les muntanyes de Prades: influència de les condicions naturals de creixement i efecte de manipulacions experimentals

Abstract

[cat] L'objectiu general d'aquesta tesi queda emmarcat dins del coneixement del bosc mediterrani i en concret de l'alzinar. El que s'ha pretés és analitzar en el cas de l'alzina (Quercus ilex L.). 1) Com la disponibilitat d'aigua i nutrients es relacionen amb les característiques estructurals i el contingut de nutrients que composen la capçada. 2) Quins patrons temporals de variació presenten. 3) Com aquests patrons temporals es poden relacionar amb la utilització dels nutrients, la seva reabsorció o retranslocament i l'eficiència en el seu ús. Aquestes análisis s'han fet sota diferents situacions de dísponibilitat d'aigua i nutrients. 1r. cas. Seguiment a la part alta (coster) i baixa (vall) de la conca de L'Avic Entre aquests dos extrems es troba un gradient de disponibilitat dins del qual la vall reb menys radiació, té sols més profimds i, a més de la pluja, reb aports laterals d'aigua per drenatge de les parts més altes de la conca. També s'han analitzat quines diferències apareixen en el perfil vertical de les capçades i s'ha seguit en diferents moments de l'any. La massa de nutrient per unitat de superfície de fulla és diferent entre el coster i la vall reflectint les diferéncies de disponibilitat entre la part alta o coster i la baixa o vall. A la vall s'ha trobat més massa de nitrògen i de magnesi per unitat de superfície de fulla. Això es pot associar a una més alta capacitat fotosintètica en aquest lloc, que estimula un bosc menys dens i més alt quan es compara amb el coster. En canvi, s'ha trobat més massa i concentració de potassi al coster que a la vall, fet que pot estar relacionat amb un major control estomatic al coster que a la vall. El contingut de nutrients a les fulles al llarg del perfil vertical a la capçada aixi com la seva reabsorció decreixent des de la part alta a la part baixa de la capçada. Les fulles de la part inferior de la capçada tenen més restringit el magatzem de nutrients que poden ser reutilitzats. Les variacions en la massa de nitrogen i fòsfor per unitat de superfície de fulla posen en evidència processos de descarrega de nitrogen i fòsfor abans de l'estiu, i nova càrrega d'aquests nutrients en els períodes de menys producció. Les variacions de massa de nitrogen i fòsfor a les fulles vives van ser més grans a la vall. La reabsorció de nutrients de la fullaraca va ser lleugerament més alta pel nitrogen i més baixa pel fòsfor al coster. La reabsorció de fòsfor va ser sempre més alta a la vall. Un major creixement a la vall estimula la reabsorció de nutrients per l'efecte conegut per "source-sink". 2n. cas: Manipulació experimental a partir de la irrigació i la fertilització. L'alzinar manipulat és relativament homogeni i se situa a uns 900 m d'altitud i en el vessant d'orientació E-SE del Barranc dels Torners; amb alzines d'uns 6 m d'alçada i una densitat mitjana de 18.500 peus/ha. Es va dissenyar un experiment factorial que ens permetés analitzar el paper de l'aigua, el nitrogen i el fòsfor, i les seves interaccions, per la qual cosa es van delimitar 24 parcel.les de 5 x 8 m., agrupades en blocs de vuit parcel.les. El fertilitzant es va aplicar de forma sòlida el març del 1989 i en una sola dosi, que consistia a 250 kg de N/ha en forma de nitrat amonic en els tractaments amb nitrogen i 125 kg de P/ha en forma de superfosfato calcic en els tractaments amb fòsfor. L'aigua es va proporcionar amb reg per goteig, amb un aport setmanal de 20-30 mm durant les èpoques més càlides de 1989, 1990 i 1991. El període d'estudi que presentem va des de la tardor de 1988 (abans de la manipulació) fins l'estiu de 1990. Diferències interannuals de les condicions ambientals en l'experiment de fertilització i d'irrigació han influenciat les característiques estructurals de la capçada a part dels canvis induits per l'experiment, de manera que fulles i branquillons produïts en anys secs (1989) són més petits que els produïts en anys més humits (1988). Aquestes diferències ja es van observar abans del tractament (comparant 1987 amb 1988). Malgrat això, la producción de 1990 reflecteix més clarament els efectes de l'expriment, atès que la irrigació es va poder començar a principis de primavera i no ja iniciat l'estiu (mitjans de juliol) com va succeir l'any 1989. L'aigua i el nitrogen son els principals factors que limiten el creixement de l'alzina. Malgrat això l'efecte negatiu del fosfor aplicat en forma de superfosfat càlcic no és clar. Els efectes negatius dels tractaments amb fòsfor possiblement es deuen a la interacció del calci amb el potassi en reduir l'absorció de potassi i per tant afectant el creixement de la capçada. L'efecte de l'aigua queda clarament reflectit en les característiques estructurals dels elements que composen la capçada: més pes i longitud dels brots així com de l'àrea de fulles. En canvi, contràriament al que esperariem, el pes especific de les fulles no és més baix en els tractaments amb aigua. Atès que la irrigació aplicada no ha modificat la radiació que arriba a les capçades, però en canvi la pluja sí que l'hagués modificat (degut als núvols), creiem que altres variables com la radiació incident semblen la causa més important que determina el pes específic. L'efecte de l'aigua en la concentració de nutrients ha estat en general una concentració més baixa en els tractaments amb aigua. Aquesta es pot explicar per una major producció en els tractaments amb aigua que ha donat com a resultat una dilució dels nutrients inclosos en una matèria orgànica més estructural. L'efecte del nitrogen també ha quedat reflectit en un major creixement dels elements que composen la capçada. S'ha obtingut més per mitja i longitud dels branquillons en aquest tractament. A més les fulles produïdes a la primavera de 1990 (menors d'un any) han presentat menys pes específic, i més pes i àrea mitjana. L'efecte del nitrogen en la concentració de nutrients ha quedat recollit en una major concentració a les fulles produïdes a la primavera de 1990 amb els tractaments de nitrogen. L'aigua i el nitrogen han augmentat l'àrea nova de fulles i l'índex foliar; aquests efectes a la capçada s'han produït abans i de forma més accentuada en els tractaments amb nitrogen que en els tractaments amb aigua, però aquests últims a més han incrementat el diàmetre dels arbres. Per tant la distribució de la producció en la fertilització amb nitrógeno sembla que s'ha dirigit més a les capçades que en el cas de la irrigació. Els tractaments amb nitrogen han augmentat la reabsorció de nitrogen i fòsfor en les fulles produïdes a la primavera de 1987 abans de la seva caiguda. Això es pot relacionar amb la major producció de fulles noves i per tant amb l'augment de la demanda de nutrients (efecte "source-sink"). Els tractaments amb aigua han augmentat la massa de fosfor reabsorbida però no el seu percentatge. Els tractaments amb fosfor han reduït l'àrea i pes mitjà de les fulles i la longitud mitjana dels branquillons. Això possiblement es pot explicar per la més baixa concentració de potassi en aquests elements i el seu paper en els processos d'expansió d'àrea foliar i de creixement en longitud dels branquillons. El tractament amb fòsfor no ha modificat la concentració d'aquest element. 3r cas: Manipulació experimental a partir de pertorbacions: efecte del foc i la tallada arreu. En una zona d'alzinar, relativament homogènia, a finals de l'estiu del 1988 es va fer una tallada arreu en dues superficies (una al costat de l'altra) de 40m x 20m d'alzinar. D'aquestes es van treure els troncs de més de 2 cm de diàmetre i s'hi va deixar la resta. Les restes es van distribuir homogèniament, deixant al voltant d'una d'elles una zona totalment neta per controlar el foc que a la tardor de 1988 se li va practicar. S'han analitzat tres situacions: (1) Tallada arreu deixant les branques; (2) Tallada arreu sense deixar-hi res (tallafocs); i (3) després del foc. La regeneració de l'alzina ha estat un element comé en totes les pertorbacions practicades. Característiques comunes entre la parcel.la cremada, la parcel.la tallada arreu deixant les branques i la parcel.la tallada arreu i neta (tallafocs) han estat fulles de mida més gran en els rebrots que a les alzines no pertorbades. Les diferències han estat a les fulles de l'eix de creixement principal. A mesura que han anat apareixent nous eixos de creixement, les característiques estructurals de les fulles i branquillons dels rebrots s'han acostat més a les del bosc no pertorbat. Així, les diferències amb el bosc no pertorbat han desaparegut a les fraccions produïdes durant el segon any després de la pertorbació. Fraccions distribuïdes bàsicament en els eixos de creixement d'ordre més gran (quart i cinquè eix de creixement). Els rebrots de la parcel.la tallada amb branques han presentat diferències estructurals a les etapes inicials del seu creixement degut a la intercepció de la llum produïda per les branques tallades i deixades. Això s'ha reflectit en un creixement inicial més gran en l'eix principal i un menor desenvolupament lateral de la capçada, així com també un menor pes espectlic. Aquestes diferències han desaparegut un cop s'han superat les branques deixades a la parcel.la. La parcel.la tallada i neta (tallafocs) ha presentat un menor creixement com reflecteixen una menor àrea de fulla i àrea basal i un menor pes mitjà de l'eix principal dels rebrots. Les concentracions de nitrogen, fòsfor i sofre tendeixen a ser més baixes als estius i més altes a la tardor i la primavera, períodes en què el creixement és mes baix. Les variacions temporals de la massa de nitrogen i fòsfor per unitat de superfície de fulla posen en evidència la importància de la reabsorció de nitrogen i fòsfor en aquestes etapes inicials de creixement que poden alimentar les noves estructure:s produïdes. Podem afirmar que l'alzina presenta una gran plasticitat pel que fa als elements que composen la seva capçada en relació a les disponibilitats d'aigua i nutnents. Aquesta plasticitat que queda recollida en mesures com el pes mitjà de les fulles i la seva àrea mitjana així com el pes mitjà i la longitud dels branquillons. El contingut de nutrients també recull les diferències de disponibilitat d'aquests elements. En general s'observen a les fulles d'alzina, valors més baixos de nitrogen i fòsfor als estius i valors més alts a la tardor i la primavera. Això corrobora l'existència de la reabsorció d'aquests elements al llarg de la vida de les fulles i per tant un cert paper d'aquests processos en el subministre de nutrients en els moments de creixement a la primavera.

[eng] Canopy structure and nutrient content in a "Quercus ilex" L. forest in NE Spain were analysed in three conditions. 1. Seasonal and spatial variation within a catchment. Two locations (ridge-top - RT-, at 975 m and valley bottom -VB-, al 700 m were compared. N, P and Mg concentration (% dry weight) and N and Mg mass (micrograms/cm2) in leaves were higher al the VB site. K concentration and mass in leaves was higher at the RT site. N resorption increased from top to bottom of the canopy. Higher N and lower P resorption at the RT site was found. Seasonal changes of P and N concentration on a leaf area basis suggested P and N replenishment during lower growth activity. These variations were larger at the VB site. 2. Fertilization with Nitrogen and/or phosphorus and irrigation effects. Water and nitrogen treatments had a positive effect on growth. Increased mean weight of leaves and stems, stem length, leaf turnover and leaf area index were found. Nitrogen produced the increase in mean leaf area. Mean leaf area and stem length of current leaves after treatments were smaller m phosphorus treatments. Nitrogen treatments increased the N concentration in young leaves. The increased N and P resorptions in nitrogen treatments were probably stimulated by increased new leaf growth. 3. Effects of clearcutting and fire. It was analysed how "Quercus ilex" responds after (1) burning, (2) clearcutting and leaving the slash and (3) clearcutting and removing the slash (firebreak area). Large leaves on the main axis resprouts were produced. The largest stem elongation occurred the first year. During the second year new leaves and stems tended to show similar structural characteristics than those from the undisturbed forest. The slash presence reduced lateral biomass expansion and the initial specific leaf weight. The firebreak area showed initial lower production. Minimum N, P, and S concentrations were found in summers. N and P mass variations showed the importance of resorption. Differences between treatments were a lower N concentration in the burned plot, lower initial importance of N mass resorption in the clearcut plot and lower K concentration in firebreak area.