Carolina Mayoral, Rafael Calama, Mariola Sánchez- González, Guillermo Madrigal y Marta Pardos


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1 MODELIZACIÓN DE LA FOTOSÍNTESIS EN RELACIÓN CON LA LUZ Y VARIABLES AMBIENTALES PARA LA REGENERACIÓN NATURAL DE DOS PARCELAS DE MASAS MIXTAS DE Pinus pinea-quercus ilex-juniperus oxycedrus Carolina Mayoral, Rafael Calama, Mariola Sánchez- González, Guillermo Madrigal y Marta Pardos Departamento de Selvicultura y Gestión de Sistemas Forestales. INIA-CIFOR 1

2 1. INTRODUCCIÓN Zona de estudio situada en los Valles del Tiétar y Alberche (Comunidad de Madrid y provincia de Avila) La especie dominante es Pinus pinea Alto valor ecológico, paisajístico y productivo Transformación de la gestión tradicional orientada a la producción multifuncional piña ganado leña de encina. Consecuencias: Masas abiertas con árboles adultos dispersos 2

3 1. INTRODUCTION Escasa regeneración Transición a condiciones más secas Cambio climático Necesidad de profundizar en el estado fisiológico del regenerado OBJETIVO Modelización de la respuesta fisiológica de la regeneración natural de 3 especies forestales pertenecientes a dos masas mixtas bajo un escenario de cambio climático 3

4 2. MATERIAL Y METODOS Dos parcelas (0.45 ha) con diferente tipología estructural Parcela 2 Área basimétrica Parcela 1: 9.05 m 2 /ha Parcela 2: m 2 /ha 3 especies Juniperus oxycedrus Parcela 1 48 plantas (de 0.2 a 1.3 m) por parcela Pinus pinea Quercus ilex 4

5 2. MATERIAL Y METODOS Seguimiento fisiológico Mediciones: Fotosíntesis neta(an) y variables microambientales (temperatura (T), humedad edáfica (H) y luz incidente (I)) 2 parcelas 3 especies plantas por especie 10 fechas: Sep Oct mediciones/fecha: mañana/mediodia 120 inventarios 5

6 Qué proponemos?: 3. MODELING La parametrización del modelo de hipérbola no-rectangular de la fotosíntesis que relaciona la tasa de fotosíntesis bruta (A) con la luz incidente (I) en un momento determinado: A A n R d 1 I 2 En campo se ha medido An: An=A Rd Rd= respiración foliar en oscuridad A 2 max I Amax 4 IA max 1/ 2 (Thornley & Johnson,1990) 6

7 Fotosíntesis foliar μmol CO 2 /m 2 s 3. MODELIZACIÓN θ 4 θ 3 A Asíntota I= Luz incidente θ 2 θ 00 1 Pendiente inicial= eficiencia fotoquímica Amax= asíntota, tasa máxima de fotosíntesis neta Luz μmol photons/m 2 s θ= Grado de convexidad de la curva de la respuesta a la luz, relacionado con la resistencia a la difusión y la resistencia al transporte de carbono. α = Pendiente inicial de la curva ; representa la eficiencia fotoquímica. 7

8 3. MODELIZACIÓN Fase 1:Ajuste del modelo a cada inventario. Una combinacion de parámetros por inventario Rd=f(T) θ=0.8 α y Amax por especies e inventario Fase 2: Representación gráfica de humedad edáfica (H) y temperatura (T) frente a Amax y para estudiar su relación Amax vs T α vs T Amax vs H Rd= p 5. T 2 Amax= [ p 0 + p 1 (T-T ref ) 2 ] e p2.h α = p 3 + p 4 (T-T ref ) 2 En el caso de Quercus ilex: Amax= [ p 0 + e p1(t-tref)2 ] e p2.h 8

9 3. MODELIZACIÓN Fase 3: Ajuste de un modelo de seis parámetros mediante la expansion de Amax y α. Asunciones: θ=0.8 y Tref=25ºC P.pinea y J.oxycedrus: A n = 1/2θ { (p 3 + p 4 (T-T ref ) 2 ) I + [(p 0 + p 1 (T-T ref ) 2 ) e p2.h ] - [ [(p 3 + p 4 (T-T ref ) 2 ) I + (p 0 + p 1 (T-T ref ) 2 ) e p2.h ] 2-4θ(p 3 + p 4 (T-T ref ) 2 ) I [(p 0 + p 1 (T-T ref ) 2 ) e p2.h ]] 1/2 } p 5 T 2 Q.ilex: A n = 1/2θ { (p 3 + p 4 (T-T ref ) 2 ) I + [(p 0 + p 1 (T-T ref ) 2 ) e p2.h ] - [ [(p 3 + p 4 (T-T ref ) 2 ) I + (p 0 + e p1(t-tref)2 ) e p2.h ] 2-4θ(p 3 + p 4 (T-T ref ) 2 ) I [(p 0 + e p1(t-tref)2 ) e p2.h ]] 1/2 } p 5 T 2 9

10 J.oxycedrus P.pinea Q.ilex 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Todos los parámetros muestran coherencia en cuanto a su sentido biológico Los parámetros son estadísticamente significativos con la excepción de p 1 y p 5 en el caso de Q. ilex. Parm Estimate Prob-t p < p p < p < p < p p < p < p p < p p p < p < p < p < p p

11 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN e plantean 6 escenarios a partir de variaciones de la umedad edáfica (H) y la temperatura (T) 1. Primavera: H fija= 15% Rango T = 15-35º 3.Verano: H fija = 2.5% Rango T = 25-47º 2. Primavera : T fija= 20º Rango H= 10-30% 4. Verano: T fija = 35º Rango H= 0.8-6% 5. Primavera : Seca T= 25º H= 8% Húmeda T= 20º H= 15% 6. Verano: Seco, caluroso T= 40º H= 0.8% Suave T= 28º H= 4% 11

12 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Esc. 1: Primavera, condiciones de humedad no limitantes Humedad edáfica= 15% Juniperus oxycedrus Pinus pinea Quercus ilex 25º 20º 15º 35º 25º 20º 15º 35º 25º 20º 35º 15º Pinus pinea presenta mayor An que Juniperus oxycedrus y Quercus ilex para Tª de 25ºC. 12

13 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Esc. 2: Primavera, condiciones de temperatura no limitantes Temperatura = 20ºC Juniperus oxycedrus Pinus pinea Quercus ilex Pinus pinea muestra mayor An que Juniperus oxycedrus y Quercus ilex para humedades 20%. 13

14 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Esc. 3: Verano, condiciones ambientales limitantes Humedad edáfica= 2.5% Juniperus oxycedrus Pinus pinea Quercus ilex 25º 35º 45º 47º 25º 35º 45º 47º 25º 35º 45º 47º Cuando la humedad edáfica es baja, las temperaturas muy elevadas limitan la asimilación de CO 2. 14

15 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Esc. 4: Verano, condiciones ambientales limitantes Temperatura = 35ºC Juniperus oxycedrus Pinus pinea Quercus ilex En un escenario de elevada temperatura, todas las especies muestran muy baja asimilación de CO 2 independientemente de los cambios en la humedad edáfica. 15

16 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Esc. 5: Primavera: seca vs húmeda Temperature = 25º Soil moisture = 8% Temperature = 20º Soil moisture = 15% Q. ilex es más sensible a la disminución de la temperatura que las demás especies, incluso cuando la humedad es adecuada. 16

17 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN Esc. 6: Verano: seco y caluroso vs suave Temperature = 40º Soil moisture = 0.8% Temperature = 28º Soil moisture = 4% Q. ilex muestra la mayor tasa de asimilacion de CO2 durante el verano mientras Pinus pinea y Juniperus oxycedrus han dejado de fotosintetizar 17

18 5. CONCLUSIONES Quercus ilex es la especie mejor adaptada a soportar el previsible aumento de temperatura ante un escenario de cambio climático. Si las condiciones ambientales no son limitantes, Pinus pinea es capaz de mantener la mayor tasa de asimilación de CO 2 de las 3 especies. Juniperus oxycedrus muestra un comportamiento intermedio entre las otras dos especies siempre y cuando las condiciones no sean extremas. 18

19 Gracias por vuestra atención! Carolina Mayoral López. INIA-CIFOR Departmento de Selvicultura y Gestión Forestal. Tel.:

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