Respuesta ecofisiológica al estrés hídrico de clones de Populus en la provincia de Mendoza: análisis a escala de rodal y en condiciones experimentales controladas

La actividad forestal en la provincia de Mendoza se centra en el género Populus, el cual incluye especies arbóreas de crecimiento rápido, pero vulnerables al déficit hídrico. En Mendoza, el riego es una práctica fundamental para el desarrollo de cualquier cultivo debido al clima árido con precipitaciones de 250 mm.año-1. Desde hace aproximadamente 12 años, la provincia viene enfrentando una crisis hídrica que ha afectado el caudal de sus ríos y la consecuente disponibilidad de agua para el riego. A pesar de ello, y de la importancia del género Populus en la actividad forestal de Mendoza, aún no se han realizado estudios que evalúen el efecto de la reducción en la disponibilidad de agua en el desarrollo de los macizos forestales de álamo en el contexto actual. El objetivo general de esta tesis es determinar los efectos de la sequía sobre la productividad de las plantaciones en macizo de los clones de Populus con mayor superficie cultivada en los oasis irrigados de la provincia de Mendoza, y de otros aún no implantados en la región. Para eso, en primer lugar, se caracterizó el estado actual de plantaciones cerca del turno de corte en el Valle de Uco. Para ello, se evaluaron las características estructurales y edáficas de cinco plantaciones de Populus × canadensis ‘Conti 12’ y ‘Guardi’. Las plantaciones presentaron heterogeneidad estructural intra macizo, con gradientes en parámetros de rendimiento, como área basal y altura media dominante, asociados con la ubicación geográfica del ingreso del agua de riego. Adicionalmente, algunos sitios presentaron una anticipación en la edad en la cual los árboles alcanzaron el máximo incremento en área basal (BAI). En estos sitios, tal momento coincidió con el inicio de la emergencia hídrica en la provincia de Mendoza y la reducción del caudal del río Tunuyán. A modo de demostrar que la anticipación del momento del máximo BAI de los álamos estuvo relacionado a la reducción del agua de riego y que los árboles estuvieron sometidos a períodos de estrés hídrico, se seleccionó una plantación y en ella se estudió el efecto de las variables hidrometeorológicas (temperatura media, precipitación, índice estandarizado de precipitación-evapotranspiración (SPEI) y caudal del río Tunuyán) correspondientes al período primavera-verano. Allí se reconstruyó la historia de vida de los árboles a través del incremento en área basal, composiciones isotópicas de carbono (δ13C) y oxígeno (δ18O), discriminación del 13C (Δ13C) y eficiencia intrínseca en el uso de agua (iWUE) a partir de los anillos de crecimiento. El δ13C se asoció negativamente con en el crecimiento radial y positivamente con el δ18O de los anillos de crecimiento indicando que los árboles experimentaron condiciones de estrés hídrico durante su ciclo de vida. Asimismo, los índices de correlación mostraron que el δ13C, δ18O, Δ13C e iWUE se asociaron significativamente con el caudal del río Tunuyán durante la estación de crecimiento. Esto sugiere que el δ13C, δ18O, Δ13C e iWUE son indicadores de la variación en la disponibilidad de agua para el riego durante la estación de crecimiento. En forma experimental, se evaluó el comportamiento de clones Populus deltoides y Populus × canadensis bajo estrés hídrico de corto y largo plazo en condiciones semi-controladas (invernáculo). Para este análisis comparativo se seleccionaron cuatro clones de Populus × canadensis (‘Conti 12’, ‘Guardi’, ‘I-214’ and ‘I45/51’) y cuatro clones de Populus deltoides (‘Stoneville 67’, ‘Catfish 2’, ‘Dvina’ and ‘Australiano 129/60’). En primer lugar, y para la simulación del estrés hídrico de corto plazo, se impusieron tres tratamientos hídricos a plantas de 6 meses de edad: bien regadas (WW, acrónimo del inglés Well-watered), 5 días de retirada de riego seguidos de un nuevo riego (-5+RW), y 9 días de retirada de riego seguidos de un nuevo riego (-9+RW). Los clones presentaron diferentes estrategias para afrontar el déficit hídrico, lo que dio lugar a efectos variables en el crecimiento de la planta. El clon de hoja pequeña 'Australiano 129/60' mostró un fuerte control estomático y mantuvo un elevado incremento del área foliar durante el periodo de déficit hídrico. Estas estrategias se asociaron con un alto crecimiento relativo bajo ambos tratamientos de escasez de agua. Adicionalmente, para la evaluación del efecto del estrés hídrico de largo plazo se impusieron tres tratamientos hídricos en plantas de 1 mes de edad durante 5 meses: Bien regadas (WW) en que las plantas fueron mantenidas cerca de la capacidad de campo, con contenido de agua en el suelo (SWC) de ~30%; restricción hídrica moderada (RM) en que las plantas crecieron en condiciones de SWC ~20%; y restricción hídrica severa (RS), con SWC ~10%. Los clones presentaron un continuum de comportamientos hídricos y distintos mecanismos de resistencia al déficit hídrico. Los clones de comportamiento más cercano al anisohídrismo (‘I-214’, ‘I45/51’, ‘Guardi’ y ‘Australiano 129/60’) presentaron mayor resistencia a la cavitación y mayor acumulación de biomasa bajo condiciones de déficit hídrico. La capacidad de ajuste de las relaciones hídricas foliares (regulación osmótica y del módulo de elasticidad la pared celular) y la iWUE no estuvieron asociadas a la tasa de crecimiento bajo condiciones de baja disponibilidad de agua o al comportamiento hídrico. ‘Australiano 129/60’ presentó un comportamiento más anisohídrico asociado a una moderada resistencia a la cavitación y una alta acumulación de biomasa bajo condiciones óptimas de disponibilidad de agua. Además, bajo condiciones de restricción hídrica este clon presentó un crecimiento moderado, capacidad de ajuste osmótico y aumento de la WUE. Los resultados encontrados en esta tesis emergen como un acercamiento inicial en la búsqueda de genotipos más aptos para las condiciones ambientales de cultivo en Cuyo. El clon P. deltoides ‘Australiano 129/60’ presentó una variedad de mecanismos de resistencia a la sequía que lo ayudaron a sobrellevar las condiciones de restricción hídrica y que podrían brindar a este clon un mejor desempeño en los macizos forestales bajo riego de la provincia de Mendoza. Cabe resaltar la necesidad de la realización de estudios que evalúen el comportamiento de los clones en condiciones de campo. Estos resultados, y la necesidad de contar con clones resistentes a la sequía para establecer plantaciones más sostenibles, ponen de manifiesto la necesidad de seguir investigando y de considerar clones de álamo alternativos a los que se utilizan en la actualidad en la provincia de Mendoza.Asesor académico: Juan F. GoyaFacultad de Ciencias Agrarias y Forestale

Stem volume model adjustment fitting for Populus x canadensis ‘Conti 12’ and ‘Guardi’ in irrigated plantations in Mendoza, Argentina

Despite the extensive literature on model fitting to estimate volume in different tree species and regions of Argentina, the references related to volume equations for Populus spp. in irrigated plantations in the Province of Mendoza are scarce. This information is essential for silvicultural management. The objectives of this study were: 1) to calculate and compare the artificial form factors for Populus x canadensis ‘Conti 12’ and ‘Guardi’ clones growing in irrigated plantations in Uco Valley, Mendoza, 2) to fit and compare different equations of stem volume with bark for these two clones and 3) to evaluate the possibility of using a single function to estimate this parameter in both clones. Seven models previously used on Populus in Argentina were fitted to estimate the total stem volume per tree. The form factors for ‘Conti 12’ and ‘Guardi’ were different between them (0.44 and 0.38, respectively). For both, ‘Conti 12’ and ‘Guardi’, the adjustment of the seven models allowed estimating the total stem volume with bark with a very high and similar degree of precision, although in both situations two models (Schumacher-Hall and a variant of the standard function with constant form factor) highlighted over the rest. The statistics of self-validation, homoscedasticity and parsimony criteria allow favoring the decision for the Schumacher-Hall model adjusted individually for each clone and not as a general expression.A pesar de la amplia literatura existente sobre el ajuste de modelos para estimar el volumen en especies forestales y regiones de Argentina, los antecedentes de ajuste de ecuaciones de volumen para Populus spp. de plantaciones bajo riego de la provincia de Mendoza son escasos. Esta información es necesaria para la planificación y la gestión silvícola. Los objetivos de este trabajo fueron: 1) calcular y comparar los factores artificiales de forma para los clones Populus x canadensis ‘Conti 12’ y ‘Guardi’ creciendo en plantaciones bajo riego del valle de Uco, Provincia de Mendoza, 2) ajustar y comparar diferentes ecuaciones de volumen de fuste con corteza para estos dos clones y 3) evaluar la posibilidad de utilizar una única función para estimar este parámetro en ambos clones. Siete modelos empleados previamente en plantaciones de Populus spp. en Argentina fueron ajustadas para estimar el volumen total de fuste por árbol. Los factores de forma para ‘Conti 12’ y ‘Guardi’ resultaron diferentes entre sí (0,44 y 0,38, respectivamente). Tanto para ‘Conti 12’ como para ‘Guardi’ el ajuste de los siete modelos permitió estimar el volumen total del fuste con corteza con un grado de precisión muy alto y similar, aunque en ambas situaciones se destacaron los modelos de Schumacher-Hall y una variante de la función estándar con factor de forma constante sobre el resto. Los indicadores de autovalidación, homogeneidad de varianza y criterio de parsimonia permiten inclinar la decisión por el de Schumacher Hall ajustado en forma individual para cada clon.Fil: Mundo, Ignacio Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Rovida Kojima, Elisa Akemi. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; ArgentinaFil: Aschero, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Estrés hídrico en una plantación irrigada de Populus × canadensis ‘Guardi’ en Mendoza: determinación a partir de las variaciones temporales y espaciales del crecimiento radial y el contenido isotópico (δ13C y δ18O) en la madera

En este estudio, a partir del análisis comparativo entre las series de crecimiento radial, de δ13C y δ18O en los anillos de crecimiento, el AB y las variaciones de caudal del río Tunuyán, se demostró que una plantación de P. × canadensis ‘Guardi’ bajo riego en la Mendoza ha sufrido estrés hídrico durante la segunda mitad de su ciclo vida lo cual generó el adelantamiento del máximo IMA y heterogeneidad espacial intra-macizo del AB, medida indirecta del rendimiento.Laboratorio de Investigación de Sistemas Ecológicos y Ambientale

High and diverse plastic responses to water availability in four desert woody species of South America

Key message: Desert woody species demonstrated a high morphological plasticity to water. This would allow them to use increased rainfall predicted by climate change, but might challenge the drought resistance of irrigated nursery-produced plants for revegetation. Abstract: Phenotypic plasticity is the ability of a given genotype to produce different phenotypes in response to changing environmental conditions. Despite its high adaptive value, it may have a high cost in resource-poor ecosystems, restricting the ability of plants to take advantage of surplus resources, e.g., increased levels of precipitation. We aimed to determine the phenotypic plasticity to water availability of four woody species from a hot desert of South America. We carried out a pot experiment with two levels of irrigation in a glasshouse, where performance (biomass production, stem growth, survival) and functional traits (biomass allocation, total leaf area, leaf size, specific leaf area; stomata size, density and index; photoprotective and antioxidant compounds) were measured. The plasticity patterns differed between species, with the highest plasticity in leaf traits (around 80% change between treatments), and the lowest in biochemical traits (no significant variation between treatments). All four species increased their performance under high-water supply, with different magnitudes (the two phreatophytes > the two xerophytes). However, some of them showed increased allocation to stem biomass, increased total leaf area and leaf size, increased stomata size, and reduced root growth, potentially allowing them to use water for growth when it is available, although hampering their drought resistance, based on classic interpretation of traits’ adaptive value. These changes promoted in irrigated nursery-produced seedlings should be considered in dryland revegetation plans. Moreover, our results suggest that the patterns of phenotypic plasticity would not be associated with the functional group of the species in relation to access of the water table in the field, but this issue needs to be explored further.Fil: Biruk, Lucia Nadia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; ArgentinaFil: Fernandez, María Elena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible - Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Instituto de Innovación para la Producción Agropecuaria y el Desarrollo Sostenible; ArgentinaFil: Gonzalez, Carina Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza; ArgentinaFil: Guevara, Aranzazù. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta-Jujuy. Instituto de Bio y Geociencias del Noroeste Argentino. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Naturales. Instituto de Bio y Geociencias del Noroeste Argentino; ArgentinaFil: Rovida Kojima, Elisa Akemi. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; ArgentinaFil: Giordano, Carla Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; Argentin

Differential responses of Populus deltoides and Populus × canadensis clones to short-term water deficit

Populus spp. are among the fast-growing tree species most prone to water deficit. The use of drought-resistant clones allows mitigating the negative effects of water deficit on the establishment and the productivity of unstable irrigated plantations in dryland areas. We evaluated the responses of four Populus × canadensis (‘Conti 12’, ‘Guardi’, ‘I-214’ and ‘I45/51’) and four Populus deltoides (‘Stoneville 67’, ‘Catfish 2’, ‘Dvina’ and ‘Australiano 129/60’) clones to a short-term water stress. Three water treatments were imposed on 6-month-old plants: well-watered (WW), 5 days of irrigation withdrawal followed by rewatering (−5 + RW), and 9 days of irrigation withdrawal followed by rewatering (−9 + RW). Populus clones presented different strategies to face water deficit, resulting in variable effects on plant growth. The small-leaved clone ‘Australiano 129/60’ showed strong stomatal control and maintained a high increase in leaf area during the water-shortage period. These strategies were associated with high relative growth under both water-shortage treatments. ‘Australiano 129/60’ showed to be a drought-resistant clone with the highest growth under both water-shortage treatments, appearing to be a promising clone for production in environments prone to short-term water stress.Fil: Rovida Kojima, Elisa Akemi. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; ArgentinaFil: Gonzalez, Carina Veronica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Biología Agrícola de Mendoza; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Mundo, Ignacio Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales; Argentina. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Guevara, Aranzazù. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Salta. Instituto de Bio y Geociencias del NOA. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Naturales. Museo de Ciencias Naturales. Instituto de Bio y Geociencias del NOA; Argentina. Universidad Nacional de Salta. Facultad de Ciencias Naturales; ArgentinaFil: Biruk, Lucia Nadia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; ArgentinaFil: Giordano, Carla Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Provincia de Mendoza. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas. Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Argentino de Investigaciones de las Zonas Áridas; Argentin