La silvicultura es la práctica de controlar el crecimiento, la composición/estructura y la calidad de los bosques para satisfacer valores y necesidades, específicamente la producción de madera .
El nombre proviene del latín silvi- (bosque) y cultura (cultivo). El estudio de los bosques y las maderas se denomina silvología . La silvicultura también se centra en garantizar que los tratamientos de las masas forestales se utilicen para conservar y mejorar su productividad. [1]
En términos generales, la silvicultura es la ciencia y el arte de cultivar y cultivar bosques [cultivos], basándose en el conocimiento de la silvicultura. El estudio del ciclo de vida y las características generales de los árboles y rodales forestales, con especial referencia a los factores locales/regionales. [2] El foco de la silvicultura es el control, establecimiento y manejo de rodales forestales. La distinción entre silvicultura y silvicultura es que la silvicultura se aplica a nivel de rodal , mientras que la silvicultura es un concepto más amplio. La gestión adaptativa es común en la silvicultura, mientras que la silvicultura puede incluir tierras naturales/conservadas sin que se apliquen tratamientos ni gestión a nivel de rodal.
El origen de la silvicultura en la Europa de habla alemana ha definido los sistemas silvícolas en términos generales como bosque alto ( Hochwald ), monte bajo con árboles ( Mittelwald ), monte bajo compuesto, monte bajo de rotación corta y monte bajo ( Niederwald ). También existen otros sistemas. Estos variados sistemas silvícolas incluyen varios métodos de cosecha, que a menudo se denominan erróneamente sistemas silvícolas, pero que también pueden denominarse métodos de rejuvenecimiento o regeneración según el propósito.
El sistema de bosque alto se subdivide además en alemán: [3]
Estos nombres dan la impresión de que se trata de sistemas claramente definidos, pero en la práctica existen variaciones dentro de estos métodos de cosecha de acuerdo con la ecología local y las condiciones del sitio. Si bien se puede identificar la ubicación de una forma arquetípica de técnica de cosecha (todas se originaron en algún lugar con un forestal en particular y se han descrito en la literatura científica), y se pueden hacer amplias generalizaciones, estas son meras reglas generales en lugar de planos estrictos sobre cómo se pueden aplicar las técnicas. [ cita requerida ] Este malentendido ha significado que muchos libros de texto ingleses antiguos no captaran la verdadera complejidad de la silvicultura tal como se practicaba en su origen en Mitteleuropa . [ cita requerida ]
Esta silvicultura se basaba culturalmente en la producción de madera en climas templados y boreales y no abordaba la forestación tropical [ cita requerida ] . La aplicación incorrecta de esta filosofía a esos bosques tropicales ha sido problemática [ ¿según quién? ] . También existe una tradición silvícola alternativa que se desarrolló en Japón y que creó así un paisaje biocultural diferente llamado satoyama .
Después de la cosecha viene la regeneración, que puede dividirse en natural y artificial (ver más abajo), y el cuidado, que incluye tratamientos de liberación, poda , aclareo y tratamientos intermedios. [4] Es concebible que cualquiera de estas tres fases ( cosecha , regeneración y cuidado) pueda ocurrir al mismo tiempo dentro de una masa, dependiendo del objetivo para esa masa en particular.
La regeneración es fundamental para la continuidad de los bosques, así como para la forestación de tierras sin árboles. La regeneración puede tener lugar mediante semillas autosembradas ("regeneración natural"), mediante semillas sembradas artificialmente o mediante plántulas plantadas . En cualquier caso, el rendimiento de la regeneración depende de su potencial de crecimiento y del grado en que su entorno permita expresar dicho potencial. [5] Por supuesto, las semillas son necesarias para todos los modos de regeneración, tanto para la siembra natural o artificial como para la cría de material de plantación en un vivero .
El proceso de regeneración natural implica la renovación de los bosques mediante la siembra espontánea de semillas, retoños de raíces o rebrotes. En los bosques naturales, las coníferas dependen casi exclusivamente de la regeneración mediante semillas. Sin embargo, la mayoría de las frondosas pueden regenerarse mediante la aparición de brotes a partir de tocones (rebrotes) y tallos rotos. [6] [ cita completa requerida ]
Cualquier semilla, autosembrada o aplicada artificialmente, requiere de un semillero adecuado para asegurar su germinación .
Para germinar , una semilla requiere condiciones adecuadas de temperatura, humedad y aireación . Para las semillas de muchas especies, la luz también es necesaria y facilita la germinación de las semillas de otras especies, [7] pero las píceas no son exigentes en sus requisitos de luz y germinarán sin luz. La semilla de picea blanca germinó a 35 °F (1,7 °C) y 40 °F (4,4 °C) después de una estratificación continua durante un año o más y desarrolló radículas de menos de 6 cm (2,4 pulgadas) de largo en la cámara fría. [8] Cuando se expusieron a la luz, esos germinantes desarrollaron clorofila y normalmente fueron fototrópicos con un alargamiento continuo.
Para sobrevivir a corto y mediano plazo, una planta germinante necesita: un suministro continuo de humedad; estar libre de temperaturas letales; suficiente luz para generar suficiente fotosintato para apoyar la respiración y el crecimiento, pero no tanta como para generar estrés letal en la plántula; estar libre de insectos ramoneadores , pisoteadores y patógenos ; y un sistema radicular estable. La sombra es muy importante para la supervivencia de las plántulas jóvenes. [9] [10] A largo plazo, debe haber un suministro adecuado de nutrientes esenciales y ausencia de asfixia.
En bosques no perturbados, la madera de los tallos descompuesta por el viento proporciona el lecho de semillas más favorable para la germinación y la supervivencia. Las plántulas que crecen en esos sitios tienen menos probabilidades de quedar enterradas por la acumulación de nieve y hojarasca, y menos probabilidades de estar sujetas a inundaciones . Las ventajas que confieren esos micrositios incluyen: más luz, temperaturas más altas en la zona de raíces y mejor desarrollo micorrízico . [11] [12] [13] Según una encuesta de 1940 en Porcupine Hills de Manitoba , aproximadamente el 90% de las plántulas de abeto germinaban a partir de este sustrato. [13] [14]
Los lechos de siembra de suelo mineral son más receptivos que el suelo forestal inalterado [15] y, por lo general, son más húmedos y se rehumedecen con mayor facilidad que el suelo forestal orgánico. Sin embargo, el suelo mineral expuesto, mucho más que el suelo con superficie orgánica, está sujeto a levantamientos y encogimientos por heladas durante la sequía . Las fuerzas generadas en el suelo por las heladas o la sequía son suficientes para romper las raíces [16] .
La variedad de micrositios que se encuentran en el suelo forestal se puede ampliar y su frecuencia y distribución se pueden ver influenciadas por la preparación del sitio. Cada micrositio tiene su propio microclima . Los microclimas cerca del suelo se caracterizan mejor por el déficit de presión de vapor y la radiación incidente neta, en lugar de las mediciones estándar de temperatura del aire , precipitación y patrón de viento. [10]
La orientación es un componente importante del microclima, especialmente en relación con los regímenes de temperatura y humedad. La germinación y el establecimiento de plántulas de picea de Engelmann fueron mucho mejores en los semilleros orientados al norte que en los orientados al sur en el Bosque Experimental Fraser , Colorado; las proporciones de semillas a plántulas de 5 años se determinaron como 32:1, 76:1 y 72:1 en los semilleros orientados al norte con hojas sombreadas, hojas sin sombra y sin perturbaciones con sombra, respectivamente. [17] Se podría esperar que los claros de tala rasa de 1,2 a 2,0 hectáreas (3,0 a 4,9 acres) adyacentes a una fuente adecuada de semillas, y de no más de 6 alturas de árboles de ancho, aseguren una regeneración aceptable (4.900 árboles de 5 años por hectárea), mientras que en las caras norte no perturbadas ni sombreadas, y en todos los tratamientos de lecho de semillas probados en las caras sur, las proporciones de semillas a plántulas fueron tan altas que la repoblación de cualquier claro de tala rasa sería cuestionable.
Al menos siete factores variables pueden influir en la germinación de las semillas: características de las semillas, luz, oxígeno, reacción del suelo ( pH ), temperatura, humedad y enemigos de las semillas. [18] La humedad y la temperatura son los más influyentes, y ambos se ven afectados por la exposición. La dificultad de asegurar la regeneración natural de la pícea de Noruega y el pino silvestre en el norte de Europa llevó a la adopción de varias formas de esquejes de reproducción que proporcionaban sombra parcial o protección a las plántulas del sol caliente y el viento. [19] El objetivo principal de las franjas escalonadas o los esquejes de borde con exposición al noreste era proteger la regeneración del sobrecalentamiento, y se originó en Alemania y fue implementado con éxito por A. Alarik en 1925 y otros en Suecia. [20] En las exposiciones al sur y al oeste, la insolación directa y el calor reflejado por los troncos de los árboles a menudo resultan en temperaturas letales para las plántulas jóvenes, [21] así como la desecación de la superficie del suelo, lo que inhibe la germinación. El sol es menos dañino en las exposiciones orientales debido a la temperatura más baja en las primeras horas de la mañana, relacionada con una mayor humedad y presencia de rocío .
En 1993, Henry Baldwin, después de notar que las temperaturas de verano en América del Norte son a menudo más altas que las de los lugares donde se ha encontrado que las talas de borde han sido útiles, informó los resultados de un estudio de regeneración en una masa de picea roja más picea blanca dispersa que había sido aislada por la tala rasa en todos los lados, proporcionando así una oportunidad para observar la regeneración en diferentes exposiciones en esta masa de campo antiguo en Dummer, New Hampshire . [19] La regeneración incluyó una cantidad sorprendentemente grande de plántulas de abeto balsámico del componente de masa del 5% de esa especie. La densidad máxima de regeneración de picea, determinada a 4 varillas (20 m) hacia el interior desde el borde de la masa en una exposición norte 20°E, fue de 600.000/ha, con casi 100.000 plántulas de abeto balsámico.
Un lecho de semillas preparado permanece receptivo durante un período relativamente corto, rara vez tan largo como 5 años, a veces tan corto como 3 años. La receptividad del lecho de semillas en sitios húmedos y fértiles disminuye con particular rapidez, y especialmente en tales sitios, la preparación del lecho de semillas debe programarse para aprovechar los buenos años de semillas . En años de semillas pobres, la preparación del sitio se puede realizar en sitios mésicos y más secos con más posibilidades de éxito, debido a la receptividad generalmente más larga de los lechos de semillas allí que aquellos en sitios más húmedos. [22] Aunque un año de semillas indiferente puede ser suficiente si la distribución de semillas es buena y las condiciones ambientales favorables para la germinación y supervivencia de las plántulas, [23] pequeñas cantidades de semillas son particularmente vulnerables a la depredación por pequeños mamíferos. [24] Es posible una considerable flexibilidad en el momento de la preparación del sitio para que coincida con los cultivos de conos. El tratamiento se puede aplicar ya sea antes de que se realice cualquier tala, entre cortes parciales o después de la tala. [25] En las franjas de corte y hojas, la preparación del lecho de siembra se puede realizar como una sola operación, preescarificando las franjas de hojas y postescarificando las franjas de corte. [25]
La quema al voleo no se recomienda como método de preparación de sitios para la regeneración natural, ya que rara vez expone suficiente suelo mineral para que sea lo suficientemente receptivo, y las superficies orgánicas carbonizadas son un lecho de semillas deficiente para el abeto . [26] [27] [28] [29] Una superficie carbonizada puede calentarse demasiado para una buena germinación y puede retrasar la germinación hasta el otoño, con la posterior mortalidad invernal de las plántulas no endurecidas. [30] Sin embargo, apilar y quemar los desechos de la tala puede dejar exposiciones adecuadas de suelo mineral. [25]
Con vistas a reducir el tiempo necesario para producir material de plantación, se llevaron a cabo experimentos con picea blanca y otras tres especies de coníferas a partir de semillas de Wisconsin en la temporada de crecimiento más larga y sin heladas en Florida , 125 frente a 265 días en el centro de Wisconsin y el norte de Florida, respectivamente. [31] Como las especies estudiadas están adaptadas a fotoperiodos largos , se aplicaron duraciones de día extendidas de 20 horas en Florida. Otras plántulas se cultivaron con una duración de día extendida en Wisconsin y con una duración de día natural en ambas áreas. Después de dos temporadas de crecimiento, la picea blanca bajo días largos en Florida era aproximadamente igual a la de Wisconsin, pero el doble de alta que las plantas bajo fotoperiodos naturales de Wisconsin. Bajo días naturales en Florida, con el fotoperiodo local corto, la picea blanca se empequeñeció severamente y tuvo una baja tasa de supervivencia. La picea negra respondió de manera similar. Después de dos temporadas de crecimiento, las plantas de día largo de las 4 especies en Florida estaban bien equilibradas, con un buen desarrollo de raíces y brotes, igualando o superando los estándares mínimos para el trasplante 2+1 y 2+2 de especies de Lake States. Su supervivencia cuando se recogieron en febrero y se trasplantaron en Wisconsin fue igual a la de los trasplantes 2+2 cultivados en Wisconsin. La extensión artificial del fotoperiodo en el norte de Lake States aumentó en gran medida el incremento de altura de las piceas blancas y negras en la segunda temporada de crecimiento.
Se han determinado las condiciones óptimas para el crecimiento de las plántulas para la producción de material de plantación en contenedores. [32] Se ha descubierto que las temperaturas alternas día/noche son más adecuadas que una temperatura constante; con un régimen de luz de 400 lúmenes/m2 , se han recomendado temperaturas día/noche de 28 °C/20 °C para la picea blanca. [32] [33] Sin embargo, las temperaturas óptimas no son necesariamente las mismas en diferentes edades y tamaños. [32] En 1984, R. Tinus investigó los efectos de las combinaciones de temperatura diurna y nocturna en la altura, el calibre y el peso seco de 4 fuentes de semillas de picea de Engelmann. Las 4 fuentes de semillas parecían tener requisitos de temperatura muy similares, con temperaturas óptimas nocturnas aproximadamente iguales o ligeramente inferiores a las óptimas diurnas. [34]
La procedencia de los árboles es importante en la regeneración artificial. Una buena procedencia tiene en cuenta la genética adecuada de los árboles y un buen ajuste ambiental para los árboles plantados o sembrados en una masa forestal. Un genotipo incorrecto puede provocar una regeneración fallida o árboles de mala calidad propensos a patógenos y resultados no deseados.
La regeneración artificial ha sido un método más común que implica la plantación porque es más confiable que la regeneración natural. La plantación puede implicar el uso de plántulas (de un vivero), esquejes (sin) raíces o semillas. [35]
Cualquiera que sea el método elegido, puede ser asistido por técnicas de cuidado, también conocidas como tratamientos de rodales intermedios.
La consideración genética fundamental en la regeneración artificial es que las semillas y el material de plantación deben adaptarse al entorno de plantación. Por lo general, el método de gestión de la distribución de semillas y material es mediante un sistema de zonas de semillas definidas, dentro de las cuales las semillas y el material pueden trasladarse sin riesgo de mala adaptación climática. [36] Ontario adoptó un sistema de zonas de semillas en la década de 1970 basado en las regiones de sitios de GA Hills de 1952 [37] y los límites de los distritos de recursos provinciales, pero las zonas de semillas de Ontario ahora se basan en regiones climáticas homogéneas desarrolladas con el Modelo Climático de Ontario. [38] [36] Las regulaciones estipulan que los lotes de semillas identificados por la fuente pueden ser una colección general, cuando solo se conoce la zona de origen de las semillas, o una colección de rodales de una latitud y longitud específicas. El movimiento de semillas y material de la colección general a través de los límites de la zona de semillas está prohibido, pero el uso de semillas y material de la colección de rodales en otra zona de semillas es aceptable cuando el Modelo Climático de Ontario muestra que el sitio de plantación y el lugar de origen de las semillas son climáticamente similares. Las 12 zonas de semillas de abeto blanco en Quebec se basan principalmente en regiones ecológicas, con algunas modificaciones para conveniencia administrativa. [39]
La calidad de las semillas varía según la fuente. Los huertos semilleros producen semillas de la más alta calidad; luego, en orden decreciente de calidad de las semillas producidas, siguen las áreas de producción de semillas y las áreas de recolección de semillas, siendo las recolecciones generales controladas y las recolecciones generales no controladas las que producen las semillas menos caracterizadas.
Cuando la semilla se separa por primera vez de los conos, se mezcla con materia extraña, a menudo de 2 a 5 veces el volumen de la semilla. Las alas membranosas más o menos firmemente adheridas a la semilla deben desprenderse antes de limpiarla de materia extraña. [40] La testa no debe sufrir daños durante el proceso de desalamado. Se han utilizado dos métodos, seco y húmedo. La semilla seca se puede frotar suavemente a través de un tamiz que tiene una malla a través de la cual solo pueden pasar las semillas sin alas. Se pueden procesar grandes cantidades de semillas en máquinas desaladoras, que utilizan cilindros de malla de alambre grueso y cepillos rígidos que giran rápidamente en su interior para quitar las alas. En el proceso húmedo, las semillas con alas adheridas se extienden de 10 cm a 15 cm de profundidad en un piso apretado y se humedecen ligeramente por completo; se utilizan mayales de cuero ligeros para liberar las semillas de las alas. B. Wang describió un procedimiento único de desalamado húmedo en 1973 utilizando una mezcladora de cemento , [41] utilizada en la instalación de procesamiento de semillas de árboles de Petawawa. Las alas de las semillas de abeto blanco y de Noruega se pueden quitar humedeciéndolas ligeramente antes de pasarlas por un molino de aireación por última vez. [40] Cualquier semilla humedecida debe secarse antes de que comience la fermentación o el moho .
Una prueba de viabilidad bioquímica con diacetato de fluoresceína (FDA) para varias especies de semillas de coníferas , incluida la picea blanca, estima la proporción de semillas vivas (viabilidad) en un lote de semillas y, por lo tanto, el porcentaje de germinación de un lote de semillas. La precisión de la predicción del porcentaje de germinación fue de +/- 5 para la mayoría de los lotes de semillas. [42] La viabilidad de las semillas de picea blanca se puede probar mediante un método indirecto, como la prueba de diacetato de fluoresceína (FDA) [42] o "ultrasonido"; [25] o mediante el método de crecimiento directo de "germinación". Las muestras de semillas de picea blanca inspeccionadas en 1928 variaron en viabilidad del 50% al 100%, pero el promedio fue del 93%. [43] Una inspección de 1915 informó una viabilidad del 97% para las semillas de picea blanca. [40]
Los resultados de una prueba de germinación se expresan comúnmente como capacidad germinativa o porcentaje de germinación , que es el porcentaje de semillas que germinan durante un período de tiempo, terminando cuando la germinación está prácticamente completa. Durante la extracción y el procesamiento, las semillas de abeto blanco perdieron humedad gradualmente y la germinación total aumentó. Mittal et al. (1987) [44] informaron que la semilla de abeto blanco de Algonquin Park, Ontario, obtuvo la tasa máxima (94% en 6 días) y el 99% de germinación total en 21 días después de 14 semanas de preenfriamiento. El pretratamiento de hipoclorito de sodio al 1% aumentó la germinabilidad.
Alentado por el éxito ruso en el uso de ondas ultrasónicas para mejorar la energía germinativa y el porcentaje de germinación de semillas de cultivos agrícolas, Timonin (1966) [45] demostró beneficios para la germinación de la picea blanca después de la exposición de las semillas a 1, 2 o 4 minutos de ultrasonido generado por un desintegrador ultrasónico MSE con un consumo de energía de 280 VA y un impacto de potencia de 1,35 amperios. [45] : Tablas 3.18 y 3.19 Sin embargo, ninguna semilla germinó después de 6 minutos de exposición al ultrasonido.
La latencia de las semillas es un fenómeno complejo y no siempre es consistente dentro de las especies. [46] La estratificación en frío de las semillas de abeto blanco para romper la latencia se ha especificado como un requisito, [47] [48] [49] [50] pero Heit (1961) [51] y Hellum (1968) [52] consideraron que la estratificación era innecesaria. Las condiciones de manipulación y almacenamiento de los conos afectan la latencia en el sentido de que el almacenamiento frío y húmedo (5 °C, 75% a 95% de humedad relativa) de los conos antes de la extracción aparentemente eliminó la latencia al superar la necesidad de estratificar. [46] Los períodos de clima frío y húmedo durante el período de almacenamiento de los conos pueden proporcionar un tratamiento de frío natural (estratificación). Una vez que se eliminó la latencia en el almacenamiento de los conos, el secado en horno posterior y el almacenamiento de las semillas no reactivaron la latencia.
Haddon y Winston (1982) [46] encontraron una reducción en la viabilidad de las semillas estratificadas después de 2 años de almacenamiento y sugirieron que el estrés podría haber sido causado por la estratificación, por ejemplo, por cambios en la bioquímica de las semillas, menor vigor del embrión, envejecimiento de las semillas o daño real al embrión. Además, cuestionaron la calidad de las semillas de 2 años de antigüedad, aunque se produjo una alta germinación en las muestras que no estaban estratificadas.
La estratificación en frío es el término que se aplica al almacenamiento de semillas en (y, estrictamente, en capas con) un medio húmedo, a menudo turba o arena, con vistas a mantener la viabilidad y superar la latencia. La estratificación en frío es el término que se aplica al almacenamiento a temperaturas cercanas al punto de congelación, incluso si no se utiliza ningún medio. Un método común de estratificación en frío es remojar las semillas en agua del grifo durante hasta 24 h, secarlas superficialmente y luego almacenarlas húmedas durante algunas semanas o incluso meses a temperaturas apenas por encima del punto de congelación. [53] [54] [55] Aunque Hellum (1968) [52] encontró que la estratificación en frío de una fuente de semillas de Alberta condujo a una germinación irregular, con una germinación decreciente a medida que aumentaba la duración del período de estratificación, la prueba pareada de Hocking (1972) [56] con semillas de Alberta estratificadas y no estratificadas de varias fuentes no reveló tendencias en respuesta a la estratificación. Hocking sugirió que la madurez, el manejo y el almacenamiento de las semillas debían controlarse antes de poder determinar la necesidad de estratificación. Más tarde, Winston y Haddon (1981) [57] descubrieron que el almacenamiento de conos de abeto blanco durante 4 semanas a 5 °C antes de la extracción eliminaba la necesidad de estratificación.
La madurez de las semillas no se puede predecir con precisión a partir de la flotación del cono, el contenido de humedad del cono, la gravedad específica del cono; pero la provincia de BC encontró que el embrión ocupando el 90% + de la cavidad de corrosión y el megagametofito firme y de color blanquecino son los mejores predictores para la picea blanca en BC, [58] y Quebec puede pronosticar la madurez de las semillas algunas semanas antes monitoreando el desarrollo de las semillas en relación con las sumas de calor y la progresión fenológica de la inflorescencia de Epilobium angustifolium L., una especie de planta asociada. [59] La recolección de conos antes de una semana antes de la madurez de las semillas reduciría la germinación y viabilidad de las semillas durante el almacenamiento. [59] Se determinaron cuatro etapas de maduración monitoreando los carbohidratos, polioles, ácidos orgánicos, respiración y actividad metabólica. Las semillas de abeto blanco requieren un período de maduración de 6 semanas después de la cosecha en los conos para obtener la máxima germinabilidad, [60] sin embargo, en base a los grados-día acumulados, las semillas de los mismos árboles y rodales mostraron que un almacenamiento de conos de 2 semanas fue suficiente. [61]
Las plantaciones pueden considerarse exitosas cuando el rendimiento de la plantación satisface ciertos criterios. El término "crecimiento libre" se aplica en algunas jurisdicciones. El equivalente de Ontario, "Free-to-Grow" (FTG), se relaciona con una masa forestal que cumple con un estándar mínimo de densidad de árboles y un requisito de altura, y está esencialmente libre de la competencia de la vegetación circundante que podría impedir el crecimiento. [62] El concepto de FTG se introdujo con la llegada del programa de Acuerdo de Gestión Forestal en Ontario en 1980 y se volvió aplicable a todas las unidades de gestión en 1986. Las políticas, los procedimientos y las metodologías que los administradores de las unidades forestales pueden aplicar fácilmente para evaluar la eficacia de los programas de regeneración todavía estaban en desarrollo durante las audiencias de evaluación ambiental colectiva.
En Columbia Británica, el Código de Prácticas Forestales (1995) [63] regula los criterios de rendimiento. Para minimizar la subjetividad de la evaluación de la competencia de los árboles de hoja caduca en cuanto a si una plantación está establecida o no, se han especificado especificaciones mínimas en Columbia Británica en cuanto a número, salud, altura y competencia. Sin embargo, las especificaciones mínimas aún se establecen de manera subjetiva y es posible que sea necesario ajustarlas para evitar demoras injustificadas en la concesión del estatus de plantación a una plantación. Por ejemplo, una pícea blanca vigorosa con un brote principal fuerte y con múltiples yemas y su copa totalmente expuesta a la luz en tres lados no se calificaría como de crecimiento libre en el Código de Columbia Británica actual, pero difícilmente justificaría una descripción como no establecida.
La competencia surge cuando los organismos individuales están lo suficientemente cerca como para incurrir en restricciones de crecimiento a través de la modificación mutua del entorno local. [64] Las plantas pueden competir por luz, humedad y nutrientes, pero rara vez por espacio per se . El manejo de la vegetación dirige más recursos del sitio a productos forestales utilizables, en lugar de simplemente eliminar todas las plantas competidoras. [65] Idealmente, la preparación del sitio mejora la competencia a niveles que liberan al trasplante de restricciones lo suficientemente severas como para causar un control prolongado.
La diversidad de rodales de especies mixtas de árboles de hoja ancha y coníferas boreales y subboreales, comúnmente denominados "bosques mixtos", impide en gran medida la utilidad de las generalizaciones y exige el desarrollo de prácticas de gestión que incorporen la mayor complejidad inherente de las mezclas de hoja ancha y coníferas, en relación con los bosques de coníferas de una sola especie o de especies mixtas. [66] Después de la cosecha u otra perturbación, los rodales de bosques mixtos suelen entrar en un período prolongado en el que las maderas duras superan al componente de coníferas, sometiéndolos a una intensa competencia en un sotobosque. Está bien establecido que el potencial de regeneración y crecimiento de las coníferas del sotobosque en rodales de bosques mixtos está correlacionado con la densidad de las maderas duras competidoras. [67] Para ayudar a aplicar las regulaciones de "libre crecimiento" en Columbia Británica y Alberta, se desarrollaron directrices de gestión basadas en relaciones dependientes de la distancia dentro de un radio limitado de árboles de cultivo, pero Lieffers et al. (2002) [68] encontraron que los estándares de población de crecimiento libre no caracterizaban adecuadamente la competencia lumínica entre los componentes de coníferas y de hoja ancha en rodales de madera mixta boreal, y observaron además que un muestreo adecuado utilizando los enfoques actuales sería operativamente prohibitivo.
Muchas plantaciones prometedoras han fracasado por falta de cuidados. Los árboles jóvenes a menudo no están preparados para hacer frente a la competencia que resurge después de la preparación inicial del sitio y la plantación.
Tal vez la evaluación más directa del efecto de la competencia en el establecimiento de una plantación la proporcione un tratamiento herbicida eficaz , siempre que se realice correctamente y sin contaminar las aguas del estado. El hecho de que el tratamiento herbicida no siempre produzca resultados positivos no debe oscurecer el potencial demostrado de los herbicidas para promover significativamente el establecimiento de una plantación. Los factores que pueden viciar la eficacia de un tratamiento herbicida incluyen: el clima, especialmente la temperatura, antes y durante la aplicación; el clima, especialmente el viento, durante la aplicación; el clima, especialmente la precipitación, en las 12 a 24 horas posteriores a la aplicación; las características de la vegetación, incluidas las especies, el tamaño, la forma, el estado fenológico, el vigor y la distribución de las malezas; las características del cultivo, incluidas las especies, la fenología y la condición; los efectos de otros tratamientos, como el desmalezado preliminar, la quema u otra preparación prescrita o accidental del sitio; y el herbicida utilizado, incluida la dosis, la formulación, el portador, el esparcidor y el modo de aplicación. Hay muchas cosas que pueden salir mal, pero un tratamiento herbicida puede ser tan bueno o mejor que cualquier otro método de preparación del sitio.
El estudio de la dinámica de la competencia requiere tanto una medida del nivel de competencia como una medida de la respuesta del cultivo. Se han desarrollado varios índices de competencia, por ejemplo, por Bella (1971) [69] y Hegyi (1974) [70] basados en el diámetro del tallo, por Arney (1972), [71] Ek y Monserud (1974), [72] y Howard y Newton (1984) [73] basados en el desarrollo del dosel, y Daniels (1976), [74] Wagner (1982), [75] y Weiner (1984) [76] con modelos basados en la proximidad. Los estudios generalmente consideraron la respuesta de los árboles a la competencia en términos de altura absoluta o área basal, pero Zedaker (1982) [77] y Brand (1986) [78] buscaron cuantificar el tamaño de los árboles de cultivo y las influencias ambientales utilizando medidas de crecimiento relativo.
El término "cuidado" se aplica al tratamiento silvícola previo a la cosecha de árboles forestales en cualquier etapa después de la plantación o siembra inicial. El tratamiento puede ser del cultivo en sí (por ejemplo, espaciamiento, poda, aclareo y corte de mejora) o de la vegetación competidora (por ejemplo, desmalezado, limpieza). [2]
La pregunta de cuántos árboles por unidad de superficie (espaciamiento) se deben plantar no es fácil de responder. Los objetivos de densidad de establecimiento o los estándares de regeneración se han basado comúnmente en la práctica tradicional, con el objetivo implícito de lograr que la masa alcance rápidamente la etapa de crecimiento libre. [79] Se desperdicia dinero si se plantan más árboles de los necesarios para lograr las tasas de población deseadas, y la posibilidad de establecer otras plantaciones se reduce proporcionalmente. La penetración (regeneración natural) en un sitio es difícil de predecir y a menudo se vuelve sorprendentemente evidente solo algunos años después de que se haya realizado la plantación. El desarrollo temprano de la masa después de la cosecha u otra perturbación sin duda varía mucho entre los sitios, cada uno de los cuales tiene sus propias características peculiares.
A todos los efectos prácticos, el volumen total producido por una masa en un sitio determinado es constante y óptimo para una amplia gama de densidades o poblaciones. Puede reducirse, pero no aumentarse, modificando la cantidad de material en crecimiento a niveles fuera de este rango. [80] La densidad inicial afecta el desarrollo de la masa en el sentido de que un espaciamiento cercano conduce a la utilización total del sitio más rápidamente que un espaciamiento más amplio. [81] La operatividad económica puede mejorarse con un espaciamiento amplio incluso si la producción total es menor que en masas con espaciamiento cercano.
Más allá de la etapa de establecimiento, la relación entre el tamaño promedio de los árboles y la densidad de la masa forestal es muy importante. [79] Se han desarrollado varios diagramas de gestión de la densidad que conceptualizan la dinámica de la masa forestal impulsada por la densidad. [82] [83 ] El diagrama de Smith y Brand (1988) [84] tiene el volumen medio de los árboles en el eje vertical y el número de árboles/ha en el eje horizontal: una masa forestal puede tener muchos árboles pequeños o unos pocos grandes. La línea de autoaclareo muestra el mayor número de árboles de un tamaño/ha determinado que se puede transportar en un momento dado. Sin embargo, Willcocks y Bell (1995) [79] advierten contra el uso de dichos diagramas a menos que se conozca específicamente la trayectoria de la masa forestal.
En los Estados de los Lagos, se han realizado plantaciones con un espaciamiento entre árboles que varía de 3 por 3 a 10 por 10 pies (0,9 m por 0,9 m a 3,0 m por 3,0 m). [85] Kittredge recomendó que no haya menos de 600 árboles establecidos por acre (1483/ha) durante la vida temprana de una plantación. Para asegurar esto, se deben plantar al menos 800 árboles por acre (1077/ha) donde se puede esperar una supervivencia del 85%, y al menos 1200/ac (2970/ha) si solo se puede esperar que sobreviva la mitad de ellos. [86] Esto se traduce en espaciamientos recomendados de 5 por 5 a 8 por 8 pies (1,5 m por 1,5 m a 2,4 m por 2,4 m) para plantaciones de coníferas, incluida la picea blanca en los Estados de los Lagos.
Una estrategia para mejorar el valor económico de los bosques naturales es aumentar su concentración de especies arbóreas autóctonas económicamente importantes mediante la plantación de semillas o plántulas para una futura cosecha, lo que se puede lograr mediante la plantación de enriquecimiento (EP). [87] [88]
La regeneración sobrepoblada tiende a estancarse. El problema se agrava en especies que tienen poca capacidad de autopoda, como la pícea blanca . El espaciamiento es un aclareo (de regeneración natural), en el que se cortan todos los árboles excepto los seleccionados para la retención a intervalos fijos. El término espaciamiento juvenil se utiliza cuando la mayoría o todos los árboles cortados no son comercializables. [90] El espaciamiento se puede utilizar para obtener cualquiera de una amplia gama de objetivos de gestión forestal, pero se realiza especialmente para reducir la densidad y controlar la población en rodales jóvenes y evitar el estancamiento, y para acortar la rotación, es decir, para acelerar la producción de árboles de un tamaño determinado. El crecimiento del volumen de árboles individuales y el crecimiento comercializable de rodales aumentan. [91] La razón principal para el espaciamiento es que el aclareo es la disminución proyectada en el corte máximo permitido. [92] Y dado que la madera se concentrará en menos tallos, más grandes y más uniformes, se minimizarán los costos de operación y aserrado.
Los métodos para espaciar pueden ser: manuales, utilizando diversas herramientas, incluyendo motosierras, desmalezadoras y tijeras; mecánicos, utilizando picadoras y trituradoras; químicos; o combinaciones de varios métodos. Un tratamiento ha tenido un éxito notable en espaciar la regeneración natural de piceas y abetos con una sobrepoblación masiva (<100 000 tallos/ha) en Maine. El brazo Thru-Valve, instalado en un helicóptero, emite gotas de pulverización de herbicida de 1000 μm a 2000 μm de diámetro [93] a muy baja presión. Se obtuvieron franjas de 1,2 m de ancho y franjas de hojas de 2,4 m de ancho con precisión de "filo de cuchillo" cuando el herbicida se aplicó mediante un helicóptero que volaba a una altura de 21 m a una velocidad de 40-48 km/h. Parece probable que ningún otro método podría ser tan rentable.
Veinte años después de espaciar a 2,5 × 2,5 m, las masas mixtas de 30 años de abeto balsámico y abeto blanco en la cuenca del río Green, Nuevo Brunswick, promediaron 156,9 m 3 /ha. [94]
Se realizó un estudio de espaciamiento de 3 coníferas (pícea blanca, pino rojo y pino albar ) en Moodie, Manitoba, en suelos planos, arenosos y nutricionalmente pobres con un régimen de humedad fresca. [95] Veinte años después de la plantación, el pino rojo tuvo el mayor dap promedio, 15% mayor que el pino albar , mientras que el dap de la picea blanca fue menos de la mitad del de los pinos. El ancho de la copa mostró un aumento gradual con el espaciamiento para las 3 coníferas. Los resultados hasta la fecha sugerían espaciamientos óptimos entre 1,8 m y 2,4 m para ambos pinos; no se recomendaba la plantación de picea blanca en dichos sitios.
Los ensayos de espaciamiento, en los que se plantan árboles a distintas densidades, generan datos comparables. En el ensayo de 1922 en Petawawa, Ontario, se utilizaron espaciamientos de 1,25 m, 1,50 m, 1,75 m, 2,00 m, 2,50 m y 3,00 m en 4 clases de sitios. En la primera de las 34 plantaciones antiguas de abeto blanco utilizadas para investigar el desarrollo de la población en relación con el espaciamiento en Petawawa, Ontario, se plantaron hileras regulares a espaciamientos promedio de 4 × 4 a 7 × 7 pies (1,22 m × 1,22 m a 2,13 m × 2,13 m). [96] Posteriormente, se incluyeron en el estudio espaciamientos de hasta 10 × 10 pies (3,05 m × 3,03 m). Las tablas de rendimiento basadas en 50 años de datos mostraron:
Un ensayo de espaciamiento más pequeño, iniciado en 1951 cerca de Thunder Bay, Ontario, incluyó piceas blancas en espaciamientos de 1,8 m, 2,7 m y 3,6 m. [97] En el espaciamiento más cercano, la mortalidad había comenzado a los 37 años, pero no en los espaciamientos más amplios.
El ensayo de espaciamiento interior de piceas más antiguo en Columbia Británica se estableció en 1959 cerca de Houston en la Región Forestal Prince Rupert. [98] Se utilizaron espaciamientos de 1,2 m, 2,7 m, 3,7 m y 4,9 m, y los árboles se midieron 6, 12, 16, 26 y 30 años después de la plantación. En espaciamientos amplios, los árboles desarrollaron diámetros, copas y ramas más grandes, pero (a los 30 años) el área basal y el volumen total/ha fueron mayores en el espaciamiento más cercano (Tabla 6.38). En ensayos más recientes en la Región Prince George de Columbia Británica (Tabla 6.39) y en Manitoba, [99] la densidad de plantación de piceas blancas no tuvo efecto en el crecimiento después de hasta 16 temporadas de crecimiento, incluso en espaciamientos tan bajos como 1,2 m. La lentitud del crecimiento juvenil y del cierre de la copa retrasan la respuesta a la competencia intra. Inicialmente, el espaciamiento cercano podría incluso proporcionar un efecto de enfermería positivo para compensar cualquier respuesta negativa a la competencia.
Ver Adelgazamiento
El aclareo es una operación que reduce artificialmente el número de árboles que crecen en una masa con el objetivo de acelerar el desarrollo del resto. [100] El objetivo del aclareo es controlar la cantidad y distribución del espacio de crecimiento disponible. Al alterar la densidad de la masa , los forestales pueden influir en el crecimiento, la calidad y la salud de los árboles residuales . También proporciona una oportunidad para capturar la mortalidad y descartar los árboles comercialmente menos deseables, generalmente más pequeños y malformados. A diferencia de los tratamientos de regeneración, los aclareos no tienen como objetivo establecer una nueva cosecha de árboles o crear aberturas permanentes en el dosel.
El aclareo influye en gran medida en la ecología y la micrometeorología de la masa forestal, reduciendo la competencia entre árboles por el agua. La eliminación de cualquier árbol de una masa forestal tiene repercusiones en los árboles restantes, tanto en la superficie como en el suelo. El aclareo silvícola es una herramienta poderosa que se puede utilizar para influir en el desarrollo de la masa forestal, su estabilidad y las características de los productos cosechables.
Los regímenes de cuidado y aclareo y los daños causados por el viento y la nieve están íntimamente relacionados cuando se consideran plantaciones intensivas de coníferas diseñadas para una máxima producción. [101]
Estudios previos han demostrado que los aclareos repetidos a lo largo de una rotación forestal aumentan las reservas de carbono en relación con las masas que se talan por completo en rotaciones cortas y que los beneficios del carbono difieren según el método de aclareo (por ejemplo, aclareo desde arriba versus desde abajo). [102]
En las primeras etapas del desarrollo de una masa forestal, la densidad de árboles permanece alta y existe competencia entre ellos por los nutrientes. Cuando la regeneración natural o la siembra artificial han dado como resultado masas jóvenes densas y sobrepobladas, el aclareo natural en la mayoría de los casos acabará reduciendo la población a niveles más deseables desde el punto de vista silvícola. Pero cuando algunos árboles alcanzan un tamaño comercializable, otros estarán sobremaduros y defectuosos, y otros seguirán siendo no comercializables. Para reducir este desequilibrio y obtener mayores beneficios económicos, en la etapa inicial se realiza un tipo de limpieza que se conoce como aclareo precomercial. Generalmente, se realizan uno o dos aclareos precomerciales para facilitar el crecimiento del árbol. El rendimiento de madera comercializable puede aumentarse considerablemente y la rotación puede acortarse mediante el aclareo precomercial. [103] Se han aplicado métodos mecánicos y químicos, pero su alto costo ha impedido su rápida adopción.
La poda , como práctica silvícola, se refiere a la eliminación de las ramas inferiores de los árboles jóvenes (que también dan forma al árbol) para que la madera limpia y sin nudos pueda crecer posteriormente sobre los tocones de las ramas. La madera limpia y sin nudos tiene un mayor valor. La poda se ha llevado a cabo ampliamente en las plantaciones de pino radiata de Nueva Zelanda y Chile ; sin embargo, el desarrollo de la tecnología de unión dentada en la producción de madera y molduras ha llevado a muchas empresas forestales a reconsiderar sus prácticas de poda. El desbaste es un nombre alternativo para el mismo proceso. [104] La poda se puede realizar en todos los árboles, o de manera más rentable en un número limitado de árboles. Hay dos tipos de poda: la poda natural o autopoda y la poda artificial. La mayoría de los casos de autopoda ocurren cuando las ramas no reciben suficiente luz solar y mueren. El viento también puede participar en la poda natural, lo que puede romper las ramas. [105] La poda artificial es cuando se paga a las personas para que vengan y corten las ramas. O puede ser natural, donde los árboles se plantan lo suficientemente cerca como para que el efecto sea provocar la autopoda de las ramas bajas, ya que la energía se pone en crecer por razones de luz y no de ramificación.
El término conversión de rodal se refiere a un cambio de un sistema silvícola a otro e incluye la conversión de especies , es decir, un cambio de una especie (o conjunto de especies) a otra. [2] Tal cambio puede efectuarse intencionalmente por diversos medios silvícolas, o incidentalmente por defecto, por ejemplo, cuando la alta clasificación ha eliminado el contenido de coníferas de un rodal de madera mixta , que luego se convierte exclusivamente en álamo temblón autoperpetuante . En general, sitios como estos son los más propensos a ser considerados para la conversión.
Al analizar los rendimientos que podrían esperarse de los bosques de piceas canadienses , Haddock (1961) [106] señaló que la estimación de Wright (1959) [107] de rendimientos de piceas en las Islas Británicas de 220 pies cúbicos por acre (15,4 m 3 /ha) por año y en Alemania de 175 pies cúbicos por acre (12,25 m 3 /ha) por año era engañosa, al menos si pretendía implicar que tales rendimientos podrían alcanzarse en la región forestal boreal de Canadá. Haddock pensó que la sugerencia de Wright de 20 a 40 (promedio 30) pies cúbicos por acre (1,4 m 3 /ha a 2,8 m 3 /ha (promedio 2,1 m 3 /ha) por año) era más razonable, pero todavía algo optimista.
La principal forma en que los administradores de los recursos forestales influyen en el crecimiento y el rendimiento es manipulando la mezcla de especies y el número (densidad) y distribución (repoblación) de individuos que forman el dosel de la masa forestal. [108] [109] La composición de especies de gran parte del bosque boreal de América del Norte ya difiere en gran medida de su estado anterior a la explotación. Hay menos piceas y más maderas duras en el bosque de crecimiento secundario que en el bosque original; Hearnden et al. (1996) [110] calcularon que el tipo de cobertura de piceas había disminuido del 18% a solo el 4% del área forestal total en Ontario. Los bosques mixtos ocupan una mayor proporción del bosque de crecimiento secundario de Ontario (41%) que en el original (36%), pero su componente de piceas blancas ciertamente está muy disminuido.
El rendimiento del crecimiento está ciertamente influenciado por las condiciones del sitio y, por lo tanto, por el tipo y grado de preparación del sitio en relación con la naturaleza del mismo. Es importante evitar la suposición de que la preparación del sitio de una designación particular tendrá un resultado silvícola particular. La escarificación, por ejemplo, no solo cubre una amplia gama de operaciones que escarifican, sino que también cualquier forma dada de escarificación puede tener resultados significativamente diferentes según las condiciones del sitio en el momento del tratamiento. De hecho, el término se aplica incorrectamente con frecuencia. La escarificación se define [2] como "aflojar la capa superior del suelo de áreas abiertas o romper el suelo del bosque, en preparación para la regeneración mediante siembra directa o caída natural de semillas", pero el término a menudo se aplica incorrectamente a prácticas que incluyen el desbroce, el desbroce y el desbroce con cuchilla, que cortan la vegetación baja y superficial, junto con la mayor parte de sus raíces para exponer una superficie libre de malezas, generalmente en preparación para la siembra o plantación sobre ella.
Por lo tanto, no es sorprendente que la literatura pueda utilizarse para apoyar la opinión de que el crecimiento de las plántulas en sitios escarificados es muy superior al del crecimiento en sitios similares que no han sido escarificados, [111] [112] [113] mientras que otra evidencia apoya la opinión contraria de que la escarificación puede reducir el crecimiento. [114] [115] [116] Se pueden esperar resultados perjudiciales de la escarificación que empobrece la zona de raíces o exacerba las limitaciones edáficas o climáticas.
La preparación del lugar de quema ha mejorado el crecimiento de las plántulas de picea, [112] pero se debe suponer que la quema podría ser perjudicial si el capital de nutrientes se agota significativamente. Un factor obvio que influye en gran medida en la regeneración es la competencia de otra vegetación. En una población pura de picea de Noruega , por ejemplo, Roussel (1948) [117] encontró las siguientes relaciones:
Un factor de cierta importancia en las relaciones entre la radiación solar y la reproducción es el calentamiento excesivo de la superficie del suelo por la radiación. [118] Esto es especialmente importante para las plántulas, como la pícea , cuyas primeras hojas no dan sombra a la base del tallo en la superficie del suelo. Las temperaturas superficiales en suelos arenosos en ocasiones alcanzan temperaturas letales de 50 °C a 60 °C.
Los métodos de regeneración silvícola combinan la cosecha de la madera en la masa y el restablecimiento del bosque. La práctica adecuada de la silvicultura sostenible [119] debería mitigar los posibles impactos negativos, pero todos los métodos de cosecha tendrán algún impacto en la tierra y la masa residual. [120] La práctica de la silvicultura sostenible limita los impactos de manera que los valores del bosque se mantengan a perpetuidad. Las prescripciones silvícolas son soluciones específicas para un conjunto específico de circunstancias y objetivos de gestión. [121] A continuación se presentan algunos métodos comunes:
La tala rasa convencional es relativamente sencilla: se talan todos los árboles de un bloque de tala y se agrupan en grupos, con los grupos alineados en la dirección de arrastre, y luego un arrastrador arrastra los grupos hasta la plataforma de troncos más cercana. [122] Los operadores de taladores-apiladores se concentran en el ancho de la franja talada, la cantidad de árboles en un grupo y la alineación del grupo. Siempre que se tale un límite perimetral durante el día, las operaciones del turno de noche pueden continuar sin el peligro de invadir el bloque. La productividad del equipo se maximiza porque las unidades pueden trabajar independientemente unas de otras.
Un método de regeneración de edad uniforme que puede emplear regeneración natural o artificial . Implica la eliminación completa de la masa forestal de una sola vez. [123] La tala rasa puede ser biológicamente apropiada con especies que normalmente se regeneran a partir de la sustitución de la masa forestal por incendios u otras perturbaciones importantes , como el pino contorta ( Pinus contorta ). Alternativamente, la tala rasa puede cambiar las especies dominantes en una masa con la introducción de especies no nativas e invasoras, como se demostró en la Estación de Investigación Forestal Blodgett cerca de Georgetown, California . Además, la tala rasa puede prolongar la descomposición de los desechos , exponer el suelo a la erosión, afectar el atractivo visual de un paisaje y eliminar el hábitat esencial para la vida silvestre. Es particularmente útil en la regeneración de especies de árboles como el abeto Douglas ( Pseudotsuga menziesii ), que es intolerante a la sombra . [ verificación necesaria ] . Además, es probable que el desagrado del público en general por la silvicultura de edad uniforme, en particular la tala rasa, resulte en un papel más importante para la gestión de edad desigual también en tierras públicas. [124] En toda Europa y en algunas partes de América del Norte, las plantaciones de la misma edad, orientadas a la producción y gestionadas intensivamente están empezando a ser consideradas del mismo modo que los viejos complejos industriales: algo que hay que abolir o convertir en otra cosa. [125]
La tala rasa afectará a muchos factores del sitio importantes en su efecto sobre la regeneración, incluyendo las temperaturas del aire y del suelo . Kubin y Kemppainen (1991), [126] por ejemplo, midieron las temperaturas en el norte de Finlandia desde 1974 hasta 1985 en tres áreas taladas a ras y en tres rodales forestales vecinos dominados por pícea de Noruega . La tala rasa no tuvo influencia significativa en la temperatura del aire a 2 m por encima de la superficie del suelo, pero las temperaturas máximas diarias del aire a 10 cm fueron mayores en el área talada a ras que en el bosque sin talar, mientras que las mínimas diarias a 10 cm fueron menores. Las heladas nocturnas fueron más comunes en el área talada a ras. Las temperaturas diarias del suelo a 5 cm de profundidad fueron de 2 °C a 3 °C mayores en el área talada a ras que en el bosque sin talar, y las temperaturas a profundidades de 50 cm y 100 cm fueron de 3 °C a 5 °C mayores. Las diferencias entre las zonas taladas y las no taladas no disminuyeron durante los 12 años siguientes a la tala.
Un método de regeneración que depende de la brotación de árboles talados. La mayoría de las maderas duras, la secuoya roja y ciertos pinos brotan naturalmente de tocones y pueden manejarse mediante el corte a la altura. El corte a la altura se utiliza generalmente para producir leña, pulpa de madera y otros productos que dependen de árboles pequeños. Un pariente cercano del corte a la altura es el desmoche . [127] En general, se reconocen tres sistemas de manejo de bosques de corte a la altura: el corte a la altura simple, el corte a la altura con estándares y el sistema de selección de corte a la altura. [128]
Prochnau (1963), [129] cuatro años después de la siembra, encontró que el 14% de las semillas viables de picea blanca sembradas en suelo mineral habían producido plántulas supervivientes, con una proporción semilla:plántula de 7,1:1. Con la picea de Engelmann, Smith y Clark (1960) [130] obtuvieron proporciones semilla:plántula promedio en el séptimo año de 21:1 en lechos de semillas escarificados en sitios secos, 38:1 en sitios húmedos y 111:1 en lechos de semillas con hojarasca.
El método de selección de grupos es un método de regeneración de edades desiguales que se puede utilizar cuando se desea la regeneración de especies de tolerancia media. El método de selección de grupos puede dar como resultado daños residuales en rodales densos, sin embargo, la tala direccional puede minimizar el daño. Además, los forestales pueden seleccionar en toda la gama de clases de diámetro en el rodal y mantener un mosaico de clases de edad y diámetro.
La silvicultura clásica europea logró resultados impresionantes con sistemas como el método de control de Henri Biolley en Suiza, en el que el número y el tamaño de los árboles cosechados se determinaban mediante referencia a datos recopilados de cada árbol en cada rodal medidos cada siete años. [131]
Aunque no está diseñado para ser aplicado a bosques mixtos boreales, el método de control se describe brevemente aquí para ilustrar el grado de sofisticación que aplican algunos silvicultores europeos a la gestión de sus bosques. El desarrollo de técnicas de gestión que permitieron supervisar el desarrollo de las masas y guiarlo hacia vías sostenibles fue en parte una respuesta a la experiencia pasada, en particular en los países de Europa central, de los efectos negativos de las masas puras y uniformes con especies a menudo inadecuadas para el sitio, lo que aumentó en gran medida el riesgo de degradación del suelo y enfermedades bióticas. El aumento de la mortalidad y la disminución del incremento generaron una preocupación generalizada, especialmente después de que se intensificaran por otros factores de estrés ambiental.
Por otra parte, los bosques mixtos, de edades más o menos desiguales y con predominio de especies autóctonas, tratados según criterios naturales, han demostrado ser más sanos y más resistentes a todo tipo de peligros externos y, a largo plazo, son más productivos y más fáciles de proteger.
Sin embargo, las masas irregulares de este tipo son mucho más difíciles de gestionar; se han tenido que buscar nuevos métodos y técnicas, en particular para el establecimiento de inventarios, así como para el control de los incrementos y la regulación del rendimiento. En Alemania, por ejemplo, desde principios del siglo XIX, bajo la influencia de GL Hartig (1764-1837), la regulación del rendimiento se ha llevado a cabo casi exclusivamente mediante métodos de asignación o fórmulas basados en la concepción del bosque normal uniforme con una sucesión regular de áreas de corta.
En Francia, por otra parte, se intentó aplicar otro tipo de manejo forestal, que tenía como objetivo llevar todas las partes del bosque a un estado de máxima capacidad productiva a perpetuidad. En 1878, el forestal francés A. Gurnaud (1825-1898) publicó una descripción de un método de control para determinar el incremento y el rendimiento. El método se basaba en el hecho de que mediante una cosecha cuidadosa y selectiva, se puede mejorar la productividad de la masa residual, porque la madera se extrae como una operación cultural. En este método, el incremento de las masas se determina con precisión de forma periódica con el objeto de convertir gradualmente el bosque, mediante un manejo selectivo y una experimentación continua, a una condición de equilibrio en la capacidad productiva máxima.
Henri Biolley (1858-1939) fue el primero en aplicar las ideas inspiradas de Gurnaud a la silvicultura práctica. A partir de 1890, gestionó los bosques de su distrito suizo según estos principios, dedicándose durante casi 50 años al estudio del incremento y al tratamiento de las masas encaminado a la máxima producción, y demostrando la viabilidad del método de control. En 1920, publicó este estudio en el que proporcionaba una base teórica de la gestión de los bosques según el método de control, describía los procedimientos que se debían aplicar en la práctica (que él mismo desarrolló y simplificó en parte) y evaluaba los resultados.
El trabajo pionero de Biolley formó la base sobre la que se desarrollaron posteriormente la mayoría de las prácticas de gestión forestal suizas, y sus ideas han sido generalmente aceptadas. Hoy, con la tendencia a intensificar la gestión y la productividad forestal en la mayoría de los países, las ideas y la aplicación de un tratamiento cuidadoso y continuo de las masas con la ayuda del método de control de volumen están despertando un interés cada vez mayor. En Gran Bretaña e Irlanda, por ejemplo, se están aplicando cada vez más los principios de la silvicultura de cobertura continua para crear estructuras permanentemente irregulares en muchos bosques. [132]
Las sembradoras en hileras y puntuales utilizan menos semillas que las que se siembran al voleo en el suelo o en el aire, pero pueden inducir la formación de grumos. La siembra en hileras y puntual confiere una mayor capacidad para controlar la colocación de las semillas que la siembra al voleo. Además, solo es necesario tratar un pequeño porcentaje del área total.
En el tipo de álamo de la región de los Grandes Lagos, la siembra directa de semillas de coníferas generalmente ha fracasado. [133] Sin embargo, Gardner (1980) [134] después de ensayos en Yukon, que incluyeron la siembra al voleo de semillas de abeto blanco a 2,24 kg/ha que aseguraron una densidad de población del 66,5% en el tratamiento de siembra al voleo primaveral escarificado tres años después de la siembra, concluyó que la técnica era "considerablemente prometedora".
Método de regeneración de edad uniforme que conserva árboles residuales ampliamente espaciados para proporcionar una dispersión uniforme de semillas en un área cosechada. En el método de árboles semilleros, se dejan en pie de 2 a 12 árboles semilleros por acre (5 a 30/ha) para regenerar el bosque. Se conservarán hasta que se haya establecido la regeneración, momento en el que se pueden eliminar. Puede que no siempre sea económicamente viable o biológicamente deseable volver a ingresar al bosque para eliminar los árboles semilleros restantes. Los cortes de árboles semilleros también se pueden considerar como una tala rasa con regeneración natural y también pueden tener todos los problemas asociados con la tala rasa. Este método es más adecuado para especies de semillas ligeras y aquellas que no son propensas a ser derribadas por el viento .
Los sistemas de selección son apropiados cuando se desea una estructura irregular de la masa forestal, en particular cuando la necesidad de mantener una cobertura forestal continua por razones estéticas o ambientales supera otras consideraciones de gestión. Se ha sugerido que la tala selectiva es de mayor utilidad que los sistemas de protección forestal para regenerar masas de abetos subalpinos de Engelmann (ESSF) de crecimiento antiguo en el sur de la Columbia Británica. [135] En la mayoría de las áreas, la tala selectiva favorece la regeneración del abeto más que la del abeto, que requiere más luz. [136] [25] [137] En algunas áreas, se puede esperar que la tala selectiva favorezca al abeto sobre especies de madera dura menos tolerantes (Zasada 1972) [138] o el pino contorta. [25]
El uso de refugios para mejorar la germinación y la supervivencia en las siembras puntuales busca capturar los beneficios del cultivo en invernadero , aunque en miniatura. El refugio para semillas Hakmet, por ejemplo, es un cono de plástico semitransparente de 8 cm de alto, con aberturas de 7 cm de diámetro en la base de 7,5 cm de diámetro y 17 mm de diámetro en la parte superior de 24 mm de diámetro. [139] Este invernadero en miniatura aumenta la humedad del aire, reduce la desecación del suelo y eleva las temperaturas del aire y del suelo a niveles más favorables para la germinación y el crecimiento de las plántulas que los que ofrecen las condiciones sin protección. El refugio está diseñado para descomponerse después de unos años de exposición a la radiación ultravioleta.
Los refugios para semillas y la siembra de primavera mejoraron significativamente la densidad de siembra en comparación con la siembra en lugares desnudos, pero los refugios no mejoraron significativamente el crecimiento. La densidad de siembra en lugares desnudos fue extremadamente baja, posiblemente debido a la asfixia de las plántulas por la abundante hojarasca de árboles de hoja ancha y herbácea, en particular la de álamo temblón y frambuesa roja, y exacerbada por la fuerte competencia de las gramíneas y la frambuesa.
Los refugios cónicos (Cerkon™) generalmente produjeron una mayor supervivencia que la siembra sin protección en puntos de semillas escarificados en ensayos de técnicas de siembra directa en el interior de Alaska, y los refugios de embudo (Cerbel™) generalmente produjeron una mayor supervivencia que la siembra sin protección en puntos de semillas no escarificados. [140] Ambos tipos de refugios son fabricados por AB Cerbo en Trollhättan, Suecia. Ambos están hechos de plástico blanco opaco, degradable a la luz, y tienen 8 cm de alto cuando están instalados.
En Alaska, en el verano de 1984, se sembraron semillas de abeto blanco en un lugar quemado y se protegieron con conos de plástico blanco en pequeños puntos escarificados a mano o con embudos blancos colocados directamente en la ceniza residual y el material orgánico. [141] Se observó un grupo de seis cuervos ( Corvus corax ) en la zona aproximadamente una semana después de que se completara la siembra a mediados de junio. Los daños promediaron un 68% con conos y un 50% con embudos en una zona de tierras altas, y un 26% con embudos en una zona de llanura aluvial. Los daños causados por los cuervos fueron solo del 0,13% en zonas no quemadas pero similares.
En los ensayos de siembra realizados en Manitoba entre 1960 y 1966 con el objetivo de convertir rodales de álamos en bosques mixtos de abetos y álamos, la escarificación de 1961 en el bosque provincial de Duck Mountain permaneció receptiva a la siembra natural durante muchos años. [142]
En términos generales, el sistema de bosque protector es una serie de cortes parciales que eliminan los árboles de una masa existente durante varios años y finalmente culminan en un corte final que crea una nueva masa de edad uniforme. [143] Es un método de regeneración de edad uniforme que elimina árboles en una serie de tres cosechas: 1) corte preparatorio; 2) corte de establecimiento; y 3) corte de remoción. El éxito de la práctica de un sistema de bosque protector está estrechamente relacionado con: 1. la duración del período de regeneración, es decir, el tiempo desde el corte de bosque protector hasta la fecha en que se ha establecido una nueva generación de árboles; 2. la calidad de la nueva masa de árboles con respecto a la densidad de la masa y el crecimiento; y 3. el incremento del valor de los árboles de refugio. La información sobre el establecimiento, la supervivencia y el crecimiento de las plántulas influenciadas por la cobertura de los árboles de refugio, así como sobre el crecimiento de estos árboles, es necesaria como base para modelar el rendimiento económico de la práctica de un sistema de bosque protector. [144] El objetivo del método es establecer una nueva reproducción forestal bajo el abrigo de los árboles retenidos. A diferencia del método de los árboles semilla, los árboles residuales modifican las condiciones ambientales del sotobosque (es decir, la luz solar, la temperatura y la humedad) que influyen en el crecimiento de las plántulas de árboles. Este método también puede encontrar un punto intermedio con el ambiente luminoso al tener menos luz accesible para los competidores y al mismo tiempo poder proporcionar suficiente luz para la regeneración de los árboles. [145] Por lo tanto, los métodos de protección de árboles se eligen con mayor frecuencia para los tipos de sitios caracterizados por condiciones extremas, con el fin de crear una nueva generación de árboles dentro de un período de tiempo razonable. Estas condiciones son válidas principalmente en sitios de terreno llano que son secos y pobres o húmedos y fértiles. [146]
Los sistemas de madera de protección implican dos, tres o, excepcionalmente, más cortes parciales. Se realiza un corte final una vez que se ha obtenido una regeneración natural adecuada . El sistema de madera de protección se aplica más comúnmente como un corte de madera de protección uniforme de dos cortes, primero un corte de regeneración inicial (semilla) y el segundo un corte de cosecha final. En rodales de menos de 100 años, puede ser útil un corte preparatorio ligero. [138] Se ha recomendado una serie de cortes intermedios a intervalos de 10 a 20 años para rodales gestionados intensivamente. [136]
Sin embargo, desde puntos de vista operativos o económicos, el sistema de protección forestal tiene desventajas: los costos de cosecha son más altos; los árboles que se dejan para una tala diferida pueden dañarse durante la tala de regeneración o las operaciones de extracción relacionadas; el mayor riesgo de caída amenaza la fuente de semillas; es probable que aumente el daño causado por los escarabajos de la corteza; la regeneración puede resultar dañada durante la tala final y las operaciones de extracción relacionadas; la dificultad de cualquier preparación del sitio aumentaría; y cualquier operación de preparación del sitio podría causar daños incidentales a la regeneración. [17] [114] [138] [147] [148]
El método de selección de árboles únicos es un método de regeneración de edades desiguales más adecuado cuando se desea la regeneración de especies tolerantes a la sombra . Es habitual eliminar los árboles más viejos y enfermos, lo que permite aclarar la masa y permitir que crezcan árboles más jóvenes y sanos. La selección de árboles únicos puede ser muy difícil de implementar en masas densas o sensibles y puede producirse un daño residual en la masa. Este método también es el que menos altera la capa de copa de todos los demás métodos. [149]
Se ha comprobado que la siembra puntual es el método de siembra directa más económico y fiable para convertir álamos y abedules de papel en piceas y pinos . [150] En el Bosque Nacional Chippewa (Estados de los Lagos), la siembra puntual de 10 semillas de cada uno de los tipos de piceas blancas y pinos blancos bajo álamos de 40 años después de diferentes grados de corte dio resultados en la segunda temporada que indican claramente la necesidad de eliminar o perturbar el suelo del bosque para obtener la germinación de las semillas de piceas blancas y pinos blancos. [133]
La siembra puntual de semillas de coníferas , incluida la picea blanca, ha tenido un éxito ocasional, pero varios factores limitantes limitan comúnmente el éxito de la germinación : el secado del suelo del bosque antes de que las raíces de los germinantes alcancen las reservas de humedad subyacentes; y, particularmente bajo maderas duras, la asfixia de las plántulas pequeñas por la hojarasca prensada por la nieve y la vegetación menor. Kittredge y Gervorkiantz (1929) [133] determinaron que la eliminación del suelo del bosque de álamos aumentó el porcentaje de germinación después de la segunda temporada en los puntos de semillas tanto de pino blanco como de picea blanca, en cuatro parcelas, del 2,5% al 5%, del 8% al 22%, del 1% al 9,5% y del 0% al 15%.
La siembra puntual requiere menos semillas que la siembra al voleo y tiende a lograr un espaciamiento más uniforme, aunque a veces con aglutinamiento. Los dispositivos utilizados en Ontario para la siembra puntual manual son la sembradora de "lata de aceite", las varas de siembra y los sacudidores. [151] La lata de aceite es un recipiente provisto de un pico largo a través del cual se libera una cantidad predeterminada de semillas con cada movimiento de la sembradora.
La tala de árboles en bloques de los que sólo se va a retirar una parte es muy diferente a la tala rasa. [122] En primer lugar, se deben ubicar senderos para facilitar el acceso a los equipos de tala y arrastre/descarga. Estos senderos deben ubicarse con cuidado para garantizar que los árboles restantes cumplan con los criterios de calidad y la densidad de población deseados. En segundo lugar, el equipo no debe dañar la masa restante. Sauder (1995) describe otros aspectos desiderata. [122]
La escasez de semillas y la deficiencia de lechos de semillas receptivos se reconocieron como las principales razones de la falta de éxito de la tala rasa. Un remedio intentado en Columbia Británica y Alberta ha sido el corte en franjas alternas. [152] Se podría esperar que la mayor fuente de semillas de los árboles sin cortar entre las franjas cortadas y la perturbación del suelo forestal dentro de las franjas cortadas aumenten la cantidad de regeneración natural. Los árboles se cortaron hasta un límite de diámetro en las franjas cortadas, pero los árboles grandes en las franjas de hojas a menudo resultaron ser una tentación demasiado grande y también se cortaron, [25] eliminando así aquellos árboles que de otro modo habrían sido la principal fuente de semillas.
Una consecuencia desafortunada del aclareo en franjas fue el aumento de las poblaciones de gorgojo de la picea. La sombra que dejó el corte inicial, junto con un aumento en la cantidad de árboles derribados por el viento en las franjas de hojas, proporcionó condiciones ideales para el gorgojo. [153]
DeLong et al. (1991) [154] sugirieron plantar debajo de rodales de álamos de 30 a 40 años de antigüedad , basándose en el éxito de la picea natural en regenerarse debajo de dichos rodales: "Al plantar, se puede controlar el espaciamiento, lo que permite una protección más fácil de la picea durante la entrada al rodal para la cosecha del dosel superior de álamo".
Un método de cosecha y regeneración que es un sistema silvícola relativamente nuevo que conserva los elementos estructurales del bosque (tocones, troncos, árboles secos, especies del sotobosque y capas no perturbadas del suelo forestal) durante al menos una rotación con el fin de preservar los valores ambientales asociados con bosques estructuralmente complejos. [155]
"Los métodos de manejo de árboles de edad uniforme y desigual difieren en la escala e intensidad de la perturbación. Los métodos de edad uniforme mantienen una mezcla de tamaños o edades de árboles dentro de un área de hábitat mediante la tala periódica de árboles individuales o pequeños grupos de ellos. Los métodos de edad uniforme talan la mayor parte o la totalidad del dosel y crean un área de hábitat bastante uniforme dominada por árboles de la misma edad". [156] Los sistemas de manejo de árboles de edad uniforme han sido los principales métodos que se han utilizado para estudiar los efectos sobre las aves. [157]
Una encuesta realizada en 1955-56 para determinar la supervivencia, el desarrollo y las razones del éxito o el fracaso de las plantaciones de pulpa de madera de coníferas (principalmente de abeto blanco) en Ontario y Quebec de hasta 32 años de antigüedad encontró que la mayor parte de la mortalidad se produjo durante los primeros cuatro años de la plantación, siendo el sitio y el clima desfavorables las principales causas del fracaso. [158]
Los árboles regenerados naturalmente en un sotobosque antes de la cosecha constituyen un caso clásico de buenas y malas noticias. El abeto blanco del sotobosque es de particular importancia en bosques mixtos dominados por álamos , como en las secciones B15, B18a y B19a de Manitoba, [159] y en otros lugares. Hasta la última parte del siglo pasado, el sotobosque de abeto blanco se consideraba principalmente como dinero en el banco en un depósito a largo plazo con bajo interés, con un rendimiento final que se obtendría después de una sucesión natural lenta, [160] pero el recurso se vio cada vez más amenazado con la intensificación de la cosecha de álamos. Las plantaciones de abeto blanco en sitios de bosques mixtos resultaron caras, riesgosas y, en general, infructuosas. [160] Esto motivó los esfuerzos para ver qué se podría hacer con el cultivo de álamos y piceas blancas en la misma base de tierra protegiendo el crecimiento avanzado de las piceas blancas existentes, dejando una variedad de árboles de cultivo viables durante la primera tala y luego cosechando tanto las maderas duras como las piceas en la tala final. La información sobre el componente del sotobosque es fundamental para la planificación de la gestión de las piceas. Brace y Bella cuestionaron la capacidad de la tecnología de cosecha actual y de los equipos empleados para proporcionar una protección adecuada a los sotobosques de las piceas blancas. Puede que se necesiten equipos y capacitación especializados, tal vez con incentivos financieros, para desarrollar procedimientos que confieran el grado de protección necesario para que el sistema sea factible. La planificación eficaz de la gestión del sotobosque requiere algo más que un inventario mejorado de madera mixta.
La prevención de daños al sotobosque siempre será un desideratum. El artículo de Sauder (1990) [161] sobre la cosecha de madera mixta describe estudios diseñados para evaluar métodos de reducción de daños no triviales a los residuos del sotobosque que comprometerían su posibilidad de convertirse en un árbol de cultivo futuro. Sauder concluyó que: (1) las medidas operativas que protegen los tallos residuales pueden no aumentar indebidamente los costos, (2) toda la tala, coníferas y maderas duras, debe realizarse en una sola operación para minimizar la entrada del talador-apilador en el rodal residual, (3) varios procedimientos operativos pueden reducir el daño al sotobosque, algunos de ellos sin incurrir en costos adicionales, y (4) la cosecha exitosa de los bloques de tratamiento depende principalmente de la ubicación inteligente de las pistas de arrastre y de las zonas de aterrizaje. En resumen, la clave para proteger el sotobosque de la picea blanca sin sacrificar la eficiencia de la tala es una combinación de buena planificación, buena supervisión, uso de equipo apropiado y operadores conscientes y bien capacitados. Incluso el mejor plan no reducirá el daño al sotobosque a menos que su implementación sea supervisada. [162]
Es necesario establecer nuevas masas para abastecer el futuro suministro de picea blanca comercial de 150.000 ha de bosques mixtos boreales en cuatro de las Secciones Forestales regionales de Rowe (1972) [159] que se extienden a lo largo de Alberta, Saskatchewan y Manitoba, aproximadamente desde Peace River AB hasta Brandon MB. [163] En la década de 1980, con la cosecha utilizando equipos y procedimientos convencionales, un aumento dramático en la demanda de álamo temblón planteó un problema grave para el sotobosque asociado de picea. Anteriormente, la picea blanca en los sotobosques se había desarrollado hasta alcanzar un tamaño comercial a través de la sucesión natural bajo la protección de las maderas duras. Brace expresó una preocupación generalizada: "La necesidad de proteger la picea como componente de los bosques mixtos boreales va más allá de la preocupación por el futuro suministro de madera blanda comercial. Las preocupaciones también incluyen la pesca y el hábitat de la vida silvestre, la estética y la recreación, una insatisfacción general con la tala rasa en los bosques mixtos y un fuerte interés en la perpetuación de los bosques mixtos, como se expresó recientemente en 41 reuniones públicas sobre el desarrollo forestal en el norte de Alberta...". [163]
Basándose en pruebas de tres sistemas de explotación forestal en Alberta, Brace (1990) [164] afirmó que se pueden conservar cantidades significativas de sotobosque utilizando cualquiera de esos sistemas, siempre que se dedique suficiente esfuerzo a su protección. Los posibles beneficios incluirían un mayor suministro de madera blanda a corto plazo, un mejor hábitat para la vida silvestre y una estética de los bloques de tala, así como una reducción de las críticas públicas a las prácticas de explotación forestal anteriores. Stewart et al. (2001) [165] desarrollaron modelos estadísticos para predecir el establecimiento natural y el crecimiento en altura del sotobosque de picea blanca en el bosque mixto boreal de Alberta utilizando datos de 148 parcelas de muestra permanentes e información complementaria sobre el crecimiento en altura de la regeneración de picea blanca y la cantidad y tipo de sustrato disponible. Un modelo discriminante clasificó correctamente el 73% de los sitios en cuanto a la presencia o ausencia de un sotobosque de picea blanca, basándose en la cantidad de área basal de picea, madera podrida, régimen de nutrientes ecológicos, fracción de arcilla del suelo y elevación, aunque explicó solo el 30% de la variación en los datos. En los sitios con un sotobosque de picea blanca, un modelo de regresión relacionó la abundancia de regeneración con la cobertura de madera podrida, el área basal de picea, el área basal de pino, la fracción de arcilla del suelo y la cobertura de pasto (R² = 0,36). Aproximadamente la mitad de las plántulas estudiadas crecieron en madera podrida y solo el 3% en suelo mineral, y las plántulas tenían diez veces más probabilidades de haberse establecido en estos sustratos que en hojarasca. El suelo mineral expuesto cubrió solo el 0,3% del área del transecto observada.
La gestión avanzada del crecimiento , es decir, el uso de árboles del sotobosque suprimidos, puede reducir los costos de reforestación, acortar las rotaciones, evitar la denudación de árboles del sitio y también reducir los impactos adversos sobre los valores estéticos, de vida silvestre y de cuencas hidrográficas. [166] [167] Para que sea valioso, el crecimiento avanzado debe tener una composición y distribución de especies aceptables , tener potencial de crecimiento después de la liberación y no ser vulnerable a daños excesivos por la tala.
La edad del crecimiento adelantado es difícil de estimar a partir de su tamaño, [168] ya que un árbol blanco que parece tener entre dos y tres años puede tener más de veinte años. [169] Sin embargo, la edad no parece determinar la capacidad del crecimiento adelantado de la picea para responder a la liberación, [166] [167] [170] y los árboles mayores de 100 años han mostrado tasas rápidas de crecimiento después de la liberación. Tampoco existe una relación clara entre el tamaño del crecimiento adelantado y su tasa de crecimiento cuando se libera.
Cuando el crecimiento adelantado consiste tanto de piceas como de abetos , estos últimos tienden a responder a la liberación más rápidamente que los primeros, mientras que las piceas sí responden. [171] [172] Sin embargo, si la proporción de abetos a piceas es grande, la mayor capacidad de respuesta a la liberación de los primeros puede someter a las piceas a una competencia lo suficientemente severa como para anular gran parte del efecto del tratamiento de liberación. Incluso el alivio temporal de la competencia de los arbustos ha aumentado las tasas de crecimiento en altura de las piceas blancas en el noroeste de Nuevo Brunswick, lo que permite que las piceas superen a los arbustos. [173]
La preparación del terreno es cualquiera de los diversos tratamientos aplicados a un terreno con el fin de prepararlo para la siembra o la plantación. El objetivo es facilitar la regeneración de ese terreno mediante el método elegido. La preparación del terreno puede diseñarse para lograr, de forma individual o en cualquier combinación: un mejor acceso, mediante la reducción o reorganización de los bosques talados, y la mejora de los factores adversos del suelo, la vegetación u otros factores bióticos del bosque. La preparación del terreno se lleva a cabo para mejorar una o más limitaciones que de otro modo podrían frustrar los objetivos de la gestión. McKinnon et al. (2002) han preparado una valiosa bibliografía sobre los efectos de la temperatura del suelo y la preparación del terreno en las especies de árboles subalpinos y boreales . [174]
La preparación del terreno es el trabajo que se realiza antes de que se regenere un área forestal. Algunos tipos de preparación del terreno son la quema.
La quema al voleo se utiliza comúnmente para preparar sitios talados para la plantación, por ejemplo, en el centro de Columbia Británica, [175] y en la región templada de América del Norte en general. [176]
La quema prescrita se lleva a cabo principalmente para reducir el riesgo de tala y mejorar las condiciones del sitio para la regeneración; pueden generarse todos o algunos de los siguientes beneficios:
En Ontario se intentó en algunas ocasiones la quema prescrita para preparar sitios para la siembra directa, pero ninguna de las quemas fue lo suficientemente caliente como para producir un lecho de siembra adecuado sin una preparación mecánica suplementaria del sitio. [151]
Changes in soil chemical properties associated with burning include significantly increased pH, which Macadam (1987)[175] in the Sub-boreal Spruce Zone of central British Columbia found persisting more than a year after the burn. Average fuel consumption was 20 to 24 t/ha and the forest floor depth was reduced by 28% to 36%. The increases correlated well with the amounts of slash (both total and ≥7 cm diameter) consumed. The change in pH depends on the severity of the burn and the amount consumed; the increase can be as much as two units, a hundred-fold change.[177] Deficiencies of copper and iron in the foliage of white spruce on burned clearcuts in central British Columbia might be attributable to elevated pH levels.[178]
Even a broadcast slash fire in a clearcut does not give a uniform burn over the whole area. Tarrant (1954),[179] for instance, found only 4% of a 140-ha slash burn had burned severely, 47% had burned lightly, and 49% was unburned. Burning after windrowing obviously accentuates the subsequent heterogeneity.
Marked increases in exchangeable calcium also correlated with the amount of slash at least 7 cm in diameter consumed.[175] Phosphorus availability also increased, both in the forest floor and in the 0 cm to 15 cm mineral soil layer, and the increase was still evident, albeit somewhat diminished, 21 months after burning. However, in another study[180] in the same Sub-boreal Spruce Zone found that although it increased immediately after the burn, phosphorus availability had dropped to below pre-burn levels within nine months.
Nitrogen will be lost from the site by burning,[175][180][181] though concentrations in remaining forest floor were found by Macadam (1987)[175] to have increased in two of six plots, the others showing decreases. Nutrient losses may be outweighed, at least in the short term, by improved soil microclimate through the reduced thickness of forest floor where low soil temperatures are a limiting factor.
The Picea/Abies forests of the Alberta foothills are often characterized by deep accumulations of organic matter on the soil surface and cold soil temperatures, both of which make reforestation difficult and result in a general deterioration in site productivity; Endean and Johnstone (1974)[182] describe experiments to test prescribed burning as a means of seedbed preparation and site amelioration on representative clear-felled Picea/Abies areas. Results showed that, in general, prescribed burning did not reduce organic layers satisfactorily, nor did it increase soil temperature, on the sites tested. Increases in seedling establishment, survival, and growth on the burned sites were probably the result of slight reductions in the depth of the organic layer, minor increases in soil temperature, and marked improvements in the efficiency of the planting crews. Results also suggested that the process of site deterioration has not been reversed by the burning treatments applied.
Slash weight (the oven-dry weight of the entire crown and that portion of the stem < 4 inches in diameter) and size distribution are major factors influencing the forest fire hazard on harvested sites.[183] Forest managers interested in the application of prescribed burning for hazard reduction and silviculture, were shown a method for quantifying the slash load by Kiil (1968).[184] In west-central Alberta, he felled, measured, and weighed 60 white spruce, graphed (a) slash weight per merchantable unit volume against diameter at breast height (dbh), and (b) weight of fine slash (<1.27 cm) also against dbh, and produced a table of slash weight and size distribution on one acre of a hypothetical stand of white spruce. When the diameter distribution of a stand is unknown, an estimate of slash weight and size distribution can be obtained from average stand diameter, number of trees per unit area, and merchantable cubic foot volume. The sample trees in Kiil's study had full symmetrical crowns. Densely growing trees with short and often irregular crowns would probably be overestimated; open-grown trees with long crowns would probably be underestimated.
The need to provide shade for young outplants of Engelmann spruce in the high Rocky Mountains is emphasized by the U.S. Forest Service. Acceptable planting spots are defined as microsites on the north and east sides of down logs, stumps, or slash, and lying in the shadow cast by such material.[185] Where the objectives of management specify more uniform spacing, or higher densities, than obtainable from an existing distribution of shade-providing material, redistribution or importing of such material has been undertaken.
Site preparation on some sites might be done simply to facilitate access by planters, or to improve access and increase the number or distribution of microsites suitable for planting or seeding.
Wang et al. (2000)[186] determined field performance of white and black spruces eight and nine years after outplanting on boreal mixedwood sites following site preparation (Donaren disc trenching versus no trenching) in two plantation types (open versus sheltered) in southeastern Manitoba. Donaren trenching slightly reduced the mortality of black spruce but significantly increased the mortality of white spruce. Significant difference in height was found between open and sheltered plantations for black spruce but not for white spruce, and root collar diameter in sheltered plantations was significantly larger than in open plantations for black spruce but not for white spruce. Black spruce open plantation had significantly smaller volume (97 cm3) compared with black spruce sheltered (210 cm3), as well as white spruce open (175 cm3) and sheltered (229 cm3) plantations. White spruce open plantations also had smaller volume than white spruce sheltered plantations. For transplant stock, strip plantations had a significantly higher volume (329 cm3) than open plantations (204 cm3). Wang et al. (2000)[186] recommended that sheltered plantation site preparation should be used.
Up to 1970, no "sophisticated" site preparation equipment had become operational in Ontario,[187] but the need for more efficacious and versatile equipment was increasingly recognized. By this time, improvements were being made to equipment originally developed by field staff, and field testing of equipment from other sources was increasing.
According to J. Hall (1970),[187] in Ontario at least, the most widely used site preparation technique was post-harvest mechanical scarification by equipment front-mounted on a bulldozer (blade, rake, V-plow, or teeth), or dragged behind a tractor (Imsett or S.F.I. scarifier, or rolling chopper). Drag type units designed and constructed by Ontario's Department of Lands and Forests used anchor chain or tractor pads separately or in combination, or were finned steel drums or barrels of various sizes and used in sets alone or combined with tractor pad or anchor chain units.
J. Hall's (1970)[187] report on the state of site preparation in Ontario noted that blades and rakes were found to be well suited to post-cut scarification in tolerant hardwood stands for natural regeneration of yellow birch. Plows were most effective for treating dense brush prior to planting, often in conjunction with a planting machine. Scarifying teeth, e.g., Young's teeth, were sometimes used to prepare sites for planting, but their most effective use was found to be preparing sites for seeding, particularly in backlog areas carrying light brush and dense herbaceous growth. Rolling choppers found application in treating heavy brush but could be used only on stone-free soils. Finned drums were commonly used on jack pine–spruce cutovers on fresh brushy sites with a deep duff layer and heavy slash, and they needed to be teamed with a tractor pad unit to secure good distribution of the slash. The S.F.I. scarifier, after strengthening, had been "quite successful" for two years, promising trials were under way with the cone scarifier and barrel ring scarifier, and development had begun on a new flail scarifier for use on sites with shallow, rocky soils. Recognition of the need to become more effective and efficient in site preparation led the Ontario Department of Lands and Forests to adopt the policy of seeking and obtaining for field testing new equipment from Scandinavia and elsewhere that seemed to hold promise for Ontario conditions, primarily in the north. Thus, testing was begun of the Brackekultivator from Sweden and the Vako-Visko rotary furrower from Finland.
According to J. Charton and A. Peterson,[188] motormanual scarification is best suited for small restoration projects (less than 25,000 trees) or in ecologically sensitive areas such as riparian zones or areas that are prone to erosion.
According to J. Charton,[189] scarification intensity can effect first year seedling mortality and growth. Scarification should be properly applied to various site conditions to ensure that it works in a positive manner for planted seedlings. Since both fireweed and bluejoint grass were shown as soil moisture moderators, reduced scarification intensity may be beneficial to planted seedlings in the wetter areas found on the Kenai Peninsula. However, other factors such as encouraging natural regeneration to promote pre-beetle species compositions should be considered. Reforestation managers should balance response to scarification in wet areas to achieve the proper balance between planted seedling survival and growth and achieving the desired level of natural regeneration.
Site preparation treatments that create raised planting spots have commonly improved outplant performance on sites subject to low soil temperature and excess soil moisture. Mounding can certainly have a big influence on soil temperature. Draper et al. (1985),[190] for instance, documented this as well as the effect it had on root growth of outplants (Table 30).
The mounds warmed up quickest, and at soil depths of 0.5 cm and 10 cm averaged 10 and 7 °C higher, respectively, than in the control. On sunny days, daytime surface temperature maxima on the mound and organic mat reached 25 °C to 60 °C, depending on soil wetness and shading. Mounds reached mean soil temperatures of 10 °C at 10 cm depth five days after planting, but the control did not reach that temperature until fifty-eight days after planting. During the first growing season, mounds had three times as many days with a mean soil temperature greater than 10 °C than did the control microsites.
Draper et al.'s (1985)[190] mounds received five times the amount of photosynthetically active radiation (PAR) summed over all sampled microsites throughout the first growing season; the control treatment consistently received about 14% of daily background PAR, while mounds received over 70%. By November, fall frosts had reduced shading, eliminating the differential. Quite apart from its effect on temperature, incident radiation is also important photosynthetically. The average control microsite was exposed to levels of light above the compensation point for only three hours, i.e., one-quarter of the daily light period, whereas mounds received light above the compensation point for eleven hours, i.e., 86% of the same daily period. Assuming that incident light in the 100-600 μE/m2/s intensity range is the most important for photosynthesis, the mounds received over four times the total daily light energy that reached the control microsites.
With linear site preparation, orientation is sometimes dictated by topography or other considerations, but where the orientation can be chosen, it can make a significant difference. A disk-trenching experiment in the Sub-boreal Spruce Zone in interior British Columbia investigated the effect on growth of young outplants (lodgepole pine) in 13 microsite planting positions: berm, hinge, and trench; in north, south, east, and west aspects, as well as in untreated locations between the furrows.[191] Tenth-year stem volumes of trees on south, east, and west-facing microsites were significantly greater than those of trees on north-facing and untreated microsites. However, planting spot selection was seen to be more important overall than trench orientation.
In a Minnesota study, the N–S strips accumulated more snow, but the snow melted faster than on E–W strips in the first year after felling.[192] Snow-melt was faster on strips near the centre of the strip-felled area than on border strips adjoining the intact stand. The strips, 50 feet (15.24 m) wide, alternating with uncut strips 16 feet (4.88 m) wide, were felled in a Pinus resinosa stand, aged 90 to 100 years.
