Composición florística y diversidad de la regeneración leñosa del matorral en Marín, Nuevo León

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Jaime F. García*, Francisco Zavala-García*

CIENCIA UANL / AÑO 21, No.91 septiembre-octubre 2018

https://doi.org/10.29105/cienciauanl21.91-2

 

RESUMEN

Los matorrales del noreste de México son ecosistemas bajo intensa presión agropecuaria. Para evaluar la composición, la diversidad α y la regeneración leñosa. En un área de matorral con historial de pastoreo, en Marín, N. L., se establecieron ocho parcelas rectangulares de 25×10 m (250 m2), se censaron todos los individuos (d0.10 m ≥ 1 cm). Se calcularon los indicadores ecológicos de abundancia (ARi), dominancia (DRi), frecuencia (FRi), índice de valor de importancia (IVI), índice de Margalef (DMg), índice de Shannon (H ́) y se estimó la riqueza de la vegetación leñosa. Se registraron 25 especies distribuidas en 21 géneros y 15 familias. Las especies con mayores IVI fueron Z. fagara, P. laevigata y A. farnesiana con 13.22, 11.46 y 9.26%, respectivamente. El índice de Margalef (DMg) y la diversidad α registraron valores de DMg = 3.01 y H ́=2.87. La dinámica de abundancia de especies indica que cuando se incrementa el % ARi el número de especies disminuye. El alto número de individuos/ha en las clases diamétricas menores (1-3 cm) muestra que el sistema se encuentra en un estado de regeneración de individuos

Palabras clave: agropecuaria, riqueza de especies, índice de valor de importancia, diversidad.

ABSTRACT

The shrublands of northeasthern Mexico are ecosystems under an intense farming pressure. In order to evaluate composition, diversity α and woody regeneration. In an area of shrubland with grazing history in Marin, N.L., Eight rectangular parcels of 25×10 m (250 m2) were established. All individuals were counted (d0.10 m ≥ 1 cm). The Enviromental indicators of abundance (ARi), dominance (DRi), frecuency (FRi), importance value index (IVI), Margalef index (DMg), Shannon index (H ́) were calculated, and the richness of woody vegetation was estimated. The total of 25 species distributed in 21 genres and 15 families were recorded. The species with highest IVI were Z. fagara, P. laevigata and A. farnesiana with 13.22, 11.46 and 9.26%, respectively. Margalef index (DMg) and diversity α recorded values of DMg = 3.01 and H ́ = 2.87. The dynamic of affluence of species indicate when the % ARi increases, the number of species decreases. The high number of individuals /ha in the smallest diameter classes (1-3 cm) reveals that the system is located in a state of regeneration of individuals.

Keywords: Farming, richness of species, value of importance index, diversity.

En el noreste de México, una amplia extensión del área se encuentra cubierta por matorrales (aproximadamente 200,000 km2) distribuidos en los estados de Coahuila, Nuevo León, Tamaulipas y el sur de Texas (Udvary, 1975), este ecosistema está densamente poblado por árboles y arbustos, cerca de la mitad de las especies son espinosas (Heiseke y Foroughbakhch, 1985; Reid, Marroquín y Beyer-Münzel, 1990), la vegetación se caracteriza por un amplio espectro de patrones de crecimiento, diversidad en la producción de flores y frutos, y contrastantes desarrollos fonológicos (Reid, Marroquín y Beyer-Münzel, 1990). Las especies leñosas han sido utilizadas como postes para construcciones rurales, así como fuente de alimentación, combustible, textiles y como medicina tradicional (Alanís, 1981; Téllez y Foroughbakhch, 1990). Este ambiente es un importante fuente de servicios ambientales, por lo que ha sido sometida en los últimos años a diferentes actividades en beneficio del hombre, como el sobrepastoreo, la tala selectiva, la ganadería y la agricultura de temporal, lo que ha modificado la estructura y composición de especies (Foroughbakhch et al., 2009; Jiménez et al., 2012), además de acarrear como consecuencia la pérdida de calidad y la degradación del ecosistema, seguida de una reducción de la cubierta vegetal que cubre y protege el suelo (González et al., 2004). Existen estudios que describen la composición, utilización, estructura y ecología de la vegetación en el noreste de México (Heiseke y Foroughbakhch, 1985; Reid, Marroquín y Beyer-Münzel, 1990; Alanís, 1981; Téllez y Foroughbakhch, 1990; Foroughbakhch et al., 2009; Jiménez et al., 2012; González et al., 2004). Sólo el estudio de Jiménez et al. (2012), en el matorral espinoso tamaulipeco, evaluó la respuesta de este ecosistema frente a la actividad agrícola. No hay estudios en la región que permitan conocer la capacidad de regeneración de este ecosistema frente a las actividades agropecuarias. Con la meta de obtener conocimiento aplicable a la toma de decisiones para la implementación de planes de regeneración y restauración del ecosistema fue realizado el presente estudio.

La investigación tuvo como objetivos: 1) determinar los indicadores ecológicos actuales de abundancia , dominancia , frecuencia  e índice de valor de importancia (IVI); 2) índice de Margalef  ; 3) índice de Shannon (H ́); 4) determinar la dinámica de abundancia de especies de plantas en el ecosistema y 5) estimar la riqueza actual de la vegetación leñosa (≥ 1cm de diámetro).

MATERIALES Y MÉTODOS

Descripción del área de estudio

La presente investigación se desarrolló en la Facultad de Agronomía, campus Marín, km 17.5 en el municipio de Marín, Nuevo León, con una elevación de 375 msnm. Las coordenadas de ubicación son 25° 53’ latitud Norte y 100° 03’ longitud Oeste, con una temperatura promedio anual de 22°C y una precipitación anual promedio de 573 mm (García, 1973). El suelo está constituido, en su mayoría, por los tipos rendzina, castañozem, feozem y xerosol (Inegi, 1993). El área de estudio se distribuye en el campus Marín de la FA-UANL, desde 1980 el ecosistema ha sido modificado debido a que grandes áreas fueron abiertas al cultivo con fines de producción o investigación. Para evaluar la regeneración de especies leñosas, en un área de matorral, con historial de pastoreo, principalmente ganado bovino y caprino. En septiembre de 2015 se seleccionaron cuatro sitios remanentes de matorral, de un total de cinco, que representan 80% del área de estudio. Cada sitio distribuido en un área aproximada de 2350 m2 (DE ± 129.7m). Para determinar el área mínima de muestreo se establecieron al azar tres tamaños de parcela, 10×10, 10×25 y 10×40 m, con dos repeticiones por tamaño. Se registraron más especies en las parcelas 10×25 y 10×40 m, S =22, la forma rectangular de las parcelas se utilizó debido a la facilidad de establecimiento y medición en vegetación densa. Posteriormente, en cada uno de los cuatro sitios de muestreo se establecieron al azar dos parcelas rectangulares de 250 m2 (10×25 m), a una distancia mínima de 50 m entre ellas, dos más fueron ubicadas en terreno de lomerío en suelo pedregoso, las seis restantes presentaban similitud en sus características fisiográficas con pendiente < 5%.

Toma de datos

En los sitios de muestreo se realizó un censo de todas las especies leñosas, midiéndoles la altura total (h) y diámetro (d0.10). La medición del diámetro se efectuó a 0.10 m sobre la base del suelo, ya que es una medida estándar empleada para la regeneración de especies leñosas (Alanís et al., 2008; Jiménez et al., 2009). Se evaluaron los individuos con un diámetro d0.10 ≥1 cm, y a partir de los datos obtenidos en las parcelas de muestreo, utilizando la metodología descrita por Jiménez et al. (2012), por especie, se determinó la abundancia, de acuerdo al número de árboles, su dominancia, en función del área basal, y su frecuencia con base en su existencia.

Análisis de los datos

Los resultados de las variables estudiadas se utilizaron para obtener un valor ponderado a nivel de taxón denominado índice de valor de importancia (IVI), que adquiere valores porcentuales en una escala del 0 al 100 (Mostacedo y Fredericksen, 2000).

Abundancia 

Para estimar la abundancia se utilizó la siguiente ecuación:

Donde  es la abundancia absoluta,  la abundancia relativa de la especie i respecto a la abundancia total,  es el número de individuos de la especie i y S la superficie de muestreo (ha).

 

Dominancia  

La dominancia relativa y absoluta se evaluó mediante las siguientes formulas:

Donde  es la dominancia absoluta,  la dominancia relativa de la especie i respecto a la abundancia total, Ab el área de copa de la especie i y S la superficie (ha).

 

Frecuencia  

La frecuencia relativa y absoluta se obtuvo con la siguiente ecuación:

Donde  es la frecuencia absoluta,  la frecuencia relativa de la especie i, con respecto a la frecuencia total;  es el número de sitios en la que está presente la especie  y NS el número total de sitios de muestreo.

 

Índice de valor de importancia (IVI)

El índice de valor de importancia (IVI) se define como:

 

Riqueza de especies

Para evaluar la riqueza de especies se utilizó el índice de Margalef  mediante la siguiente ecuación:

 

Diversidad alfa

Para la diversidad alfa (α) se utilizó el índice de Shannon-Wiener (H ́), mediante las ecuaciones:

Donde S es el número de especies presentes, N el número total de individuos,  el número de individuos de la especie i y  la proporción de individuos de la especie i respecto al total de individuos (es decir la abundancia relativa de la especie i).

 

Dinámica de la abundancia relativa de las especies

Para determinar la dinámica de abundancia relativa de especies  los % de la abundancia relativa fueron divididos en cinco clases. >0-2, >2-4, >4-6, >6-8 y >8- 10 y correlacionados con el número de especies.

 

Riqueza actual de la vegetación leñosa (≥1 cm de diámetro)

Un análisis de regresión lineal con ANOVA (0.05) fue realizado para determinar si la pendiente b1 difirió de 0, y establecer la relación entre las clases diamétricas  expresadas en centímetros y clasificadas en seis categorías. >1-3, > 3-4, >4-5, >5-7, >7-11 y >11, con la densidad de plantas D = (N/ha).

 

RESULTADOS

En el área evaluada se registraron quince familias, 21 géneros y 25 especies. Fabaceae y Mimosaceae son las familias que registraron más especies con cinco y cuatro, respectivamente; seguidas de Boraginaceae, Ulmaceae y Rhamnaceae con dos especies; para las familias restantes sólo se registró una especie (tabla I). Las especies son predominantes en matorrales del Noreste de México (Jurado et al., 2006).

 

Valores de importancia

Abundancia. De acuerdo al número de individuos por hectárea, cuatro especies fueron las más abundantes, Zanthoxylum fagara (Rutacea) con 478 individuos por hectárea (N/ha), seguida por Prosopis laevigata (Fabaceae) con 255 N/ha, Acacia amentacea (Mimosaceae) con 216 N/ha y Acacia farnesiana (Mimosaceae) con 200 N/ ha (tabla II). La presencia de estas especies ha sido reportada por Jiménez et al. (2012) y Mora et al. (2013), en matorrales del NE. La abundancia de estas especies en el área de estudio sugiere que pueden ser indicadoras de la regeneración en la fase temprana de la sucesión.

Dominancia. Las especies dominantes pertenecen a las familias Fabaceae, Rutaceae y Mimosaceae. Con 2.56 m2/ha de cobertura de copa; P. laevigata es la especie más dominante, le sigue Z. fagara con 2.19 m2/ ha y A. amentacea con 2.01 m2/ha (tabla II). Los 13.96 m2/ha de la cobertura del área de estudio representan 0.140% de la cobertura total, lo que indica una fase temprana de regeneración de plantas leñosas.

Frecuencia. Las especies con mayor frecuencia fueron Z. fagara, P. laevigata y A. farnesiana, presentes en las ocho parcelas evaluadas, con 48.4% de frecuencia relativa; la especie inmediata inferior es A. amentacea con 5.70% de frecuencia relativa. Las especies menos frecuentes son Y. filifera, E. ebano, A. berlandieri y E. anacua presentes en tres de los ocho sitios de muestreo (tabla II).

Índice de valores de importancia (IVI). El mayor peso ecológico, con un IVI de 13.22% lo tuvo Z. fagara, le siguen P. laevigata y A. amentacea con 11.46 y 9.26% de IVI, respectivamente. Las especies con menor peso ecológico fueron Y. filifera y E. ebano con 0.63 y 1.9 de IVI (tabla II), el género con mayor peso ecológico fue Acacia, con 21.7% de IVI. Los resultados muestran que 32% de las especies registradas concentran 64.6% de valor de importancia ecológica del área, mientras que Jiménez et al. (2012) mencionan que 21% de las especies registradas concentran 62% de IVI. En contraste, los resultados de Mora et al. (2013) muestran que 61% de las especies registradas concentran 66% del valor de importancia. Al contrastar los resultados del presente estudio con los obtenidos por Alanís et al. (2008) en un ecosistema bajo actividades pecuarias, y Jiménez et al. (2009; 2012), en matorrales con historiales de actividades de matarasa y agrícola, se encontraron diferencias en los indicadores ecológicos y el valor de importancia, resalta A. amentacea presente en los cuatro ecosistemas.

Riqueza de especies. En los ocho sitios de muestreo se encontró un total de 25 especies, lo que representa la riqueza específica. El índice de biodiversidad de Margalef  tuvo un valor de 3.01 que, comparado con otros estudios en distintos tipos de vegetación (Alanís et al. (2010a; 2010b), Canizales et al. (2009), Villavicencio et al. (2005)), indica una riqueza que pudiera estar relacionada con un grado medio de disturbio del área.

Diversidad alfa. El índice de Shannon-Weaver de diversidad alfa fue de H ́=2.87. Lo que índica relativa mayor diversidad, contrastado con lo reportado por Alanís et al. (2008), Jiménez et al. (2009), Alanís et al. (2010a; 2010b), Canizales et al. (2009), y Mora-Donjuán et al. (2014), quienes estudiaron la composición y diversidad vegetal de matorrales con diferentes historiales.

Dinámica de abundancia relativa de las especies. El porcentaje de abundancia relativa fue negativamente correlacionado con el número de especies (R2= -0.95). El patrón del % de abundancia relativa de las especies presentó un alto número de especies con un bajo porcentaje de abundancia relativa (0-2%), posteriormente aumenta >2, mientras el número de especies disminuye (figura 1). Una tendencia similar fue registrada por Jiménez et al. (2012), quienes evaluaron la regeneración leñosa de un matorral con historial agrícola.

 

Riqueza actual de la vegetación leñosa (≥ 1cm de diámetro)

Las clases diamétricas fueron negativamente asociadas a la densidad de plantas (F= 13.1, p <0.02, R2= 0.76). La figura 2 muestra que conforme se incrementa la clase diamétrica, disminuye la densidad de plantas, se observa además la dominancia de la clase diamétrica más pequeña (1-3 cm) con 1309 N/ha. Seguida de la clase 3-4 cm de diámetro que presentaron 693 N/ha. Ambas clases representan 71.5%. El alto número de individuos/ha en las clases diamétricas menores sugiere un estado activo de regeneración del sistema. Similar tendencia fue reportada por Jiménez et al. (2012) y Alanís et al. (2010), en ambos ecosistemas se registró una gran cantidad de individuos de porte bajo y pocos individuos con diámetros > 7cm.

 

CONCLUSIONES

Los resultados de la presente investigación muestran: 1) una riqueza de especies S =25, valor asociado a la capacidad de regeneración del matorral; 2) Z. fagara es la especie que muestra mayor valor de importancia en el ecosistema con 13.22%; 3) el índice de biodiversidad de Margalef y el índice de diversidad alfa presentan valores asociados a diversidad y riqueza media de especies; 4) un estado de regeneración activo del ecosistema causado por la abundancia de individuos con una baja abundancia relativa de 0-2%; 4) la dominancia de individuos en las clases diamétricas menores (1-3 cm) indica que el sistema se encuentra en un estado dinámico de regeneración de individuos.

La información generada en la presente investigación pudiera utilizarse para elaborar programas de manejo, restauración y rehabilitación de ecosistemas (matorrales) del noreste de México, en el contexto de ecosistemas alterados por actividades agropecuarias. Los manejadores de ecosistemas deberán considerar la promoción del reclutamiento de plantas mediante la intensificación de activaciones tales como la conservación del suelo.

AGRADECIMIENTOS

A la FA-UANL, por las facilidades otorgadas para el desarrollo de la presente investigación. A Juan Ibarra por su ayuda en el trabajo de campo.

* Universidad Autónoma de Nuevo León

Contacto: jaimefgarcia@hotmail.com

 

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