El Uso Del Agua y la Eficiencia del Uso del Agua en las

El Uso Del Agua y la Eficiencia del Uso del Agua en las

El Uso Del Agua y la Eficiencia del Uso del Agua en las Plantaciones de Eucaliptos de Rápido Crecimiento
Rob Hubbard
USDA Forest Service
Rocky Mountain Research Station
Ecophysiological and genomic tools for
assessing water use, WUE and
resistance to drought of fast growing
plantations
Jan 19, 2015
Concepcion , Chile
Fundamentos:
•  Las plantaciones de
eucalipto están
expandiendo en áreas de
cultivo marginales
•  Equilibrio entre la
fotosíntesis y la
transpiración del bosque
determinará el éxito
•  Necesita experimentos /
datos que cuantificar los
controles Esquema:
Uso del agua y uso eficiente del agua (WUE)
Nivel de Bosque
•  Efectos de la disponibilidad de agua y la productividad del sitio
Nivel de Arbol
•  Efectos de tamaño del árbol
Efectos del stocking
•  interacciones con la genética
Tolerancia a la sequía
•  Mecanismo de estres hídrico
•  La cuantificación de las diferencias entre los especies/clones Uso del Agua WUE
-Nivel de Bosque
•  BEPP Brazil
•  2 sitios
•  2 tratamientos –
De riego y de secano
•  Uso del Aqua e
WUE?
Uso del Agua e WUE
-Nivel de Bosque
Veracel 300
Average Monthly Water Use (mm)
Average Monthly Water Use (mm)
Aracruz irrigated 250
200
150
100
50
1
2
3
4
5
6
7
Month
8
9
10
11
12
Bosques de regadío:
250
Más aqua
Más crecimiento
200
150
100
8
9
10
11
12
Month
WUE Similar
Hubbard et al. FEM 2010
Uso del Agua e WUE
-Nivel de Arbol
•  Uso del agua y WUE en
Nivel de Bosque =
Promedio de todos los
árboles
•  Son árboles más grandes
menos eficientes que los
árboles pequeños?
Uso de Agua y WUE
-Nivel de Arbol
•  Sapflow de Arboles
individuales en el sitio
BEPP
•  Arboles Pequeños contra
Arboles Grandes:
–  Uso de Agua, Crecimiento,
y WUE
BEPP Study
Uso de Agua Arboles Grandes vs Pequeños
•  Arboles grandes crecieron
más rápido y utilizaron más
agua que los árboles
pequeños en regadío y
secano.
•  Aracruz:
Árboles más pequeños 20% del crecimiento
30% el uso del agua
Árboles más grandes –
50% del crecimiento
30% el uso del agua
Otto , Hubbard and Binkley, Forestry Ecology and
Management 2014
WUE
-Nivel de Arbol
• Los árboles grandes:
Aracruz Rainfed
Aracruz Irrigated
Eunapolis Rainfed
Eunapolis Irrigated
•  Menos agua por
unidad de
crecimiento que los
árboles pequeños
• WUE aumentó
exponencialmente
con el tamaño del
árbol en regadío y
secano
Otto et al., Forestry Ecology and Management 2014
Implicaciones
•  Densidades de plantacion más altas (stocking)
produciran más variación en el tamaño del árbol y
pueden conducir a reducciones de WUE y
aumentar el estrés por sequía.
•  Raleos en masas heterogéneas podrian ayudar a
equilibrar el crecimiento del bosque y el uso del
agua.
TECHS: Programa Cooperativo de Eucalyptus Clone tolerancia
al estrés e hidruro térmica
E.grandis x camaldulensis
3
2949 trees ha-1
1424 trees ha-1
1028 trees ha-1
7
E.urophylla
591 trees ha-1
9
E.grandis x urophylla 2
1
E.urophylla x grandis 1
¿Cómo influye el espaciamiento en WUE
600 trees ha-1
1000 trees ha-1
1500 trees ha-1
3000 trees ha-1
Saw timber
Pulp and furniture
Energy and pulp
Charcoal and energy
Diseño Experimental
E.grandis x camaldulensis
3,4 m2 planta-1= 2949 plantas ha -1
2949 trees ha-1
1424 trees ha-1
1028 trees ha-1
E.urophylla
591 trees ha-1
7,0 m2 planta-1 = 1424 plantas ha -1
9,7 m2 planta-1 = 1028 plantas ha -1
E.grandis x urophylla 2
16,9 m2 planta-1 = 591 plantas ha -1
E.urophylla x grandis 1
Transpiración
Dry season (apr-sep)
700
1200
600
500
1000
400
300
200
Precip.: 270 mm
100
0
0
500
Total 6 months transpiration (mm)
800
1000 1500 2000 2500 3000 3500
Stocking (trees ha-1)
Wet season (oct-mar)
Transpiration (mm)
Total 6 months transpiration (mm)
800
800
600
400
700
200
600
500
Precip.: 910 mm
0
400
0
300
200
100
Precip.: 640 mm
Cenibra
Copener
IP22
0
0
500
1000 1500 2000 2500 3000 3500
Stocking (trees ha -1)
Urograndis
Grancam
Urophylla
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Stocking (trees ha-1)
Aumenta la transpiración con stocking
Biomasa Producida
18
Dry season (apr-sep)
80
14
12
70
10
8
60
6
4
2
0
0
500
1000 1500 2000 2500 3000 3500
Stocking (trees ha -1)
18
Wet season (oct-mar)
Biomass acumulation (t ha -1)
16
Biomass (t ha -1)
Biomass acumulation (t ha -1)
16
50
40
30
20
Urograndis
14
Grancam
10
12
10
Urophylla
0
8
0
6
1000
2000
Stocking (trees ha-1)
3000
4
2
Incrementos de biomasa con stocking
0
0
500
1000 1500 2000 2500 3000 3500
Stocking (trees ha-1)
4
4
3
3
WUE (g L-1)
WUE (g L-1)
WUE
2
1
Urograndis
Grancam
a
a
2
b
1
Urophylla
0
0
1000
2000
Stocking (trees ha-1)
3000
0
Urograndis
Urophylla
Grancam
No hay cambios en la eficiencia del uso del agua entre
stockings, pero si entre los clones
Implicaciones
2) Genética como una herramienta para:
Mejorar el crecimiento sin aumentar el consumo de agua
60
+ 45% biomasa
900
a
800
Biomass (t ha-1)
b
b
40
30
20
Transpiration (mm)
50
ningún aumento en
la transpiración
a
a
700
b
600
500
400
300
200
10
100
0
0
Urograndis
Grancam
Urophylla
Urograndis
Grancam
Urophylla
Implicaciones
2) Genética como una herramienta para:
Reducir el consumo de agua sin necesidad de cambiar el
crecimiento de madera
60
900
50
No change in
biomass
b
b
40
30
20
800
Transpiration (mm)
a
Biomass (t ha-1)
-16% in
transpiration
a
a
700
b
600
500
400
300
200
10
100
0
0
Urograndis
Grancam
Urophylla
Urograndis
Grancam
Urophylla
Tolerancia a la Sequia: Pérdida de agua en
comparación con la ganancia de carbono
•  La pérdida de agua es una
consecuencia inevitable de
la fotosíntesis.
•  Muchos estudios reportan
los vínculos entre el sistema
hidráulico de las plantas y
la fotosíntesis (e.g. Hubbard et
al., 2001).
•  Transporte del agua en
árboles establece límites
fundamentales sobre la
fijación de carbono.
Movimiento del Agua en Árboles
-The Cohesion-Tension Theory
Las paredes celulares =ran agua por capilaridad •  Los estomas abiertos para
la fotosíntesis
•  El agua se mueve desde el
suelo a lo largo de la hoja
de gradiente de presión
•  Columna de agua bajo
tensión (presión negativa)
•  Cuerda hidráulica bajo
tension se estira
© 2013 Nature Educa=on El suelo re=ene el agua por capilaridad Estrés por Sequía
•  A medida que el suelo se seca, o se incrementa el
VPD, la tensión del xilema se hace más negativa y
la cuerda se estira.
•  Umbral de cavitación = tensión a la cual el aire de
las celulas que rodean el xilema funcional es
succionado creando cavitacion.
•  Sobre este nivel la cuerda se rompe y disminuye la
conductividad
•  Especies / clones difieren en umbral de cavitación
Drought Condi=ons ¿Pueden estas herramientas pueden usar para seleccionar
plantas de Eucalyptus para tolerancia a la sequía?
Para TECHS y EUCAHYDRO:
Hypothesis:
Drought Tolerant = Lower P50 and TLP
Non Drought Tolerant = Higher P50 and TLP
Drought tolerant Drought intolerant Conclusiones
•  El aumento de la disponibilidad de agua en un mayor
crecimiento y el uso del agua; WUE similares.
•  Los árboles grandes son tienen mayor WUE que
árboles pequeños, independientemente de la
disponibilidad de agua
•  Alta densidad del rodal (stocking) aumentan el uso
del agua, y la genética puede mitigar el uso de agua.
•  Curvas de vulnerabilidad y PV definen tolerancia a la
sequía y pueden resultar útiles en la selección de
genotipos.
Muchas Gracias! Preguntas?