Ecofisiología del decaimiento de la encina como respuesta a estreses bióticos y abióticosIdentificación de daños previsuales y su integración en diagnósticos basados en sensores

Abstract

Uno de los principales problemas que enfrenta la gestión forestal en la actualidad es el decaimiento forestal. Existen numerosos ecosistemas en el mundo que enfrentan problemas relacionados con estreses bióticos y abióticos con interacciones complejas entre ellos y el medio ambiente. En las últimas décadas, este problema global también ha afectado a los sistemas forestales en todo el mundo y también en Europa con el decaimiento de los Quercus spp. En España ha afectado especialmente a las zonas de dehesa. Este ecosistema es un sistema agrosilvopastoral de gran importancia socioeconómica y ecológica en las zonas rurales del suroeste de la Península Ibérica. La principal especie arbórea del sistema es la encina, que juega un papel muy importante dentro del mismo como elemento productivo para la alimentación del cerdo ibérico, protección del suelo y como creador de microhábitats generadores de biodiversidad. En la dehesa, el decaimiento de la encina desde aparición en los años 80 ha generado la muerte de multitud de árboles y el decaimiento de innumerables zonas junto con otros factores que contribuyen a su dispersión y severidad (falta de regeneración de los árboles , prácticas inadecuadas de silvicultura y ganadería, uso agronómico intensivo del suelo...). Desde la aparición del decaimiento del encinar en las dehesas del suroeste de la Península Ibérica, se señaló al oomiceto Phytophthora cinnamomi Rands como el principal causante de la muerte del arbolado. Este oomiceto provoca la mortalidad de muchas especies de árboles en todo el mundo, incluidas las encinas, debido a la pudrición radicular. Esta enfermedad provoca diversos síntomas en la parte aéreas de los árboles, como defoliación, clorosis, cancros, brotaciones adventicias en el tronco y eventualmente, la muerte del árbol, en un proceso de decaimiento crónico o repentino. Sin embargo, estos síntomas visuales aparecen cuando la enfermedad ya se encuentra en un nivel avanzado de infección del huésped, lo que dificulta la aplicación de medidas de control y prevención en esta etapa avanzada de la enfermedad. Se ha estudiado el proceso de infección y el efecto en el comportamiento y muerte de las plantas, enfocándose en buscar alternativas de manejo integral que puedan controlar la expansión del oomiceto. Pero esto se complica por la gran cantidad de factores que interfieren con el efecto de la enfermedad. Por ello, el conocimiento del efecto fisiológico que provoca en la encina es de vital importancia. Si bien quedó demostrada la importancia de la detección temprana de la enfermedad, el conocimiento de la fisiología de la infección en árboles adultos es un gran desafío, permitiendo la expansión del diagnóstico de árboles adultos en grandes áreas. Por este motivo, entender la fisiología en las diferentes fases de la infección para poder relacionarla con las técnicas de teledetección es crucial. El trabajo de esta tesis doctoral se centra en la fisiología del decaimiento de la encina para relacionarla con las variables microambientales, diferenciar patrones de comportamiento ante diferentes situaciones climáticas y su relación con variables de teledetección, con el objetivo de modelar y extender el diagnóstico a grandes áreas con menor esfuerzo de muestreo. El desarrollo de esta investigación se divide en 7 capítulos. El primer capítulo se centra en el marco teórico que rodea la tesis doctoral y sus objetivos principales y específicos. En el segundo capítulo se estudia la influencia de la biodiversidad de microorganismos antagonistas benéficos (T-complex) con Phytophthora cinnamomi sobre la fisiología de plántulas de encina de dos orígenes con diferente tolerancia a la infección ensayadas previamente, al mismo tiempo que en dos niveles. de riego. En este capítulo vemos cómo el efecto de Trichoderma spp. Se comporta de manera diferente según el ecotipo del huésped. Esto nuevamente se refleja en la fisiología de la planta, donde la inoculación con T-compex mejora la actividad fisiológica en ambos ecotipos pero más en uno que en otro, provocando un aumento de materia orgánica. El aumento de materia orgánica en raíces finas también cambia la resistencia intrínseca del ecotipo a Phytophthora cinnamomi. En el tercer capítulo de esta tesis se estudia la respuesta fisiológica de dos grupos de encinas en dehesa, uno sintomático de infección por Phytophthora cinnamomi y otro no sintomático, durante tres años en tres momentos de diferente estrés hídrico: al inicio del estrés, en el momento de máximo estrés, y otro en el momento de recuperación. Vemos como las mayores diferencias fisiológicas de la planta se encuentran en el momento de inicio del estrés y en el momento de máximo estrés, mientras que en el momento de la recuperación, el estado fisiológico de la planta es similar para individuos sintomáticos y no sintomáticos. Las variables que mejor discriminaron árboles sintomáticos de no sintomáticos fueron la fotosíntesis, la conductancia estomática y la eficiencia en el uso del agua, y el período que mostró mayores diferencias fue el inicio del estrés (mayo-junio). La movilidad del agua en el xilema de la planta disminuyó durante los tres años de estudio para las plantas sintomáticas, relacionándose negativamente con las medidas fisiológicas. En el cuarto capítulo, se estudia el comportamiento del flujo de savia con el mismo diseño experimental que en el tercer capítulo. El flujo de savia de las encinas afectadas no muestra variaciones en el patrón diario para los períodos de preestrés, mientras que estas diferencias se vuelven latentes en el período de estrés al mismo tiempo que avanza el momento de ocurrencia del pico de velocidad máxima de flujo de savia. Los árboles asintomáticos son capaces de controlar mejor su actividad estomática que los árboles sintomáticos y así reducir el flujo de savia en momentos de mayor estrés. Las variables microclimáticas que mayor relación han mostrado han sido la temperatura media, el déficit de presión de vapor y la humedad relativa. En el quinto capítulo se integran los resultados de los capítulos anteriores para relacionar la respuesta de árboles sintomáticos y no sintomáticos con su respuesta espectral con el fin de validar la eficacia de la fotogrametría multiespectral UAV. En este capítulo, utilizamos una segmentación de dosel semidirigida con un Modelo de Altura de Dosel (CHM) para delimitar correctamente las copas y así relacionarlas con su estado fisiológico proporcionado por una clasificación de conglomerados. En esta relación, los índices espectrales que mejor funcionaron fueron Greenness Ratio (GRVI, P=0.0215) y NDVI * índice de ajuste térmico (NXT, P=0.0496). Esto se aplicó al resto de copas que no estaban categorizadas fisiológicamente, y se logró generar una clasificación de copas y generar un mapa completo categorizando las copas de los robles una por una. El capítulo seis muestra la discusión general de esta tesis doctoral, explicando el desarrollo de la línea de trabajo seguida durante la misma. El séptimo capítulo presenta las conclusiones de este trabajo. El desarrollo de la enfermedad causada por Phytophthora cinnamomi provoca diferentes respuestas en la planta con relación directa con variables bioclimáticas y de biodiversidad del suelo. La clasificación entre árboles sintomáticos y no sintomáticos muestra su mayor divergencia al inicio del estrés, cuando la disponibilidad de agua aún no está severamente limitada. Todo esto, con el uso correcto de los datos y los períodos de medición, hace posible la clasificación mediante teledetección de alta resolución, aportando poderosas herramientas para identificar con precisión los árboles afectados en etapas tempranas de desarrollo de la pudrición de la raíz.