Karen Peña-Rojas

Mesophyll conductance to CO2 and leaf morphological characteristics under drought stress during Quercus ilex L. resprouting

Abstract• Quercus ilex L., the dominant species in Mediterranean forests and one with a great capacity for resprouting after disturbances, is threatened by the expected increase in fire frequency and drought associated with climate change.• The aim of this study was to determine the contribution of photosynthesis limitants, especially mesophyll conductance (gmes) during this species’ resprouting and under summer drought.• Resprouts showed 5.3-fold increased gmes and 3.8-fold increased stomatal conductance (gs) at mid-day with respect to leaves of undisturbed individuals. With increased drought, structural changes (decreased density and increased thickness) in resprouts contributed to the observed higher photosynthesis and increased gmes. However, gmes only partially depended on leaf structure, and was also under physiological control. Resprouts also showed lower non-stomatal limitations (around 50% higher carboxylation velocity (Vc,max) and capacity for ribulose-1,5-bisphosphate regeneration (Jmax)). A significant contribution of gmes to leaf carbon isotope discrimination values was observed.• gmes exhibits a dominant role in photosynthesis limitation in Q. ilex and is regulated by factors other than morphology. During resprouting after disturbances, greater capacity to withstand drought, as evidenced by higher gmes, gs and lower non-stomatal limitants, enables increased photosynthesis and rapid growth.Résumé• Quercus ilex L., l’espèce dominante dans les forêts méditerranéennes qui a une grande capacité de rejets après des perturbations, est menacée par l’augmentation prévue de la fréquence des incendies et de la sécheresse associées au changement climatique.• Le but de cette étude était de déterminer, chez cette espèce, la contribution des limitations de la photosynthèse, en particulier de la conductance du mésophylle (gmes) au cours de la repousse et sous sécheresse estivale.• Les feuilles des rejets ont présenté une conductance mésophylienne (gmes) 5,3 fois plus élevée et une conductance stomatique (gs) à midi 3,8 fois plus élevée par rapport aux feuilles d’arbres non perturbés. Avec l’accroissement de la sécheresse, les changements de structures (diminution de la densité et épaisseur accrue) dans les rejets ont contribué à augmenter la photosynthèse et à accroître gmes. Toutefois, gmes dépendait partiellement de la structure des feuilles, et était également sous contrôle physiologique. Les rejets ont aussi montré une abscence de limitation stomatique (vitesse de carboxylation (Vc,max) environ 50% plus élevée et une capacité de régénération pour le ribulose-1,5-bisphosphate (Jmax). Une contribution significative de gmes à la discrimination isotopique du carbone dans les feuille a été observée.• La conductance mésophylienne (gmes) a présenté un rôle dominant dans la limitation de la photosynthèse chez Q. ilex et est régulée par des facteurs autres que la morphologie. Au cours de la repousse après des perturbations, une plus grande capacité à résister à la sécheresse, mise en évidence par une gmes et une gs plus élevées, et une diminution des limitations non stomatiques, permettent une augmentation de la photosynthèse et une croissance rapide.

Allometric above-belowground biomass equations for Nothofagus pumilio (Poepp. & Endl.) natural regeneration in the Chilean Patagonia

Abstract• In the present study, allometric biomass equations were developed for Nothofagus pumilio natural regeneration relating foliage, stem and branches (aboveground), roots (belowground), and total biomass to basal diameter and total height, based on destructive measurements of 390 naturally regenerated seedlings and saplings.• Basal diameter was the most important independent variable in all equations and accounted for more than 88% of the variability of the different biomass components. The addition of height as a second independent variable slightly improved the predictions.• The best-fit biomass components equations that were based on combinations of basal diameter and height as independent variables had adjusted R2 values between 0.80 and 0.95 and a mean percent standard error between 21.3% and 26.6%.• Based on the best-fit biomass equations and the natural regeneration development in a 14-years chronosequence in forests managed under shelterwood cuts, the total biomass varied from 0.9 Mg ha−1 (0.5 Mg ha−1 above and 0.4 Mg ha−1 belowground) for the primary forest, before the shelterwood cuts, to 19.5 Mg ha−1 (13.6 Mg ha−1 above and 5.9 Mg ha−1 belowground) 14 years after the seed cut. In the same period, carbon storage varied, from 0.5 Mg ha−1 to 9.8 Mg ha−1.Résumé• Dans la présente étude, des équations allométriques ont été élaborées pour prédire la biomasse du feuillage, des tiges, des branches et des racines, ainsi que de la biomasse totale, à partir du diamètre à la base et de la hauteur totale dans une régénération naturelle de Nothofagus pumilio. Des mesures destructives ont été réalisées sur 390 plants régénérés naturellement et de jeunes arbres.• Le diamètre à la base était la plus importante variable indépendante dans toutes les équations et représentait plus de 88 % de la variabilité des différentes composantes de la biomasse. L’ajout de la hauteur en tant que deuxième variable indépendante, a légèrement amélioré les prédictions.• Le meilleur ajustement des équations des composantes de la biomasse, fondées sur des combinaisons du diamètre à la base et de la hauteur comme variables indépendantes, a produit des valeurs de R2 comprises entre 0,80 et 0,95 et un pourcentage moyen d’erreur standard compris entre 21,3 % et 26,6 %.• En utilisant le meilleur ajustement des équations de biomasse, nous avons établi dans le cas d’une régénération naturelle étudiée à travers une chronoséquence de 14 années dans des forêts gérées en coupes d’abri, que l’accroissement en biomasse totale a varié entre 0,9 Mg ha−1 (0,5 pour les parties aériennes et 0,4 pour les racines) pour la forêt primaire, avant les coupes d’abri, et 19,5 Mg ha−1 (13,6 et 5,9, respectivement) 14 ans après la coupe d’ensemencement. Dans la même période, le stockage du carbone est passé de 0,5 à 9,8 Mg ha−1.

Effect of shading and fertilisation on the development of container-grown Nothofagus glauca seedlings, a threatened species from central Chile

Nothofagus glauca is an endemic tree of the Mediterranean zone of Chile and is a threatened species. Currently, available information for the propagation and nursery cultivation of this species is conspicuously lacking. This study examined the effect of four levels of shade (18%, 35%, 65% and 80% with Raschel® plastic net) and four rates of slow-release fertiliser (2.5, 5, 7.5, and 10 g l−1 of Basacote® Plus 9M) on container-grown seedlings after one growing season. Growth was significantly affected by shade and fertilisation. Seedlings grown under 18% or 35% shade were larger in diameter and had more roots than those grown under 80% shade and fertilisation with 2.5–5 g l−1 of media were smaller than those fertilised with 7.5–10 g l−1.

Evaluación de la sustentabilidad de los bosques de Araucaria araucana: Producción, colecta y consumo de piñones

espanolAraucaria araucana, especie longeva, de lento crecimiento y presente desde la Era Mesozoica. En Chile habita en las cordilleras de los Andes y Nahuelbuta. La explotacion maderera y los incendios han reducido considerablemente la superficie de estos bosques. En la actualidad esta prohibida su corta, y se encuentra declarada como especie vulnerable y Monumento Natural, pero no se ha frenado su degradacion. El gran peligro que corren estos bosques en la actualidad es la excesiva cosecha de pinones y sobrecarga animal, que han ido creciendo con el aumento poblacional y valoracion economica del pinon. Basado en lo anterior el objetivo, es evaluar la produccion de conos, depredacion pinones y regeneracion, en cuatro localidades de la comuna de Lonquimay, monitoreando parcelas permanentes y pinones marcados. Se contabilizo la produccion de conos y participacion, la colecta y consumo de pinones, y la regeneracion de araucaria. La produccion de conos es heterogenea y sincronica entre las localidades. Existe una fuerte recoleccion y consumo de pinones, relacionada a la densidad poblacional. La regeneracion de araucaria esta relacionada con los niveles de recoleccion y consumo. Actualmente, no hay mecanismos que permitan regular la cosecha y depredacion de pinones, en funcion de la produccion. EnglishAraucaria araucana, long-lived species, slow growing and present from the Mesozoic Era. In Chile, inhabits the mountain ranges of the Andes and Nahuelbuta. Logging and fires have reduced significantly the area of these forests. It is currently forbidden to cut, and is declared as a vulnerable species and Natural Monument, but it has slowed its degradation. The great danger to these forests today is the excessive harvest of pine nuts and animal overload, which have been growing with population growth and economic valuation of the pinion. Based on the above, the objective is to evaluate the production of cones, pine nuts predation and regeneration, in four localities of the municipality of Lonquimay, monitoring permanent plots and marked sprockets. It was counted cone production and participation, the collection and consumption of pine nuts, and the regeneration of Araucaria. Cone production is heterogeneous and synchronous between locations. There is a strong collection and consumption of nuts, related to population density. The regeneration of Araucaria is related to the collection and consumption levels. Currently, there are not mechanisms to regulate the harvest and predation of pine nuts, depending on production.

The physiological and growth response of Acacia caven under water stress and the application of different levels of biosolids

Acacia caven (Mol.) Mol. (Leguminosae), generally known as “espino,” is one of the most common tree species in the Mediterranean region of Chile. This species grows in nutritionally poor soils with low water availability during the summer, so it is very difficult for new seedlings to become established. To investigate the effects of water restriction and the potential benefit of the application of biosolids (sludge bio-dried to 25% moisture) on the growth of the plant, a completely random, two x three factorial design was carried out in controlled nursery conditions under two irrigation regimes (well-watered plants and controlled water restriction) and three biosolid application rates (0:100, 10:90 and 20:80) in a clay substrate. Physiological evaluations (predawn water potential, photosynthesis and gas exchange) were performed at representative times along the water restriction gradients and supplemented with measurements of growth and biomass distribution. Once plants entered the water restriction phase, those in the biosolid-treated substrate exhibited better hydration compared to plants in the untreated substrate. This was attributed to the increased organic matter content as well as to changes in the textural characteristics of the original substrate that increased its capacity to deliver water to the plants. Additionally, the application of biosolids promoted shoot and leaf growth in well-watered plants, increasing the shoot:root ratio, which could be a disadvantage under water stress. Acacia c aven (Mol.) Mol. (Leguminosae), generalmente conocido como “espino”, es una de las especies arboreas mas comunes en la region mediterranea de Chile. Esta especie crece en suelos nutricionalmente pobres y con una baja disponibilidad hidrica estival, que dificulta el proceso de establecimiento de nuevas plantulas. Para investigar los efectos de la restriccion hidrica y el potencial benefico de la aplicacion de biosolidos (biosolido-seco a 25% de humedad) en el crecimiento de la planta, se establecio un ensayo con un diseno bifactorial completamente al azar en vivero bajo condiciones controladas. Se aplicaron dos tipos de riego (plantas bien regadas y restriccion hidrica controlada) y tres dosis de aplicacion de biosolidos en un sustrato arcilloso (0:100, 10:90 y 20:80). La evaluacion fisiologica (potencial hidrico a pre-alba, fotosintesis e intercambio gaseoso) fue realizada en momentos representativos del gradiente de restriccion hidrica, y fue complementada con mediciones de crecimiento y distribucion de biomasa. Cuando las plantas entraron en la fase de restriccion hidrica, aquellas que se crecieron en un sustrato con biosolido, presentaron una mejor condicion hidrica en comparacion con las plantas sin biosolido. Esto se debe a un aumento en el contenido de materia organica y a un cambio en las caracteristicas texturales del sustrato original, incrementando la capacidad para suministrar agua a las plantas. Adicionalmente, la aplicacion de biosolidos promovio el crecimiento de hojas y tallos en plantas bien regadas, e incremento la relacion tallo: raiz, que es una desventaja para la tolerancia al estres hidrico.

Influencia del raleo en el crecimiento, la condición hídrica y la respuesta fotosintética de Peumus boldus: pautas para la definición de su manejo silvicultural

Peumus boldus, especie arborea endemica de Chile central del bosque esclerofilo, por su condicion semi-xerofita se desarrolla con bajas precipitaciones y suelos pobres. Actualmente presenta estado arbustivo, debido a manejo de monte bajo por su alta capacidad de rebrote y baja regeneracion por semilla. La cosecha de P. boldus se basa principalmente en criterios economicos, faltando criterios productivos y tecnicos para definir su silvicultura. Para mejorar el manejo actual, es fundamental comprender la respuesta del rebrote despues de la cosecha. El objetivo del estudio fue evaluar la respuesta de cepas de P. boldus sometidas a diferentes intensidades de cosecha, durante los dos primeros anos despues de la corta, para establecer pautas de manejo silvicultural de la especie. Para ello se monitoreo anualmente un grupo de 23 cepas con tres niveles de cosecha: total, parcial (50 % del area basal) y sin intervencion (control). Se evaluaron las respuestas: hidrica, proceso fotosintetico mediante fluorescencia, crecimiento en diametro y acumulacion de biomasa aerea. Los resultados mostraron que las cortas mejoraron el estado hidrico de las cepas en relacion directa a la intensidad aplicada, ademas de incrementar la aparicion y crecimiento de nuevos rebrotes. Al final del segundo ano de evaluacion, la biomasa acumulada fue del 17,9 % de la biomasa inicial en las cepas con cosecha total, y del 53,6 % en las con cosecha parcial. Estos resultados muestran que cepas de P. boldus pueden ser manejadas de mejor forma, con una cosecha parcial. Nuevos estudios son necesarios para determinar la intensidad y periodicidad de la cosecha