Articulo de referencia

Densidad de plantas

Alumnos de escuela midiendo la distancia entre plantas en un huerto durante la Primera Guerra Mundial. La densidad vegetal es el número de plantas individuales presentes por uni...

Alumnos de escuela midiendo la distancia entre plantas en un huerto durante la Primera Guerra Mundial.

La densidad vegetal es el número de plantas individuales presentes por unidad de superficie. Su interpretación es más sencilla en el caso de rodales monoespecíficos, donde todas las plantas pertenecen a la misma especie y han germinado al mismo tiempo. Sin embargo, también puede indicar el número de plantas individuales encontradas en un lugar determinado.

Definición y conceptos

La densidad de plantas se define como el número de plantas presentes por unidad de área de suelo. En la naturaleza, las densidades de plantas pueden ser especialmente altas cuando las semillas presentes en un banco de semillas germinan después del invierno, o en el sotobosque después de que la caída de un árbol abre un claro en el dosel. Debido a la competencia por la luz, los nutrientes y el agua, las plantas individuales no podrán absorber todos los recursos necesarios para un crecimiento óptimo. Esto indica que la densidad de plantas no solo depende del espacio disponible para crecer, sino que también está determinada por la cantidad de recursos disponibles. Especialmente en el caso de la luz, las plantas más pequeñas absorberán menos recursos que las más grandes, incluso menos de lo que cabría esperar en función de sus diferencias de tamaño. [ 1 ] A medida que aumenta la densidad de plantas, se verá afectada la estructura de la planta, así como sus patrones de desarrollo. [ 2 ] Esto se denomina «competencia asimétrica» y provocará la muerte de algunas plantas subordinadas, en un proceso conocido como «autoaclareo». Las plantas restantes se desarrollan mejor, ya que ahora menos plantas competirán por los recursos. Un factor clave en agronomía y silvicultura es la densidad de población vegetal, que proporciona un enfoque experimental para comprender mejor la competencia entre plantas. [ 3 ]

Monostands

Efecto de la densidad de plantas sobre (a) la masa total de los brotes y (b) la masa de las semillas por unidad de superficie. Figura esquemática, inspirada en experimentos con maíz realizados por Li et al. (2015).

Muchos de los procesos relacionados con la densidad de plantas pueden estudiarse en monocultivos de individuos de la misma edad que se siembran o plantan simultáneamente. Estos se denominan «monocultivos» y suelen estudiarse en el contexto de cuestiones agrícolas, hortícolas o silvícolas. Sin embargo, también son muy relevantes en ecología . [ 4 ] En general, la biomasa aérea total de un monocultivo aumenta con la densidad, hasta que se satura. Esto se conoce como «rendimiento final constante» [ 5 ] y se refiere a la biomasa vegetal total por unidad de superficie. La producción de semillas por unidad de superficie no es constante, sino que suele disminuir con la densidad una vez que la biomasa total por unidad de superficie alcanza su valor máximo. [ 6 ]

Densidad de plantas y autoaclareo

Efecto de una densidad de siembra baja (L), intermedia (I) y alta (H) en el maíz.

Se han realizado experimentos con plantas herbáceas con densidades extremadamente altas (hasta 80.000 plantas por metro cuadrado). A densidades tan altas, estas plantas comenzarán a competir poco después de la germinación y, finalmente, un gran número de esos individuos (hasta el 95%) morirán. En la agricultura, los agricultores evitan estas densidades muy altas ya que no contribuyen al rendimiento de semillas. Las densidades óptimas varían según el tamaño deseado de la planta, la ubicación y una variedad de factores ambientales y van desde 30.000 a 90.000 plantas por hectárea para el maíz [ 7 ] hasta 40 a 872 plantas por metro cuadrado (400.000 - 8.720.000 por hectárea) para el trigo de invierno . [ 8 ] En la silvicultura , las densidades normales son menores de 0,1 plantas por metro cuadrado [ 9 ] . No solo aumenta la biomasa por metro cuadrado con la densidad [ 10 ] , sino también el Índice de Área Foliar (IAF, área foliar por área de suelo). Cuanto mayor sea el Índice de Área Foliar, mayor será la fracción de luz solar interceptada, pero la ganancia en la intercepción de luz y la fotosíntesis no compensará el aumento del IAF, y esta es la razón por la que la biomasa total por área de suelo se satura a altas densidades de plantas.

La planta individual en un monotipo

Biomasa

A diferencia de la biomasa total por unidad de superficie, que aumenta con la densidad hasta alcanzar la saturación, la biomasa promedio de las plantas individuales en un monocultivo disminuye drásticamente con la densidad de plantas, de modo que por cada duplicación de la densidad, las plantas individuales se vuelven entre un 30 y un 40 % más pequeñas. [ 11 ] Las plantas en masas de mayor densidad invierten relativamente más biomasa en tallos (mayor fracción de masa de tallos ) y menos en hojas y raíces.

Aparte de su peso, las plantas cambiarán su fenotipo de muchas otras maneras y en diferentes niveles de integración: [ 11 ]

Hojas

Tamaño de la hoja más grande completamente desarrollada de plantas de maíz cultivadas a una densidad de plantas baja (L), intermedia (I) y alta (H).

Las plantas individuales en poblaciones densas tienen menos hojas , que suelen ser más pequeñas y estrechas (véase la foto). Las hojas de las plantas de alta densidad son más delgadas (mayor SLA , es decir, área foliar por unidad de masa), especialmente en la parte inferior de la vegetación, con una concentración similar de nitrógeno por unidad de masa, pero con un menor contenido de nitrógeno por área.

Tallos

La altura media de las plantas o de la vegetación suele ser muy similar, pero una diferencia muy constante es que los tallos de las plantas de alta densidad tienen un diámetro mucho menor. Además, presentan menos brotes laterales ( machos ) en el caso de las gramíneas, o menos ramas en el caso de las hierbas y los árboles.

Raíces

El crecimiento de las raíces en entornos con alta densidad de plantas muestra que habrá menos raíces por planta, pero la longitud y la densidad general de cada raíz individual se mantienen relativamente iguales, lo que previsiblemente seguirá causando problemas a la planta en su crecimiento futuro.

Fisiología

En poblaciones densas, existe un marcado gradiente de luz de arriba hacia abajo. Por lo tanto, las hojas inferiores en poblaciones densas tendrán una menor tasa fotosintética y una menor tasa de transpiración que las hojas similares de plantas en poblaciones abiertas. Existen indicios de que las hojas superiores, bien iluminadas, también pueden tener una menor capacidad fotosintética en plantas de crecimiento denso.

Producción de semillas

Debido a que las plantas que crecen densamente son más pequeñas, también producirán menos semillas por individuo. Pero también la producción de semillas como fracción de la biomasa total de la planta ( índice de cosecha ) es menor, al igual que el peso de cada semilla individual .

Véase también

Referencias

  1. Mustajärvi, Kaisa; Siikamäki, Pirkko; Rytkönen, Saara; Lammi, Antti (2001). "Consecuencias del tamaño y la densidad de la población de plantas para las interacciones planta-polinizador y el rendimiento de la planta: interacciones planta-polinizador" . Revista de Ecología . 89 (1): 80– 87. doi : 10.1046/j.1365-2745.2001.00521.x .
  2. Dhaliwal DS, Williams MM (2020-02-07). "Comprensión de la variabilidad en la densidad óptima de plantas y dominios de recomendación para maíz dulce de procesamiento tolerante al estrés por hacinamiento" . PLOS ONE . 15 (2) e0228809. Bibcode : 2020PLoSO..1528809D . doi : 10.1371/journal.pone.0228809 . PMC 7006923. PMID 32032371 .  
  3. Postma, Johannes A.; Hecht, Vera L.; Hikosaka, Kouki; Nord, Eric A.; Pons, Thijs L.; Poorter, Hendrik (2021). "Dividiendo el pastel: una revisión cuantitativa sobre las respuestas de la densidad de plantas" . Plant, Cell & Environment . 44 (4): 1072– 1094. Bibcode : 2021PCEnv..44.1072P . doi : 10.1111 /pce.13968 . ISSN 0140-7791 . PMID 33280135. S2CID 227523495 .   
  4. Harper JL (1977). Biología de poblaciones de plantas . Londres: Academic Press.
  5. Weiner J, Freckleton RP (2010). "Rendimiento final constante". Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics . 41 : 173– 192. doi : 10.1146/annurev-ecolsys-102209-144642 .
  6. Li J, Xie RZ, Wang KR, Ming B, Guo YQ, Zhang GQ, Li SK (2015). "Variaciones en la materia seca del maíz, el índice de cosecha y el rendimiento de grano con la densidad de plantas". Agronomy Journal . 107 (3): 829– 834. Bibcode : 2015AgrJ..107..829L . doi : 10.2134/agronj14.0522 .
  7. Sangoi, Luís (febrero de 2001). "Comprender los efectos de la densidad de plantas en el crecimiento y desarrollo del maíz: un tema importante para maximizar el rendimiento del grano" . Ciência Rural . 31 : 159–168 . doi : 10.1590/S0103-84782001000100027 . ISSN 0103-8478 . 
  8. Bastos, Leonardo M.; Carciochi, Walter; Lollato, Romulo P.; Jaenisch, Brent R.; Rezende, Caio R.; Schwalbert, Rai; Vara Prasad, PV; Zhang, Guorong; Fritz, Allan K.; Foster, Chris; Wright, Yancy; Young, Steven; Bradley, Pauley; Ciampitti, Ignacio A. (2020-03-05). "Respuesta del rendimiento del trigo de invierno a la densidad de plantas en función del entorno de rendimiento y el potencial de ahijamiento: una revisión y estudios de campo" . Frontiers in Plant Science . 11 : 54. Bibcode : 2020FrPS...11...54B . doi : 10.3389/fpls.2020.00054 . ISSN 1664-462X . PMC 7066254 . PMID 32194579 .   
  9. Niklasson, Mats (2002-01-01). "Densidades de árboles grandes vivos y muertos en bosques templados y boreales maduros" . Ecología y gestión forestal .
  10. Postma, Johannes A.; Hecht, Vera L.; Hikosaka, Kouki; Nord, Eric A.; Pons, Thijs L.; Poorter, Hendrik (2021). "Dividiendo el pastel: una revisión cuantitativa sobre las respuestas de la densidad de plantas" . Plant, Cell & Environment . 44 (4): 1072– 1094. doi : 10.1111/pce.13968 . ISSN 1365-3040 . 
  11. 1 2 Postma JA, Hecht VL, Hikosaka K, Nord EA, Pons TL, Poorter H (diciembre de 2020). "Dividiendo el pastel: una revisión cuantitativa sobre las respuestas de la densidad de plantas" . Plant, Cell & Environment . 44 (4): 1072– 1094. Bibcode : 2021PCEnv..44.1072P . doi : 10.1111/pce.13968 . PMID 33280135 .