Resumen objetivos: Instalar plantaciones agroforestales utilizando compost como práctica de educación ambiental. Comparar efecto del compost en plantaciones T




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títuloResumen objetivos: Instalar plantaciones agroforestales utilizando compost como práctica de educación ambiental. Comparar efecto del compost en plantaciones T
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INTRODUCCIÓN
La anatomía de la madera es la ciencia que estudia los diversos elementos que constituyen la estructura y organización del leño. Sus características estructurales son de fundamental importancia para la determinación del posible aprovechamiento tecnológico de la especie. Las dimensiones, frecuencia y arreglo de estos elementos presentan gran influencia sobre las propiedades físicas y mecánicas de la madera (HAYGREEN; BOWYER, 1982; BURGER; RICHTER, 1991). Técnicas convencionales permiten describir características de las especies para un uso específico; sin embargo, en muchos casos estas actúan en forma destructiva, imprecisa y lenta, por lo que es necesario optar por nuevas técnicas no destructivas, eficaces y rápidas reduciendo costos y tiempo en la obtención de resultados (MACEDO ET AL., 1998; EMBRAPA, 1997). El desarrollo o aplicación de un sistema de análisis de imágenes digitales permite minimizar la intervención del operador, sistematizar el proceso, mejorando la precisión y rapidez en la medición de elementos xilemáticos. El procesamiento de imágenes digitales busca extraer información relevante para el análisis mediante la identificación de patrones y objetos de estudio, así como también, mejorar la calidad de información resultante ya que se optimiza la visualización (GONZALEZ; WOODS, 1992). Entre las aplicaciones más importantes en el área forestal se tienen estudios de actividad cambial (crecimiento), forma y dimensiones de elementos leñosos, detección de defectos, fallas, calidad de piezas de madera y en el manejo forestal análisis de imágenes remotas (sensoriamiento remoto) aplicado a estudios de estratificación para inventarios forestales (TRENARD; GUINEAU, 1975; GROSSKOPF, 1976; HUBER, 1980; VETTER; BOTOSSO, 1985; SILVA; TRUGILHO, 2003). La presente investigación tiene como objetivo aplicar y validar la técnica de análisis de imágenes digitales de elementos leñosos en especies forestales mediante comparación y correlación de resultados obtenidos con el método convencional brindando así una alternativa de análisis a los estudios en anatomía de la madera.
REVISIÓN DE LITERATURA
Sistemas de Análisis de Imágenes aplicados en estudios forestales
El desarrollo y adaptación de nuevos procedimientos de sistematización de información aplicados a estudios forestales permiten la obtención de resultados confiables y precisos. Yanosky y Robinove (1986) fueron los pioneros en la utilización de software de procesamiento de análisis de satélite (SIG) para caracterizar y medir elementos anatómicos y ancho de anillos de crecimiento usando proyección en fondo blanco. Posteriormente se desarrollaron sistemas más eficaces para medición de estos elementos en estudios de dendrocronología, determinando también la densidad y ancho de los anillos (THETFORD ET AL., 1991; AMARAL; TOMAZELLO FILHO, 1998; RIGOZO; NORDEMANN, 2000; ROSOT ET AL., 2000, 2001, 2003). Moya et al. (2007) estudiaron la variación de la estructura anatómica de Gmelina arbórea mediante el análisis de imágenes tomadas con cámara digital acoplada a microscopio y evaluadas en software SAIM e Image Tool v3.0, del mismo modo Bellini et al. (2008) utilizando la misma metodología caracterizo la estructura anatómica de astillas de madera de Eucalyptus grandis. Biging y Wensel (1984) fueron los pioneros en aplicar una técnica fotográfica (35 mm a color) para análisis de tronco en coníferas, utilizando un microdensitómetro acoplado a un proyector y determinando también los límites de anillos de crecimiento. Posteriormente análisis de imágenes de tronco fueron empleados por Tasissa y Burkhart (1997) para estudiar las variaciones verticales y laterales en el ancho de los anillos de crecimiento de arboles de Pinus taeda sometidas a diferentes intensidades de raleo. Para estudios del sistema radicular de las plantas de forma simple, rápida y precisa se desarrolló un sistema integrado para análisis de raíces y cobertura del suelo como producto del perfeccionamiento de diferentes programas de análisis de rajaduras en discos y tablas, mediciones de elementos anatómicos de la madera, evaluación de la densidad y movimiento de agua en la madera por medio de imágenes de rayos X a partir de imágenes patrones para las diferentes densidades. (EMBRAPA, 1997). Rosot et al. (2000, 2001) probaron la viabilidad del uso de imágenes de piezas de madera de Araucaria angustifolia para estimación de áreas transversales. Tomazello Filho et al. (2008) evaluaron la calidad de piezas de maderas de eucalipto determinando la variación y rangos de densidad aparente máxima, mínima y media a través del análisis de imágenes de las placas de rayos X en el software CRAD e CERD. Vaz et al. (1996) establecieron la metodología para evaluación de masa específica (g.cm-3) de muestras de madera a través de imágenes de tomografía computarizada donde puede verificarse la variación de la densidad a lo largo de una sección de un cuerpo de prueba.


MATERIALES Y MÉTODOS
Selección de láminas histológicas
Laminas histológicas (cortes transversal, tangencial y radial) y laminas de macerado (fibras y vasos) fueron seleccionadas de diez especies forestales previamente preparadas en el Laboratorio de anatomía e identificación de maderas de la UNALM. El criterio de selección consistió en separar láminas en buen estado sin rajaduras ni presencia de hongos, preferentemente con poco tiempo de haber sido montadas. Las especies seleccionadas fueron Calycophyllum spruceanum “Capirona”, Cariniana domestica “Cachimbo”, Cedrela odorata “Cedro”, Cedrelinga catenaeformis “Tornillo”, Ceiba pentandra “Lupuna blanca”, Copaifera officinalis “Copaiba”, Crepidospermum goudotianum “Palo baston”, Dipterix odorata “Shihuahuaco”, Swietenia macrophylla “Caoba” y Tetrochidium rubrivenium “Col de monte”.
Calibración del sistema de análisis de imagen.
Fue necesario calibrar el software Image Tool v.3.0 mediante captura de imágenes de la reglilla micrométrica Carl Zeiss Jena 5+100/100 mm a diferentes aumentos 40x, 100x y 400x (Figura 1a). Estas imágenes son reconocidas por el programa permitiendo introducir la medida de la escala en micrómetros (a un aumento determinado) generando un archivo con extensión “itc”. Cada vez que necesite realizar mediciones a un aumento determinado se deberá cargar el archivo con el aumento respectivo de la imagen. En casos de caracterización macroscópica de la madera o de anillos de crecimiento, donde no se necesite mayor aumento la calibración puede realizarse con la captura de la imagen de una escala milimétrica como muestra la figura 1b.

metodologia

Figura 1 Sistema de Análisis de Imágenes digitales a) escalas micrométrica 100x para medición de elementos xilematicos, b) escala milimétrica para medición de anillos de crecimiento, c) sistema completo de análisis de imágenes y software para análisis de elementos xilematicos.
Captura y análisis de imágenes digitales
El sistema de análisis de imagen digital consta de una cámara digital Canon Powershot S50 acoplada a microscopio óptico Olympus BH2 (figura 1c) para captura y análisis de elementos xilematicos utilizando el software Image Tool v3.0 propuesto por Moya et al. (2007) y Bellini et al. (2008) (figura 1c). Fueron capturadas un total de 3 imágenes por sección (40x y 100x de aumento respectivamente) y 25 imágenes para fibras (400x) por cada especie. Las variables a evaluar fueron diámetro y frecuencia de los vasos, altura y ancho de radios, diámetro y espesor de pared de fibra. Para la determinación del espesor de pared se utilizó la expresión EP = (L – DL)/2, donde L = ancho de fibras y DL= diámetro del lumen siguiendo la norma IAWA committee (1989) para descripción de las características macro y microscópica de especies tomando repeticiones de n=25. Fueron también empleadas las mismas láminas con la misma cantidad de repeticiones para cada variable en el sistema convencional de proyección de imágenes en fondo blanco (Tomazello Filho, 1985), que consiste en proyectar imágenes de los cortes histológicos para análisis directo en el microscopio con la finalidad de probar la viabilidad de la técnica comparando resultados del análisis de imágenes con los de la técnica convencional.
Análisis estadístico
Mediante el uso del paquete estadístico assistat 7.5 beta se realizó el análisis de variancia (ANVA), bajo el delineamiento de experimento al azar considerando los resultados de las dos técnicas de análisis de imágenes con la finalidad de determinar posibles diferencias entre ellas.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La captura de imágenes en el sistema (figura 2) permitió observar con mayor detalle la estructura anatómica de las especies en las secciones transversal, tangencial y radial (figura 2a, b, c y e) así como también vasos, fibras y parénquima. Además gomas, tilósis, puntuaciones areoladas (figura 2c), campo de cruzamiento, células procumbentes, cristales de oxalato (figura 2e) y finalmente diámetro, lumen y espesor de pared de fibras (figura 2f). Todas estas imágenes permitieron identificar, medir y analizar elementos anatómicos en todas las especies en estudio.

anatomia1

Figura 2. Imágenes de elementos anatómicos tomados con el sistema de imágenes en las especies de estudio. A. sección transversal de Tetrochidium rubrivenium “Col de monte”; B. sección transversal de Cedrelinga catenaeformis “Tornillo”; C. sección tangencial de Tetrochidium rubrivenium “Col de monte”; D. sección tangencial de Calycophyllum spruceanum “Capirona”; E. sección radial de Copaifera officinalis “Copaiba”; F. elemento anatómico, fibra de Tetrochidium rubrivenium “Col de monte”. Barra = 100µ

Mediciones con ambas técnicas fueron comparadas mediante análisis de regresión (coeficiente de determinación “r2”), correlación (coef. Correl. Pearson “r”) y análisis de variancia (ANVA) “test-Tukey” de promedios para cada variable en estudio. Los resultados del análisis de regresión y correlación (tabla 1) mostraron tendencias lineales positivas y significativas (figura 3) en todas las variables analizadas, diámetro de poros r2= 0.64, r= 0.79; frecuencia de poros r2= 0.95, r= 0.97; altura de radios r2= 0.68, r= 0.82; ancho de radios r2= 0.63, r= 0.79; diámetro de fibras r2= 0.59, r= 0.77 y espesor de pared r2= 0.56, r= 0.75. Puede observarse también que la frecuencia de poros presenta una concentración de datos separados del resto (figura 3) que también mantienen una tendencia lineal, esta concentración corresponde a la especie Calycophyllum spruceanum “capirona” que presenta una mayor frecuencia de poros por milímetro cuadrado. Ya en el alto y ancho de radios pueden observarse datos fuera del promedio considerados como “outliers” que no llegan a influir significativamente en el análisis
Tabla 1. Ecuaciones lineales de cada variable en estudio


Variable

Ecuación lineal

Diámetro tangencial de poros

y= 0.7585x + 7.453

Frecuencia de poros

y= 0.9658x + 0.5027

Altura de radios

y= 0.9235x + 38.504

Ancho de radios

y= 0.7431x + 10.907

Diámetro de fibra

y= 0.8431x + 3.1551

Espesor de pared

y= 0.6195x + 0.9540

Nivel de significancia α=0.05
El análisis de variancia de los datos en estudio no mostro diferencias significativas (α= 0.05 y p≥0.05) entre los promedios de cada variable (diámetro de poros p= 0.94; frecuencia de poros p= 0.88; altura de radios p= 0.96; ancho de radios p= 0.98; diámetro de fibras p= 0.75 y espesor de pared p= 0.96) demostrando así no existir diferencias en los valores tomados por ambas técnicas. Por otro lado los valores promedio de las variables analizadas mediante el sistema de análisis de imágenes y software Image Tool v3.0 presentados en la tabla 2 fueron corroborados con literatura consultada presentada en la tabla 3, demostrando la viabilidad y precisión de la técnica, encontrando los promedios dentro del rango establecido por los autores consultados.
Tabla 2. Parámetros anatómicos de las especies en estudio Software Image Tool v3.0


Especies

DP (µm)

FP (N°.mm-2)

ALR (µm)

ANR (µm)

DF (µm)

EP (µm)

Calycophyllum spruceanum

93.52

34 - 47

706.65

38.73

13.42

2.76

Cariniana domestica

170.94

2 - 5

297.22

19.56

17.4

1.87

Cedrela odorata

238.3

2 - 9

347.28

54.13

26.18

1.66

Cedrelinga catenaeformis

284.97

1 - 3

221.76

18.85

27.55

2.2

Ceiba pentandra

320.63

1 - 2

1460.81

139.32

33.97

2.61

Copaifera officinalis

190.5

3 - 6

629.47

45.57

27.22

3.44

Crepidospermum goudotianum

136

6 - 9

305.61

28.36

16.94

1.86

Dipterix odorata

177.58

3 - 5

312.79

23.28

11.59

5.04

Swietenia macrophylla

175.12

6 - 11

536.4

58.56

14.87

2.09

Tetrochidium rubrivenium

188.82

6 - 8

590.75

17.16

24.94

2.09

Donde: DP= diámetro de poros, FP= frecuencia de poros, ALR= altura de radios, ANR= ancho de radios, DF=diámetro de fibras, EP= espesor de pared celular.

utima grafico

Figura 3. Análisis de regresión de los datos tomados en ambas técnicas de análisis para cada variable en estudio. Dispersión de datos siguiendo una tendencia lineal positiva.
Tabla 3. Parámetros anatómicos de especies en estudio según bibliografía


Especies

DP (µm)

FP (N°.mm-2)

ALR (µm)

DF (µm)

EP (µm)

Calycophyllum spruceanum

39-145

40 - 100

<1000

22

6

Cariniana domestica

105-236

2 - 8

270-424

22

4

Cedrela odorata

192-504

1 - 9

300-440

46

4

Cedrelinga catenaeformis

293-333

1 - 5

<1000

24

3

Ceiba pentandra

≥ 200

≤ 5

>1000

36

4

Copaifera officinalis

100 - 200

3 - 8

309-691

18

2

Crepidospermum goudotianum

108 - 163

4 - 10

257 - 429

15 - 22

2 – 4

Dipterix odorata

119-238

3 - 9

249-427

13

2.5

Swietenia macrophylla

100 - 200

5 - 12

367-569

22

3

Tetrochidium rubrivenium

147,4

2 - 12

940

32,7

3,08

Fuente: ACEVEDO; KIKATA (1994), PORTAL (2008), KULJICH (2008), IAWA
CONCLUSIONES
Los valores de las variables analizadas en el sistema de imagen digital no varían significativamente a los obtenidos con el método convencional ni en la literatura consultada.
La técnica de análisis de imágenes y el software Image Tool v.3.0 demostraron ser una valiosa herramienta en la identificación y medición precisa de elementos leñosos para estudios anatómicos de especies forestales.
La aplicación de la técnica de análisis de imágenes presenta un gran potencial para avances en estudios anatómicos dada su precisión y rapidez en la obtención de resultados.
RECOMENDACIONES
Se recomienda que las láminas histológicas a utilizar sean permanentes recientemente montadas o semi-permanentes teniendo como base glicerina y safranina (1:1) teniendo como espesor entre 15 a 25 micras para evitar rasgaduras optimizando el análisis de las imágenes de los elementos. En cuanto al programa de análisis de imágenes (Image Tool v3.0) y el paquete estadístico (ASSISTAT v.7.5), se recomienda usar Windows 2003 y/o Windows XP, debido a que en algunos casos el programa presenta problemas en versiones actuales de Windows (Windows Vista). En la captura con el sistema se sugiere un número mínimo de 6 imágenes para cada variable a ser analizada pues esto facilitará conseguir 25 a más datos de medidas de diversas secciones de la imagen. Al momento de tomar las fotografías de fibras, se debe de tener cuidado la aglomeración de elementos pues estas se encuentran en diferentes planos de nitidez. De igual manera al momento de realizar la medición de esta variable, se debe tener sumo cuidado con confundir las paredes de cada fibra debido a que se encuentran superpuestas. En el caso que la muestra presente elementos anatómicos como radios y poros muy grandes, se recomienda que las mediciones sean realizadas en las fotografías de menor aumento (40x). Para el caso de medición de elementos individuales (vasos y fibras), se recomienda enfocar el centro de la imagen, debido a que esta se encuentra libre de distorsión y asegura un dato más confiable.
AGRADECIMIENTOS
Un especial agradecimiento al Laboratorio de Anatomía e Identificación de Maderas de la Universidad Agraria La Molina, al profesor MSc. Manuel Chavesta Custodio y al Técnico David Huaman por haber permitido desarrollar y aplicar la técnica además de capacitar a los alumnos practicantes y tesistas en el uso del sistema de análisis de imágenes, ya que ellos han sido pieza clave en la realización de esta investigación.


REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS


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  4. INTERNATIONAL ASSOCIATION OF WOOD ANATOMY - IAWA. The Inside Wood Database. http://bio.kuleuven.be/sys/iawa/

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  6. PORTAL, L. A. Propiedades físico mecánicas y características anatómicas de la especie Crepidospermum goudotianum (Tul.) Triana & Planch (Palo bastón) proveniente de tahuamanu Madre de Dios. Tesis para optar el título de ingeniero forestal y medio ambiente. UNAMAD. 2008

  7. MACEDO, A.; VAZ, C.M.; JORGE, L. A.; NAIME, J.; CRUVINEL, P.E.; CRESTANA, S.; PÓVOA DE MATTOS, P.; PEREIRA J.C.; SCHAITZA, E.G. Tecnicas radiográficas, tomograficas e de analise de imagens para estudo da madeira. Comunicado técnico EMBRAPA. n 26, jul 1998, p 1-6

  8. MOYA, R.; TOMAZELLO FILHO, M.; DOS SANTOS DIAS, C.T. Variações na estrutura da anatomia do lenho de árvores de Gmelina arbórea Roxb. (Verbenaceae) de clima tropical seco e úmido na Costa Rica Sci. For., Piracicaba, n. 75, p. 65-75, set. 2007.

  9. RIGOZO, N. R.; NORDEMANN, D. J. R. Tree-ring image interactive treatment. São José dos Campos: [s.n.], Não publicado, 2000.

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  11. ROSOT, M. A. D.; DISPERATI, A. A.; FIGUEIREDO FILHO, A. F. Medição da área de anéis de crescimento usando imagens digitais. Revista Árvore, Viçosa, v. 25, n. 1, p. 79-88, 2001.

  12. ROSOT, M.A.D.; FIGUEIREDO FILHO, A.; DISPERATI, A; EMERENCIANO, D. B.Análise de tronco digital: uma nova metodologia para a medição de anéis de crescimento. Revista floresta 33(3) 235-255. 2003

  13. SILVA, D.A. da, TRUGILHO, P.F. Comportamento dimensional da madeira de cerne e alburno utilizando-se a metodologia de análise de imagem submetida a diferentes temperaturas. CERNE, V.9, N.1, p.056-065, 2003.

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  15. TOMAZELLO FILHO, M. Estrutura anatômica da madeira de oito espécies de eucalipto cultivadas no Brasil. IPEF n.29, p.25-36, abr.1985

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  17. TRENARD, Y.; GUENEAU, P. Relation entre contrainte de croissance longitudinale et bois de tension. Holzforschung, Berlin, v.29, n.7, p. 217-233, 1975.

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  19. VETTER, R. E.; BOTOSSO, P. C. Analise de imagem empregada na pesquisa de produtos florestais. I Determinação de poros da madeira. Manaus: CPPF/INPA, 1985. 10p. (Série Técnica no. 10).

  20. YANOSKY, T. M.; ROBINOVE, C. J. Digital image measurement of the area and anatomical structure of tree rings. Canadian Journal of Botany, Ottawa, v. 64, p. 2896-2902, 1986.



EXPOSICIÓN

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LA MICROCUENCA CUEVA DE LAS PAVAS A PARTIR DE UN MODELO DIGITAL DE ELEVACIÓN



Ing. MSc. Ronald Hugo Puerta Tuesta

Docente Facultad de Recursos Naturales Renovables

Universidad Nacional Agraria de la Selva – Tingo María.
RESUMEN
El presente trabajo se ha ejecutado en la Microcuenca Cueva de la Pavas, ubicado a 9 km de la ciudad de Tingo María, distrito de Mariano Dámaso Beraúm, provincia de Leoncio Prado, departamento de Huánuco, con la finalidad de elaborar el modelo digital de elevación (MDE), delimitar en forma automatizada la cuenca y determinar sus principales características físicas fundamentales para el manejo del recurso hídrico, mediante el uso de sistemas de información geográfica. Los insumos empleados para la elaboración del MDE fueron las curvas de nivel del proyecto Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) con una separación altitudinal de 40 m, e interpolados mediante el método de Red Irregular de Triangulación (TIN), utilizando el programa ArcGis 9.3 La Microcuenca cuenta con un área total de 3 972.31 ha y un perímetro de 30. 9 km, tiene una forma alargada, y se encuentra ubicada entre los 700 a 2 320 m.s.n.m. siendo su altitud media 1 305. 16 m.s.n.m. En cuanto a la longitud del cauce principal se calculó en 13.6 km presentando un desnivel de 102.9 m/km. Respecto a la pendiente, se encontró que más del 50% del área total de la cuenca presenta una pendiente entre 25 y 50%, la pendiente aumenta principalmente en dirección al Este, debido que la cuenca se encuentra ubicada a la margen derecha del río Huallaga, por lo que vierte sus agua en dirección al Oeste.
ABSTRACT
This work has been performed in Micro-basin Cueva de las Pavas, located 9 km from the town of Tingo Maria, Mariano Dámason Beraúm district, province of Leoncio Prado, Huanuco, in order to develop the digital elevation model (DEM), in an automated way to define the watershed and determine its main physical characteristics essential for the management of water resources using GIS. Los insumos empleados para la elaboración del MDE  fueron las curvas de nivel del proyecto Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) con una separación altitudinal de 40 m, e interpolados mediante el método de Red Irregular de Triangulación (TIN), utilizando el programa ArcGis The inputs used in the preparation of the DEM were the contours of the project Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) with a separation altitude of 40 m, and interpolated by the method of Triangulation Irregular Network (TIN) using the program ArcGIS 9.3 La Microcuenca cuenta con un área total de 3 972.31 ha y un perímetro deThe micro-basin has a total area of 3 972.31 hectares and a perimeter of 30.9 9 km, tiene una forma alargada, y se encuentra ubicada entre los 700 a 2 320 msnm siendo su altitud medi km, has an elongated shape and is located between 700 to 2 320 m.s.l. and an average altitude 1 305.16 16 msnm En cuanto a la longitud del cauce principal se calculó en 13.6 km presentando un desnivel d m.s.l.. On the main channel length was estimated at 13.6 km showing a drop of 102.9 m / km. Respecto a la pendiente, más del 50% del área total de la cuenca presenta una pendiente entre 25 y 50%, la pendiente aumenta principalmente en dirección al Este, debido que la cuenca se encuentra ubicada a la margen derecha del río Huallaga, por lo que vierte sus agua en dirección al Oeste In relation the slope, over 50% of the total catchment area has a slope between 25 and 50%, the slope increases towards the east mainly because the watershed is located on the right bank of the Huallaga River, so that discharges its water in a westerly direction.

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