Universidad de Castilla-La Mancha Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos y de Montes Departamento de Producción Vegetal y Tecnología Agraria TESIS DOCTORAL DINÁMICA Y COMPETENCIA DE LA FLORA ARVENSE EN FORESTACIONES DE TERRENOS AGRÍCOLAS Doctorando: José Antonio Monreal Montoya Directores de la Tesis: Miguel Ángel Copete Carreño Olga Botella Miralles Albacete, junio de 2018 Universidad de Castilla-La Mancha Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos y de Montes Departamento de Producción Vegetal y Tecnología Agraria TESIS DOCTORAL DINÁMICA Y COMPETENCIA DE LA FLORA ARVENSE EN FORESTACIONES DE TERRENOS AGRÍCOLAS Doctorando: José Antonio Monreal Montoya Directores de la Tesis: Miguel Ángel Copete Carreño Olga Botella Miralles Albacete, junio de 2018 A Antonio Del Cerro Barja, que se fue sin que me pudiera despedir y a quien estoy seguro que, como a mí, le hubiera ilusionado este día RESUMEN RESUMEN La forestación de terrenos agrícolas abandonados en Castilla-La Mancha ha tenido una gran aceptación por parte de los agricultores durante estos últimos años, recibiendo ayudas de la Unión Europea y de la propia Comunidad Autónoma. En los últimos 20 años se han forestado en Castilla La-Mancha cerca de 120.000 ha de terrenos agrícolas, correspondiendo 30.000 a la provincia de Albacete. Sin embargo, dichas forestaciones no siempre han tenido el éxito esperado, y en muchos casos, el porcentaje de marras ha sido muy elevado, alcanzando en ocasiones más del 80%. Esto se debe a las propias características de los suelos agrícolas, carentes de inóculos micorrícicos y con un gran número de propágulos de malas hierbas que hace difícil, en algunas ocasiones, el establecimiento de la vegetación forestal. En este trabajo se ha realizado un estudio en la provincia de Albacete, con clima seco y semiárido, donde las forestaciones pueden verse notablemente afectadas no solo por la competencia de las malas hierbas, sino también por las escasas precipitaciones. Los objetivos que se han planteado son: el estudio de la flora arvense presente en las forestaciones, tanto la flora aérea como su banco de semillas, su dinámica con el paso del tiempo y la competencia que ejerce con las plantas forestales. El estudio de la evolución de la flora arvense con la edad de las forestaciones nos aporta información sobre la dinámica de colonización de herbáceas y leñosas, así como de los cambios en la comunidad de flora arvense a partir de la transformación de un terreno agrícola a forestal. Para conocer la dinámica de la flora arvense, se han seleccionado 36 forestaciones en la provincia, divididas en tres grupos de edad, de 1 a 7, de 8 a 14 y de 15 a 21 años. En cada una de ellas se han recogido datos de la flora aérea presente y del banco de semillas del suelo. Para la flora aérea se ha analizado el factor posición en la forestación, referido a la mayor o menor distancia al perímetro de la parcela y su cobertura, mientras que para el banco de semillas del suelo se ha tenido en cuenta la profundidad a la que estaban las semillas y el número de semillas/m2, recogiéndose muestras a dos profundidades, de 0-2 y de 2-5 cm. Tanto para la flora aérea como para el banco de semillas y para cada una de las forestaciones, se han calculado diferentes índices de diversidad, comparando además dichas comunidades a través del Coeficiente de Similitud de Sörensen. Por otra parte, para estudiar la competencia y la eficacia del control de malas hierbas en las forestaciones, se ha diseñado una forestación mixta, con Pinus halepensis (60%), Quercus ilex (20%) y Retama sphaerocarpa (20%), a la que se han aplicado cuatro tratamientos: control, escarda semimecánica, escarda mecánica y escarda química. En dicha forestación se ha analizado el efecto de los tratamientos sobre el crecimiento y supervivencia de las plantas forestales. Los resultados revelan que, con la remoción del terreno durante los primeros años de la forestación aumenta la diversidad de flora arvense, disminuyendo posteriormente con el tiempo. El catálogo de especies de flora arvense que aparece en estos suelos es, en general, bastante estable y el reclutamiento de nuevas especies es lento y restringido fundamentalmente a herbáceas provenientes de parcelas no muy alejadas. Se ha comprobado que, a partir de los 7 años, el número de especies de flora arvense presentes en las forestaciones disminuye aproximadamente en un 25 % y la cobertura del suelo que proporcionan dichas especies se reduce en más de un 70 % a partir de los 14 años. Con respecto al banco de semillas del suelo, los resultados indican que el número de semillas/m2 presente en el suelo disminuye con la edad de la forestación, y puede reducirse hasta en un 50% al cabo de 20 años, sobre todo en el perfil superficial del suelo (0-2 cm). Por otra parte, los resultados muestran también que se produce una disminución en el número de especies presentes en el banco de semillas. Se ha calculado también la distancia de estas parcelas agrícolas a masas forestales, para comprobar la influencia que tiene esta distancia sobre la llegada de nuevas especies vegetales, incluidas las leñosas. De los resultados del estudio se deduce que tanto el paso del tiempo, como la distancia hasta la masa forestal más cercana están relacionados con la mayor presencia de especies leñosas en las forestaciones. En cuanto a la importancia de la competencia de la flora arvense, los datos muestran durante el primer año un valor medio de 28,82 % de marras, la mayor parte de Pinus halepensis. Se ha observado igualmente que las parcelas control presentan la mayor mortalidad (43,06 %), indicativo, por tanto, de una gran competencia en las primeras edades de las plantas, sobre todo frente a los tratamientos mecánico y químico que han resultado ser los más efectivos con una mortalidad del 15,28 % y 23,61 %, respectivamente. Los resultados obtenidos en relación a la flora arvense y su banco de semillas permiten observar su evolución en el tiempo y su relación con el estado de las forestaciones, las posibles reacciones ante una perturbación y las posibilidades futuras de colonización de herbáceas y leñosas en forestaciones jóvenes o adultas. Todo ello podría contribuir a una mejora de la gestión de las reforestaciones. SUMMARY SUMMARY The afforestation of abandoned agricultural land in Castilla-La Mancha has been well accepted during the last years by farmers, and has received funds from both the European Union and the Autonomous Community. In the last 20 years, about 120,000 hectares of agricultural land have been forested in Castilla-La Mancha, 30,000 of which correspond to the province of Albacete. However, the percentage of failed replanting has in many cases unexpectedly reached more than 80%. This is mainly due to the quality of these agricultural soils, which lack mycorrhizal inocula and contain a large number of weed propagules, making highly difficult to establish the forest vegetation. In this context, we have studied the province of Albacete, with a dry and semi-arid climate, and where afforestation can be significantly affected not only by weed competition, but also by limited rainfall. The main objectives of this work are: to study the weed flora present in afforestation, including the aerial flora and its seed bank, to analyse its dynamics over time and to describe the competition this weed flora exerts over forest plants. The study of the weed flora evolution during the age of the forestation provides information about the dynamic of both herbaceous and woody plant colonization, as well as the changes in the weed flora community from the transformation of an agricultural land to a forest. To know the dynamics of weed flora, 36 forestations have been selected in the province, divided into three age groups, from 1 to 7, from 8 to 14 and from 15 to 21 years old. In each one of them, data of both aerial flora and seed bank of the soil have been collected. In the case of aerial flora, the location factor inside the afforestation has been analysed, which refers to the distance to perimeter of the plot and its coverage. For the seed bank, we have taken into account two depths when collecting the seeds (0-2 and 2-5 cm), and we counted the number of seeds/m2. In addition, we have calculated several diversity indexes for both the aerial flora and the seed bank and for each one of the afforestation. Finally, we have applied the Sörensen’s Coefficient of Similarity in order to compare these communities. On the other hand, in order to study the competence and efficacy of weed control we have designed a mixed afforestation with Pinus halepensis (60%), Quercus ilex (20%) and Retama sphaerocarpa (20%), to which we have applied four different treatments: control, semi-mechanical weeding, mechanical weeding and chemical weeding. We have analysed the effect of the treatments on growth and survival of the forest plants. The results reveal that the removal of the soil during the first years of afforestation increases the diversity of weed flora, and then decreases later with time. The catalogue of weed flora species that appears in these soils is, in general, quite stable and the recruitment of new species is slow and restricted mainly to herbaceous plants from close plots. We prove that, from 7 years, the number of species of weed flora present in afforestation decreases by approximately 25%, and the soil coverage provided by these species is reduced by more than 70% from 14 years. In the case of the soil seed bank, the results indicate that the number of seeds/m2 decreases with age, and can be reduced up to 50% after 20 years, especially in the surface soil (0-2 cm).