Intensity

Para estudiar las características ópticas del dosel se emplearon dos metodologías diferentes, una a partir de medidas directas mediante sensores de radiación lumínica PAR (sensibles a las longitudes de onda fotosintéticamente activas que van desde los 400 a los 700 nm), y otra a partir de estimaciones indirectas con fotografía hemisférica.

Para las medidas directas de radiación lumínica PAR se instalaron tres sensores (Fotografía 1.2 A), en cada parcela experimental. Los sensores se programaron para recoger los datos cada 10 minutos durante 13 meses, desde agosto del año 2003 hasta agosto del año 2004. Los datos tomados por los sensores se recogieron en un data- logger (HOBO) y se volcaron en un portátil, utilizando para ello el programa BoxcarPro. En la parcela exterior de Matabueyes se colocaron también dos sensores de radiación lumínica, para realizar medidas control fuera del pinar.

Para realizar las estimaciones indirectas de radiación lumínica se diseñó una malla cuadrada de 1,5 x 1,5 m por celda, para cada parcela experimental (Figura 1.1). Como las parcelas no eran exactamente iguales en sus dimensiones se obtuvo una retícula de 143 puntos para la parcela superior, 221 para la del medio y 130 para la inferior. En el centro de cada celda se realizó una fotografía hemisférica con una cámara digital Nikon Coolprix 995 y un objetivo Nikon fisheye converter FC-E8 0.21x (Valladares y Guzmán 2006). Antes de realizar la fotografía la cámara se colocó en un trípode y se alineó de forma horizontal respecto al suelo, orientándola de manera que el visor de la cámara siempre quedase mirando al norte (Fotografía 1.2 B).

1,5 m 1,5 m Parcela con retícula Detalle cuadrícula y ubicación fotografía

Figura 1.1: Esquema de la retícula diseñada para realizar las fotografías hemisféricas en las parcelas eexperimentales.

Las fotografías hemisféricas se realizaron a 1 m del suelo, para poder estudiar las variables lumínicas a nivel del sotobosque (Fotografía 1.2 C).

Fotografía 1.2: A) Sensor de radiación lumínica sobre estaca con data logger HOBO. B) Cámara digital Nikon Coolprix 995 con objetivo Nikon fisheye converter FC-E8 0.21x. C) Fotografía hemisférica realizada en el sotobosque del pinar de Valsaín.

Todas las fotografías hemisféricas se analizaron y clasificaron calculando las siguientes variables lumínicas, mediante el programa informático Hemiview 2.1. (1999, Delta-T Devices Ltd. UK.):

VisSky: fracción de cielo visible.

ISF (indirect site factor): proporción de radiación solar difusa en un lugar determinado sin interferencias en el cielo (Anderson 1964).

DSF (direct site factor): proporción de radiación solar directa en un lugar determinado sin interferencias en el cielo.

GSF (global site factor): proporción de la radiación total (directa y difusa) bajo el dosel de un bosque.

LAI efectivo: índice de área foliar efectivo. Se considera el LAI como la mitad del

total de la superficie foliar por unidad de superficie (m2_/m2_{), asemejando la hoja a}

un elipsoide. Para su cálculo se considera la Ley de Beer, donde G = exp (- K * LAI) (Welles y Norman 1991).

GndCover: fracción de suelo cubierta por el dosel del bosque.

Destellos de sol (sunflecks): para cada fotografía se calculó el número de destellos por día, su duración media, máxima y mínima.

2.1. Estimación del índice de área foliar (LAI, Leaf area index)

El cálculo del índice de área foliar (LAI) se realizó mediante estimación directa, a partir de medidas de desfronde, y mediante estimación indirecta, a partir de fotografías hemisféricas.

• Método directo de estimación del LAI:

La estimación del LAI a partir del desfronde anual (LAI desfronde) se realizó teniendo

en cuenta el área específica foliar (SLA) y el periodo de retorno de las acículas, a partir de la siguiente ecuación (Law et al. 2001):

LAI desfronde = (biomasa desfronde * SLA * (1+ fabs)) / h (ecuación 2)

En donde:

LAI desfronde: índice de área foliar calculado a partir del desfronde (m2/m2)

Biomasa desfronde: desfronde anual (g/m2₎

SLA: área foliar específica (m2_/g)

fabs: fracción de pérdida de masa por abscisión (fabs = 0,15) (Law et al. 2001)

h: periodo de retorno de las acículas (h = 1/longevidad media (1) _{= 0,42)}

Para estimar el periodo de retorno, o tiempo medio de permanencia de las acículas en el árbol, se tuvieron en cuenta los resultados obtenidos por García del Barrio (2000). Los valores de LAI desfronde se calcularon a partir de los datos del año 2003.

• Método indirecto de estimación del LAI:

Para calcular el LAI a partir de las fotografías hemisféricas (LAI efectivo) se

realizaron fotografías en tres momentos diferentes del año: agosto de 2003, marzo de 2004 y septiembre de 2004. En cada época del año se hicieron seis fotografías por parcela. Estas fotografías siempre se realizaron en los mismos lugares, coincidiendo con la posición de los sensores de radiación lumínica.

También se analizó la heterogeneidad espacial del LAI efectivo dentro de las parcelas

experimentales. Para esto se realizó una fotografía hemisférica en el centro de cada celda de la malla de 1,5 x 1,5 m de lado, durante el mes de marzo de 2004. En total se realizaron 143 fotografías en la parcela superior, 221 en la parcela del medio y 130 en la parcela inferior.

2.2. Cálculo del área foliar específica (SLA, Specific leaf area)

El área foliar específica se estimó a partir de los cálculos obtenidos por Rey para el mismo pinar de Valsaín (1993). Rey realizó los cálculos recogiendo muestras de acículas de distintas ramas, entre 2 y 25 m de altura, en diferentes árboles, durante el inicio del periodo vegetativo de 1992. La superficie real de las acículas se estimó a partir de la relación peso seco/peso verde (Rey 1993).

2.3. Cálculo del nivel de empaquetamiento de las acículas

El nivel de empaquetamiento de las acículas indica el grado de compactación en el que se agregan las hojas que se disponen en una rama. La estimación del nivel de empaquetamiento de las acículas se realizó en función del LAI estimado a partir del

desfronde (LAI desfronde), recogido mensualmente en cada parcela, y del LAI máximo anual

calculado a partir de las fotografías hemisféricas (LAI efectivo), realizadas en tres

momentos distintos del año (agosto de 2003, marzo de 2004 y septiembre de 2004). Valores cercanos a 1 indican niveles de empaquetamiento bajos y valores cercanos a 0 niveles de empaquetamientos altos. Para el cálculo del nivel de empaquetamiento se utilizó la siguiente ecuación (Pierce y Running, 1988):

En donde:

λ0: nivel de empaquetamiento

LAI desfronde: LAI calculado a partir del desfronde anual (m2/m2)

LAI efectivo: LAI máximo calculado a partir de las fotografías hemisféricas (m2/m2)

2.4. Cálculo del coeficiente de extinción lumínica

El coeficiente de extinción lumínica indica la atenuación de la luz dentro del dosel del bosque, para un LAI determinado (Law y Waring 1994). El Coeficiente de extinción lumínica (K), se calculó a partir de la ley empírica de Beer-Lambert (Jarvis y Leverenz 1983, Marshall y Waring 1986), donde:

K = - ln (Qt/Qo) / LAI (ecuación 4)

En donde:

K: coeficiente de extinción lumínica

Qt: radiación incidente que llega bajo el dosel

Qo: radiación incidente en el extremo superior del dosel

Qt/Qo: transmitancia del dosel (fracción lumínica)

LAI: índice del área foliar (m2_/m2₎

La radiación incidente (Qo o radiación PAR) que llega al sistema, se midió con los

sensores de radiación lumínica en la parcela exterior (fuera del bosque). La radiación que

llega bajo el dosel del bosque (Qt), se midió con los sensores que se instalaron en las

parcelas experimentales en el interior del pinar. Se consideró que la fracción lumínica

(Qt/Qo) fue la fracción de radiación que llegó al sotobosque y fue equivalente a GSF

(medido con las fotografías hemisféricas).

La estimación del coeficiente de extinción lumínica se realizó para GSF y la fracción de lumínica (Qt/Qo) y el LAI desfronde (calculado en el año 2003) y el LAI efectivo y el

LAI efectivo máximo.