Physiological status of conifer seedlings treated with radiation, drought and frost stress mitigation techniques: a laboratory assessment

Abstract

En la región oriental del noroeste de la Patagonia, se levanta del rápido crecimiento de coníferas exóticas Pinus ponderosa (pino ponderosa) y Pseudotsuga menziesii (Abeto de Douglas) se están estableciendo en lugares que están actualmente, o estaban en el pasado, ocupado por Austrocedrus chilensis nativa ( ciprés de la cordillera) bosques. Nuestra hipótesis es que las técnicas de mitigación podrían 1) reducir fotoinhibicion y en consecuencia aumentar la tasa de fotosíntesis neta de las plantas bajo condiciones de alta radiación debido al aumento de la disipación de la radiación con caolín, 2) mejorar la disponibilidad de agua en los suelos utilizando hidrogel, y 3) reducir los efectos de escalofríos y eventos heladas en las especies que son más susceptibles al estrés ambiental, A. chilensis y P. menziesii, logrando valores similares a los medidos en las especies más resistentes, P. ponderosa usando polímeros formadores de película tales como poli-1- p-menteno. Las respuestas a corto plazo de las plántulas a la radiación solar, la disponibilidad de agua del suelo y la temperatura del aire se evaluaron a través de las capacidades de intercambio de gases. Nuestros resultados indican que los efectos de las diferentes técnicas dependen de la susceptibilidad de las especies a estrés ambiental. Tratamiento de caolín aumento de las tasas de conductancia, la fotosíntesis y la transpiración de los estomas en todas las especies. Para el ensayo de hidrogel, se observó contenido volumétrico de agua pot mayor en las plantas tratadas que en las plantas de control. Pinus ponderosa mostraron una menor respuesta a la aplicación de hidrogel, mientras que se observó una respuesta positiva en A. chilensis y ningún efecto en P. menziesii. La técnica de reducción de las heladas evaluado resultó inadecuado para las tres especies estudiadas, pero parece que funciona como un anti-desecante para P. menziesii. Con el fin de optimizar el proceso de siembra y establecimiento para una especie particular, el paquete de técnicas necesita ser evaluado en relación con los requisitos y la susceptibilidad al estrés ambiental de esa especie.

Post planting assistance techniques during early ontogeny may be a determining factor for tree survival in stressful habitats. In the eastern region of NW Patagonia, stands of the fast-growing exotic conifers Pinus ponderosa (Ponderosa pine) and Pseudotsuga menziesii (Douglas fir) are being established in places which are currently, or were in the past, occupied by native Austrocedrus chilensis (mountain cypress) forests. We hypothesize that mitigation techniques could (1) reduce photoinhibition and consequently increase the net photosynthesis rate of plants under high radiation conditions due to increases in the dissipation of radiation with Kaolin, (2) improve water availability in soils using hydrogel, and (3) reduce the effects of chills and frosts events in the species that are most susceptible to environmental stress, A. chilensis and P. menziesii, achieving similar values to those measured in the most resistant species, P. ponderosa using film-forming polymers such as Poly-1-p-Menthene. The short-term responses of seedlings to solar radiation, soil water availability and air temperature were evaluated through gas exchange capacities. Our results indicate that the effects of the different techniques depend on the susceptibility of the species to environmental stress. Kaolin treatment increased stomatal conductance, photosynthesis and transpiration rates in all species. For the hydrogel assay, higher pot volumetric water content was observed in treated plants than in control plants. Pinus ponderosa showed a lower response to the application of hydrogel, while a positive response was observed in A. chilensis and no effect in P. menziesii. The frost mitigation technique evaluated proved unsuitable for the three study species, but appears to work as an anti-desiccant for P. menziesii. In order to optimize the process of planting and establishment for a particular species, the package of techniques needs to be evaluated regarding the requirements and susceptibility to environmental stress of that species.