INTRODUCCIÓN

El retamo espinoso (Ulex europaeus L.) es una especie leguminosa nativa de Europa occidental y las Islas Británicas (^{Hill et al. 2001}); su crecimiento es perenne de largo plazo y forma un denso matorral (^{Amaya-Villareal & Renjifo, 2010}). En Colombia, se reporta desde 1932 (^{Ríos Alzate & Jardín Botánico de Bogotá "José Celestino Mutis", 2005}; ^{Sánchez & Zabaleta, 2006}) y está presente en los departamentos de Boyacá, Cundinamarca, Antioquia, Caldas, Cauca, Córdoba, Huila, Meta, Nariño, Risaralda, Santander y Tolima (^{Mora Goyes et al. 2018}; ^{Barrera-Cataño et al. 2019}). Esta especie fue introducida para usarse como cerca viva y propagada de forma comercial, como ornamental (^{Sanguino Fernández, 2018}), también fue establecida para controlar otras especies que afectaban espacios ecológicos; sin embargo, con el pasar del tiempo, el retamo espinoso aumentó su distribución (^{Ocampo-Zuleta & Solorza-Bejarano, 2017}), particularmente, en la Sabana de Bogotá, originado disturbios en ecosistemas nativos, áreas de producción agropecuaria, parques distritales y de conservación (^{Vargas et al. 2009}).

Dentro de las alteraciones en el ecosistema causada por U. europaeus es la afectación en el crecimiento y desarrollo de arbustos nativos, lo que disminuye la disponibilidad de frutos, de los cuales, se alimentan las aves (^{Amaya-Villareal & Renjifo, 2010}); otro aspecto a tener en cuenta, es que este arbusto puede alcanzar hasta 2 m de altura, donde en el tercio bajo se acumula una densa necromasa, que se acumula año tras año, formando una barrera que dificulta el ingreso de diferentes semillas y la luz al suelo (^{Beltrán-G. & Barrera-Cataño, 2014}). Además, la necromasa y la presencia de aceites en diferentes partes de retamo espinoso, predisponen el desarrollo de incendios en áreas donde se establece (^{Barrera-Cataño et al. 2019}). Los incendios generan condiciones que estimulan la regeneración y la propagación del retamo espinoso, ocasionado pérdida de bienes y servicios ecosistémicos, aumento la tasa de erosión y facilita el establecimiento de otras especies invasoras (^{Barrera-Cataño et al. 2002}; ^{Ocampo-Zuleta & Beltrán-Vargas, 2018}; ^{Ocampo-Zuleta, 2019}).

El retamo espinoso, se cataloga entre las diez especies introducidas invasoras de mayor riesgo en Colombia, por su forma de establecimiento, impacto e inviabilidad de control (^{Baptiste E. et al. 2010}). U. europaeus, se caracteriza por su facilidad de germinar, recuperarse rápidamente, dificultad para su erradicación y una elevada producción de semillas, la cual, se puede estimar entre 442 y 36.741 semillas.m^-2 al año (³³). En los Cerros Orientales del sur de Bogotá, se evaluaron bordes de matorral con presencia de esta especie invasora, reportando la presencia de un banco de semillas con cantidades promedio de 5.386 semillas m^-2, en profundidades de hasta 20 cm, en el perfil del suelo (^{Ocampo-Zuleta & Solorza-Bejarano, 2017}). La variabilidad en la cantidad de semillas tiene una relación con la edad del área invadida, encontrando valores de hasta 15.000 semillas.m^-2 en invasiones de 40 años (^{Beltrán-Gutiérrez & Barrera-Cataño, 2015}).

Un banco de semillas, se pude definir como un grupo de semillas con potencial germinable, capaces de conformar una futura vegetación o reinvasión, adaptadas a diferentes condiciones, que prevalecen en periodos adversos de espacio y tiempo (^{Hill et al. 2001}; ^{Cano-Salgado et al. 2012}). El estudio de estos reservorios de semillas permite conocer la cantidad de semillas nuevas, ubicadas, principalmente, en la superficie del suelo y de semillas antiguas, persistentes en el tiempo, facilitando determinar la viabilidad de estas y, con ello, estimar la posible infestación de malas hierbas. Es necesario tener en cuenta, que los bancos de semillas pueden presentar cambios, como modificaciones en tamaño y en composición de las especies presentes en el suelo, debido a la implementación de prácticas agrícolas (^{Begum et al. 2006}). Otro aspecto que permite la evaluación de los bancos de semillas es conocerlos como fuente de propágulos y diversidad genética, que facilita el reconocimiento de especies de plantas, distribución de semillas y los programas de manejo, que ayuden en el control de especies invasoras (^{Cox & Allen, 2008}; ^{Gioria et al. 2019}).

Además, conocer la viabilidad de una semilla puede determinar la habilidad que tiene el embrión para germinar, aunque este evento se puede alterar por diversos factores, como la producción de semillas viables por la planta, edad de la semilla, daños por factores externos y condiciones ambientales. Otra característica a tener en cuenta es el vigor de las semillas, considerado para determinar el nivel de actividad y desempeño de estas durante la germinación y emergencia de la plántula; este vigor puede disminuir a lo largo del tiempo, porque las semillas pierden la capacidad de realizar sus procesos fisiológicos (^{Shaban, 2013}). Otra técnica para evaluar el estado de las semillas es la conductividad eléctrica, que presenta ventajas, como la rapidez de resultados, no afectados por la latencia, no demanda equipos costosos, ni personal altamente calificado, es capaz de identificar el deterioro de las semillas en su estado inicial (^{Silva et al. 2013}), además de su objetividad y una base teórica consistente (^{AOSA, 1983}).

Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue determinar el vigor, la viabilidad y el banco de semillas de retamo espinoso, para conocer la dinámica de desarrollo de esta planta invasora en las zonas de estudio.

MATERIALES Y MÉTODOS

El estudio se realizó en el municipio de Sibaté - Cundinamarca, Colombia, en la vereda Romeral, ubicada a una altura aproximadamente de 3.312 m s.n.m., con temperatura media de 14 °C y precipitación media anual de 1.075 mm. Estos suelos se caracterizan por ser de tipo Andisol (^{Borja, 2012}).

Para el estudio del banco de semillas se seleccionaron tres sitios de muestreos, de acuerdo a su ubicación y ecosistemas contrastantes. El primer lugar, denominado Delicias, se encontraba ubicado al borde de la carretera, que conduce a la vereda Romeral; este punto, se caracterizaba por la presencia de pasto para ganado lechero, el cual, estaba siendo invadido por retamo espinoso, con coordenadas N 4°25′53.00″, W 74°14′2.00″ W. El segundo lugar, llamado la Laguna, se caracterizaba por plantas de retamo espinoso al borde de un cuerpo de agua, con coordenadas N 4°24′46.00″, W 74°14′5.01″ y finalmente Usabá, sobre la carretera hacia el municipio de Pasca-Cundinamarca, limitando con sistemas de producción agrícola, con coordenadas N 4°24′26.00″, W 74°14′7.00″ (Figura 1). Para la determinación del vigor y viabilidad de la semilla, solo se utilizó material vegetal del sector llamado Delicias.

Figura 1 Lugares de muestreo para determinación del banco de semillas de Ulex europaeus. a) Delicias; b) Laguna y c) Usaba. 

Metodología para determinación de vigor, viabilidad y banco de semillas

Prueba de vigor: El vigor de las semillas de retamo espinoso, se analizó mediante la prueba de conductividad eléctrica (C.E.), determinada por la ISTA (^{International Seed Testing Association, 2005}), en el laboratorio de Fisiología Vegetal de la Universidad de Cundinamarca, sede Fusagasugá, bajo condiciones controladas de temperatura promedio de 20 °C. Se utilizó un diseño estadístico completamente al azar, con cuatro repeticiones de 100 semillas cada una. Cada repetición fue colocada en un vaso de precipitados con 60 mL de agua destilada estéril y mediante un conductivímetro marca Jenway 4510 (calibrado en 25 mL de agua destilada estéril), se realizaron las respectivas mediciones, tomadas a las 2, 4, 6, 8 y 10 horas de imbibición de la semilla. Los resultados, se expresaron en µs.cm-¹.g^-1 y se analizaron con el paquete estadístico SAS, con una prueba de comparación múltiple de Tukey al 5 % de significancia, para determinar si existieron diferencias estadísticas entre el tiempo de imbibición y el vigor de la semilla.

Prueba de viabilidad: Las semillas colectadas en el sector Delicias, vereda Romeral (Sibaté), fueron sometida a una prueba de viabilidad, mediante el ensayo topográfico de tetrazolio en el laboratorio de la Universidad de Cundinamarca. Se empleó un diseño completamente al azar con cuatro repeticiones. Cada repetición constó de 100 semillas, acondicionadas mediante un corte longitudinal con bisturí y, posteriormente, se colocaron en un vaso de precipitados de 100 mL, con una solución de tetrazolio en agua al 1 %, en un volumen total de 50 mL, durante 2 horas. Pasado este tiempo, se realizó un conteo de las semillas viables y no viables, con la ayuda de un estereoscopio, para calcular el porcentaje de viabilidad, de acuerdo con las reglas de la ^{ISTA (2005)}, según el color de la tinción, obtenida por el embrión, que varía de rojo intenso, para las semillas vigorosas, pasando por coloración rosa (de fuerte a pálido, para semillas parcialmente dañadas) y color blanco, para las semillas muertas o inviables (^{Elizalde et al. 2017}).

Banco de semillas: La colecta de muestras, se realizó en la zona de páramo de Sumapaz del municipio de Sibaté, seleccionando tres matorrales de Ulex europaeus, en los sitios mencionados. Para colectar el suelo, se usó la metodología de ^{Sánchez & Zabaleta (2006}), pero modificando el área de evaluación, al pasar de 1 m² a 0,40 m², buscando reducir la cantidad de suelo colectado y así distribuir una proporción, de acuerdo al área disponible para las evaluaciones y con el fin de tener precisión en la colecta de suelo, se utilizó un cuadrado de 0,20*0,20 m. En cada matorral, se seleccionaron tres puntos de muestreo, donde se dispuso el cuadrado anteriormente mencionado y, a partir de allí, se tomaron muestras a tres profundidades de 0-5, 5-10 y 10-20 cm. Se realizaron dos muestreos en cada uno de los matorrales. Posteriormente, el suelo extraído de cada matorral, se distribuyó en bandejas de aluminio marcadas con cada profundidad. Las muestras permanecieron en un umbráculo por un periodo de tres meses, con aplicaciones de riego, para posteriormente realizar el conteo de plántulas germinadas, diferenciándolas en dicotiledóneas (hoja ancha), monocotiledóneas (hoja angosta) y retamo espinoso, que se identificó al observar las primeras hojas verdaderas (trifoliadas) (^{Barrera-Cataño et al. 2019}). Con el fin de confirmar que fueran plantas de retamo espinoso, se mantuvieron por un periodo de hasta dos meses, para observar el desarrollo de la plántula.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Prueba de vigor. La prueba de conductividad eléctrica, se basa en el hecho de que las semillas, cuando se sumergen en agua (fase de imbibición), exudan iones, azúcares y otros metabolitos, debido a los cambios en la integridad de las membranas celulares, de acuerdo con ^{Fessel et al. (2006}).

Según ^{Bewley & Black (1985}), en las semillas de bajo vigor, los mecanismos de reparación de membranas son ineficientes, están ausentes o las membranas están completamente dañadas, lo que permite la salida de una gran cantidad de electrolitos, a través de ella. Cuando se estabilizan las membranas, se produce la menor lixiviación de exudados (^{Fessel et al. 2010}).

La prueba de comparación múltiple de Tukey para la conductividad eléctrica de las semillas de retamo espinoso del sector Delicias (Tabla 1) mostró que, a partir de las 6 horas de hidratación, la cantidad de iones lixiviados se estabilizó, demostrando que sus membranas celulares tienen una alta capacidad de restauración en su integridad en poco tiempo, directamente relacionado con su alto vigor.

Tabla 1 Prueba de Tukey para conductividad eléctrica (C.E.) de las semillas de retamo espinoso en el sector Delicias, vereda Romeral (Sibaté, Cundinamarca). 

(µs: microsiemens). **Letras distintas indican diferencias significativas (P < 0,05).

Algunos resultados para este parámetro en especies cultivadas son abundantes, pero para semillas de U. europaeus son muy pocas, por lo que se considera un punto de partida para futuras investigaciones, en el conocimiento de esta especie; por ejemplo, para semillas de maíz (Zea mays L.), se considera que la pérdida de iones, a través de las membranas, se estabiliza a las 24 horas de imbibición, a 25 °C (^{Sivritepe et al. 2015}); para semillas de fríjol (Phaseolus vulgaris L.), a las 16 horas, a 25 °C (^{Ortiz et al. 2018}) y en sorgo, a las 24 horas, a 25 °C (^{Fatonah et al. 2017}).

De acuerdo con la investigación realizada por ^{Szemruch et al. (2019}), en semillas de girasol (Helianthus annuus L.), se encontró que los valores de la C.E. variaron entre 40,4 y 41,5 μs cm^-1 g^-1, para aquellas consideradas de alto vigor y entre 60,6 y 50,2 μs cm^-1 g^-1, para las consideradas de medio y bajo vigor (^{Szemruch et al. 2019}). Teniendo en cuenta los valores obtenidos en la prueba, que fueron de 38,51 µs cm ^-1 g^-1, a las ocho horas y de 37,31 µs.cm ^-1 g^-1, a las diez horas, se puede afirmar que las semillas de U. europaeus del sector Delicias presentan un alto vigor.

Prueba de viabilidad. Los resultados de la prueba de tetrazolio mostraron que las semillas de retamo espinoso del sector Delicias tuvieron una viabilidad del 98 %, de acuerdo con los estándares de tinción del embrión, de color rojo intenso, lo cual, quiere decir que estas poseen un embrión viable, capaz de germinar y producir plántulas normales. La viabilidad de las semillas expresa su potencial germinativo, de acuerdo con lo reglamentado por la ^{ISTA (2005)}.

En embriones de semillas, la diferencia entre los tejidos vivos de los muertos refleja la actividad de las enzimas deshidrogenasas, base del proceso respiratorio. Cuando las semillas vivas se hidratan, la actividad de las deshidrogenasas se ve incrementada, lo que da como resultado la liberación de iones hidrógeno, que reduce a la solución de tetrazolio (incolora) a trifenil-formazán, de color rojo, de acuerdo con ^{Ruiz (2009}). Cuando existe una baja concentración de deshidrogenasas, no se colorea la semilla al no reaccionar con tetrazolio, según ^{Victoria T. (2006)}. Los diferentes grados de tinción, se relacionan con la germinación.

Estos resultados difieren con los obtenidos por ^{Sixtus et al. (2004)}, en la viabilidad de semillas de retamo espinoso, en dos sitios de Nueva Zelanda, mostrando diferencias según el sitio de colecta, siendo mayor en las vainas colectadas en Golden Bay (esquina noroeste de la isla sur), con un 60 %, a diferencia de las producidas más al sur, en el lago glacial Ohau, con un 30 % de viabilidad. En Golden Bay, la producción de semilla de retamo espinoso es de forma continua, con picos de producción en junio y diciembre, con un promedio mensual de las temperaturas mínimas invernales de, aproximadamente, 5 °C, mayores que en otras zonas de la isla, lo que podría ser la causa del más largo período reproductivo por estación, mientras que en el lago Ohau, la semilla de retamo espinoso se produce por más cortos periodos, que puede ser debido a la temperatura más fría, de -2 °C.

Banco de Semillas. El mayor potencial de plantas de retamo espinoso de las zonas de estudio se alcanzó en el matorral la Laguna, con 2.250 semillas germinadas por m^-2; estas cifras son similares a las encontradas en Sir Lanka y en Australia (^{Kariyawasam & Ratnayake, 2019}). ^{Ocampo-Zuleta & Solorza-Bejaano (2017)}, en Colombia, encontraron 1.892 semillas por m^-2, entre los 2.700 a 3.200 m.s.n.m., menor a la densidad de los bancos evaluados en este estudio, que oscilaron entre 2.500 y 16.000 semillas.m^-2; estas cantidades coincidieron con los rangos reportados por ^{Rees & Hill (2001}), que estiman la producción anual de semillas de retamo espinoso entre 442 a más de 36.741 semillas.m^-2. Una causa de las variaciones en las densidades de las semillas de retamo, se atribuye a su amplia adaptación en diferentes rangos de climas, así garantiza producción constante de semillas (^{Bowman et al. 2008}); sin embargo, en este caso, no se puede atribuir a alguna época o a condiciones climáticas, porque no fue posible relacionarlas con las fechas de muestreo. Este tipo de cambios en las densidades muestran la necesidad de interpretar y analizar el banco de semillas de cada lugar de estudio, para determinar estrategias de control, acordes a las características de las zonas invadidas por esta planta.

Los resultados muestran que la mayor abundancia de semillas de retamo espinoso se encontró en el matorral la Laguna, en la profundidad de 10-20 cm, seguida de 0-5 cm y finalmente de 5-10 cm (Tabla 2); por el contrario^{, Ocampo-Zuleta & Solorza-Bejarano (2017)} reportaron la mayor cantidad de semillas de retamo espinoso, depositadas entre 0-5 cm, independiente de los sitios muestreados. Esta mayor densidad puede ser explicada por la apertura de vainas, que al caer se abren y las semillas quedan depositadas en el primer horizonte del suelo (^{Clements et al. 2001}); sin embargo, es posible hallar semillas a profundidades superiores de 10 cm, las cuales, pueden funcionar como el reservorio futuro de U. europaeus, al tener la posibilidad de evitar adversidades bióticas o abióticas a esas profundidades (^{Hill et al. 2001}). En este sentido, ^{Gonzalez et al. (2010}) encontraron un número mayor de semillas de retamo espinoso, entre los 5-10 cm del suelo y no necesariamente entre los primeros 5 cm; esto se podría deber a factores, como disturbios en el ambiente y el agotamiento de la capa superficial del suelo, así como la exposición a algunos depredadores, los cuales, afectan el tamaño de los bancos de semillas (^{Carbonne et al. 2020}). En especies de plantas arvenses, el aumento en la densidad de semillas se obtuvo, igualmente, a la profundidad de 10 a 20 cm y en los primeros centímetros disminuyó, lo cual, fue relacionado con las prácticas de manejo del suelo (^{Vargas Gutiérrez & Blanco Metzler, 2012}).

Tabla 2 Número de plantas dicotiledóneas, monocotiedóneas y de retamo espinoso Ulex europaeus, en los sitios muestreados Delicias, Usabá y Laguna, del municipio de Sibaté, en las profundidades de 0-5, 5-10 y 10-20 cm. 

Según los análisis realizados para las tres áreas evaluadas, el banco de semillas, para el matorral la Laguna, fue de 2.125 semillas, seguido de las Delicias, con 975 semillas y finalmente con Usaba, 425 semillas; por lo anterior, el matorral la Laguna presentó valores más altos de semillas. Estos resultados pueden estar relacionados con actividades realizadas por la comunidad en dicho matorral, para el control de esta especie invasora, como las quemas constantes. Esta práctica aumenta la dispersión y la propagación de semillas (^{Vargas et al. 2009}), creando una condición de sucesión ecológica detenida, prolongando la permanencia de la especie en los matorrales (^{Herrera et al. 2016}), lo cual, afecta la resiliencia del suelo y la recuperación del hábitat, con especies nativas. De igual forma, las semillas de retamo espinoso han demostrado ser tan resistentes al fuego, que los incendios favorecen la expresión masiva de los bancos de semilla, dificultando la erradicación de la planta (^{Barrera-Cataño et al. 2002}; ^{Vargas, 2007}; ^{Contreras-Rodríguez et al. 2019}).

Al realizar el conteo de la composición del banco de semillas, se encontró que estaba compuesto, en mayor proporción, de especies dicotiledóneas, con 42,4 %, monocotiledóneas, con 37,4 % y retamo espinoso, con 20,2 %. Esta composición fue similar a los resultados obtenidos por ^{Haretche & Rodríguez (2006}), donde presentó mayor predominancia de plantas dicotiledóneas que monocotiledóneas, lo que puede estar relacionado con la longevidad de las semillas, ya que las monocotiledóneas se caracterizan por ser poco longevas.

Finalmente, se puede concluir, que las semillas de esta especie presentan una reparación de membranas celulares en corto tiempo después del inicio de la imbibición, lo cual, indica que posee alto vigor, asociado a una alta viabilidad, factores clave para su establecimiento exitoso en diversos ambientes. El banco de semillas de retamo espinoso, se puede encontrar a profundidades de hasta 20 cm del suelo en los lugares muestreados, además el matorral asociado al cuerpo hídrico de la Laguna, presentó el mayor banco de semillas, lo que se puede atribuir a las prácticas de quemas allí realizadas.