Efecto de los cambios de la vegetación sobre la dinámica de agua y productividad en zonas altas de la cuenca de dos mallines del NO de la Patagonia

Abstract

Los mallines son ecosistemas que funcionan como importantes reservorios de agua, cumpliendo un rol clave en el mantenimiento de la biodiversidad y como sustento de economías asociadas, como la actividad agrícola ganadera. Por otro lado, en la Patagonia argentina, la forestación con coníferas exóticas de rápido crecimiento aumentó lenta pero constantemente en las últimas décadas, existiendo en algunos casos forestaciones en laderas aledañas a los mallines. A la fecha, el conocimiento sobre los efectos que estas últimas pueden generar sobre la dinámica de los recursos hídricos y la productividad forrajera aguas abajo de las mismas es incipiente. El objetivo general del presente estudio fue el de analizar los efectos de la forestación con Pinus ponderosa sobre la dinámica hídrica y sobre la productividad tanto herbácea-arbustiva, como también de la forestación en sí, en mallines del noroeste de la Patagonia bajo condiciones de pluviometría contrastante. Para dicho fin se consideraron dos mallines (mallín xérico y údico), subdividiéndose a los mismos en zonas de borde de mallín y zonas de ladera (altas, medias y bajas) de pastizal y forestación. Dicha subdivisión permitió analizar zonalmente las distintas componentes de la recarga y balance hídrico, así como también comparar la productividad primaria neta de cada subsistema. De esta forma se consideraron y cuantificaron los distintos componentes del balance hídrico o balance neto: porcentajes de interceptación por parte de la canopia, tasas de drenaje y escorrentía, contenido de humedad del suelo, nivel de la napa freática, balance neto y las tasas de transpiración arbórea. En referencia a la productividad en cada mallín se cuantificó la productividad primaria neta de especies herbáceas, arbustivas y arbóreas, respectivamente. En ambas forestaciones pudo observarse que, independientemente de la pluviometría característica de cada sitio, al considerarse canopeos con altos valores de cobertura (cercanas al 90%) la interceptación fue de un 40% de las precipitaciones caídas, reduciéndose significativamente al disminuir las coberturas de dosel a un 70%; existiendo así un efecto sobre este componente de la recarga dependiente de la cobertura de las forestaciones. En referencia al drenaje, las laderas de los mallines exhibieron patrones diferentes, presentando mayores valores en la ladera de pastizal en el mallín údico y en la ladera forestada en el mallín xérico. La escorrentía superficial no constituyó una fuente importante de recarga para estos sistemas a lo largo de los meses de primavera-verano, presentando valores similares entre laderas en ambos mallines. Dentro de cada mallín, tanto el contenido de humedad en suelo como los niveles de la napa freática fluctuaron de manera similar entre las distintas condiciones de ladera consideradas. A medida que trascurrieron los meses de primavera-verano dichas variables presentaron gradualmente menores valores, disminuyendo hasta alcanzar el punto de marchites permanente y la máxima profundidad detectable respectivamente. Al inicio del otoño se evidencio la recarga hídrica del sistema, incrementándose nuevamente los valores de ambas variables. En el mallín údico, el contenido de agua del suelo y el nivel freático fueron similares entre condiciones de ladera. En dicho mallín, la productividad herbácea-arbustiva en la zona borde del mismo presento como tendencia valores levemente mayores aguas abajo de la ladera forestada respecto a la zona bajo ladera de pastizal. En el sitio xérico, el contenido de agua del suelo fue siempre más alto bajo la ladera de pastizal que de la ladera forestada, sin presentar diferencias en el nivel de napa freática entre ambas condiciones, en este caso la tendencia en la productividad herbácea-arbustiva fue mayor en la zona borde aguas abajo de la ladera de pastizal en comparación a la zona aguas bajo de la ladera forestada. El balance neto presentó valores negativos, indicando ingresos de agua al sistema por sobre los valores de egreso (evapotranspiración) a lo largo de las cuatro temporadas analizadas. Esto podría ser explicado por el aporte de agua sub superficial, siendo de esta forma, una fuente de recarga continua a lo largo de todo el año. En el caso del mallín údico el balance neto presento una alta correlación positiva con las precipitaciones estivales, mientras que en el mallín xérico primó la correlación con los niveles de profundidad de la napa freática. La productividad herbácea-arbustiva presento la tendencia hacia una mayor productividad en la zona con mayor contenido de agua en suelo. Al considerarse las diferentes laderas dentro de un mismo mallín, la productividad de P. ponderosa y su eficiencia en el uso del agua fueron significativamente mayores a los registrados en la ladera de pastizal. En ambos mallines la productividad arbórea presentó una relación lineal positiva con los niveles de profundidad de la napa freática, existiendo la posibilidad del uso de dicho recurso por parte de las forestaciones. Las principales diferencias halladas en las variables hídricas, y en consecuencia en los resultados de productividad de biomasa, se relacionan con diferencias en la textura del suelo entre condiciones de ladera e incluso en las diferentes alturas de las mismas. Estos resultados sugieren que las plantaciones de P. ponderosa de las dimensiones de las estudiadas (25% de la cuenca), situadas aguas arriba de este tipo de ambientes, no producen un efecto directo sobre la dinámica hídrica y la productividad aérea herbácea-arbustiva, al menos bajo la escala predial estudiada (microcuencas de entre 100 y 200 ha). Estos sistemas tienen una alta complejidad vinculada con la geomorfología y la historia previa de uso de la tierra, que determinan principalmente la dinámica de agua en el suelo y, en consecuencia, su productividad. La inclusión de estas variables es necesaria para un entendimiento integral de la dinámica de estos sistemas. Para el caso puntual de implantación forestal, es importante determinar pautas de planificación como densidad de plantación, actividades de manejo de poda y raleo, del porcentaje de cuenca a implantar y su ubicación en relación a la cercanía de los cuerpos de agua.

Meadows are ecosystems that function as important reservoirs of water playing a key role in the maintenance of biodiversity and associated economies as agriculture and/or livestock. On the other hand, in Patagonia, Argentina, afforestation with exotic conifers with rapidly growth rates has increased slowly but steadily in recent decades. In some cases surrounding hillsides of a particular type of meadows (mallines) has been forested in the past. To date, the knowledge about the effects that plantations has over water dynamics and forage productivity downstream, is scarce. The main aim of this study was to analyze the effects of afforestation with Pinus ponderosa on water dynamics and primary productivity of both herbaceous-shrub and afforestation in meadows of northwestern Patagonia, and under contrasting rainfall conditions (xeric and humid meadows). For this purpose, two meadows (xeric and humid meadows or mallines) were selected and subdivided in the following areas: a) edge zones of meadows and hillside areas of grassland and forestry (at three altitudes: high, medium and low).This subdivision allowed a zonal analyze of the different components of water recharge and water balance, as well as to compare the net primary productivity in each subsystem. In this way, canopy interception rates, drainage and runoff rates, soil moisture content, level of water table, net balance of hydrology, and tree transpiration rates, were considered and quantified during four growing seasons. Moreover, the net primary productivity of herbaceous, shrubs, and trees species, were quantified. In both meadows (xeric and humid), regardless of the rainfall pattern in each site, canopy intercepts an amount of 40% of the fallen rain when canopy cover was near 90%. This percentage of interception decreased significantly when cover values decreased near to 70%; according to this, an effect of canopy covers on water recharge, was evident. Related with drainage, hillsides of both xeric and humid meadows, exhibited contrasting patterns. Grassland hillside in humid meadow showed higher drainage values than in the forested hillside. On the contrary, forested hillside in xeric meadow showed the highest values of water drainage than the grassland. Surface runoff was not the main source of water recharge for these systems considering the spring-summer season, showing similar values on both meadows. Within each meadow, both the soil moisture content and the water table levels fluctuated similarly between the considered hillside conditions. As the spring-summer months elapsed, these variables showed gradually lower values, decreasing until reach the permanent wilting point and the maximum detectable depth, respectively. At the beginning of autumn, the two variables showed values near to field capacity and surface level respectively, evidencing the water recharge of the system. At the humid meadows, soils water content and the water table levels were similar between hillside conditions (grassland and afforestation). In this meadow, herbaceous and shrub productivity showed a barely trend to higher values downstream of the forested hillside than downstream of the grassland hillside. For xeric meadow, soils water content was always higher downstream of the grassland hillside than downstream of the forested hillside. Any difference was found in water table levels. Herbaceous and shrub productivity was higher downstream of grassland hillside than downstream forested hillside. Net water balances were negative, pointing out that in both systems water input surpassed water loss (evapotranspiration) during the four analyzed growing seasons. This result could be explained by a subsurface water input. This component could be an important source of continuous water recharge during the year. In the case of the net water balance in humid meadow, it presented a high positive correlation with summer rainfall, while in the xeric meadow prevailed a positive correlation with water table depths. Herbaceous and shrub productivity showed a trend to higher productivity values in the areas with higher water content in soil, and this happened in both analyzed meadows. Within meadows, the productivity and water use efficiency of P. ponderosa hillside were significantly higher than those recorded evidenced in grassland hillsides. Additionally, in both meadows, tree productivity presented a positive linear relationship with precipitation levels, soil water content and water table depth of the center of each meadow. The main differences found in the water related variables, and thus in net primary productivity, were linked to differences in soil texture among considered hillside conditions and altitudes. These results suggest that upstream plantations of P. ponderosa at the dimensions considered in the present study (25% of the watershed) did not produce a direct negative effect on water dynamic and on net primary productivity of herbaceous and shrub species, at least at the scale under study (watershed between 100 and 200 ha). These systems are linked to the geomorphology and history of land use, which largely determine the dynamics of soil water and, consequently, productivity. The inclusion of these variables for a better understanding of the water dynamics and productivity of these systems is necessary in future studies. Related with afforestation establishment, it is important the determination of planning patterns of planting densities, management activities of pruning and thinning, and percentages of watershed to be planted, in order to establish the best location that preserves water bodies.