Cambios en la partición de flujos de agua en el Chaco Árido al reemplazar bosques por pasturas

Autores/as

  • Patricio N. Magliano Grupo de Estudios Ambientales-IMASL, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, Argentina.
  • Roberto J. Fernández Cátedra de Ecología e IFEVA, Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires-CONICET, Argentina.
  • Raúl Giménez Grupo de Estudios Ambientales-IMASL, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, Argentina.
  • Victoria A. Marchesini Grupo de Estudios Ambientales-IMASL, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, Argentina. School of Plant Biology, The University of Western Australia, Australia.
  • Ricardo A. Páez Grupo de Estudios Ambientales-IMASL, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, Argentina.
  • Esteban G. Jobbágy Grupo de Estudios Ambientales-IMASL, Universidad Nacional de San Luis-CONICET, Argentina.

DOI:

https://doi.org/10.25260/EA.16.26.2.0.148

Resumen

La vegetación cumple un papel muy importante regulando los flujos de agua de los ecosistemas, en especial en regiones áridas y semiáridas donde la mayor parte de la precipitación se evapotranspira. En este trabajo se exploró cómo el reemplazo de los bosques secos nativos por pasturas, orientado a aumentar la productividad ganadera, afecta la partición de flujos de agua en las llanuras del Chaco Árido. Se caracterizó la distribución del tamaño y la intensidad de eventos de precipitación, y se midieron los flujos de intercepción directa, escurrimiento superficial, drenaje profundo y evaporación potencial en parcelas pareadas de bosques y pasturas en San Luis, Argentina. Las pasturas presentaron menor intercepción directa (0.35±0.13 vs. 1.51±0.50 mm/evento de precipitación), mayor escurrimiento superficial (~28 vs. 0% de escurrimiento en eventos grandes e intensos) y mayor evaporación potencial a nivel del suelo (7.0±0.9 vs. 4.4±0.9 mm/día en el verano). El drenaje profundo resultó nulo en ambas coberturas, aunque bajo las pasturas se encontró un desplazamiento vertical de las sales del perfil hasta los 2 m de profundidad. Luego de cada evento de precipitación, las pasturas presentaron una distribución más homogénea de la humedad edáfica como producto de una menor redistribución de agua por el canopeo y la superficie del terreno. Estos resultados sugieren que el establecimiento de pasturas en sitios originalmente cubiertos por bosques reduciría la fracción de la precipitación potencialmente transpirable y aumentaría el riesgo potencial de erosión hídrica. La importancia de los flujos de redistribución sobre el balance hídrico y el funcionamiento ecohidrológico del sistema resalta la necesidad de caracterizar la dinámica del agua a escala de parche en paisajes llanos.

Citas

Amdan, M., R. Aragón, E. G. Jobbágy, J. Volante, and J. M. Paruelo. 2013. Onset of deep drainage and salt mobilization following forest clearing and cultivation in the Chaco plains (Argentina). Water Resources Research 49:6601-6612.

Anriquez, A., A. Albanesi, C. Kunst, R. Ledesma, C. López, A. Rodríguez Torresi, and J. Godoy. 2005. Rolado de fachinales y calidad de suelos en el Chaco occidental, Argentina. Ciencia Del Suelo 23:145-157.

Asner, G. P., A. J. Elmore, L. P. Olander, R. E. Martin, and T. Harris. 2004. Grazing systems, ecosystem responses, and global change. Annual Review of Environmental Resources 29:261-299.

Austin, A. T., L. Yahdjian, J. M. Stark, J. Belnap, A. Porporato, U. Norton, D. A. Ravetta, and S. M. Schaeffer. 2004. Water pulses and biogeochemical cycles in arid and semiarid ecosystems. Oecologia 141:221-235.

Baldi, G., J. Houspanossian, F. Murray, A. A. Rosales, C. V. Rueda, and E. G. Jobbágy. 2015. Cultivating the dry forests of South America: Diversity of land users and imprints on ecosystem functioning. Journal of Arid Environments 123, 47-59.

Bates, J. D., T. Svejcar, R. F. Miller, and R. A. Angell. 2006. The effects of precipitation timing on sagebrush steppe vegetation. Journal of Arid Environments 64:670-697.

Bautista, S., Á. G. Mayor, J. Bourakhouadar, and J. Bellot. 2007. Plant spatial pattern predicts hillslope runoff and erosion in a semiarid mediterranean landscape. Ecosystems 10:987-998.

Bisigato, A. J., P. E. Villagra, J. O. Ares, and B. E. Rossi. 2009. Vegetation heterogeneity in Monte Desert ecosystems: A multi-scale approach linking patterns and processes. Journal of Arid Environments 73:182-191.

Blanco, L., F. Biurrun, and C. Ferrando. 2005a. Niveles de degradación de la vegetación del Chaco Arido. Una Aproximación cuantitativa a partir de imágenes satelitales. INTA. Serie de Publicaciones de Investigación EEA La Rioja, Argentina. Pp. 12.

Blanco, L. J., C. A. Ferrando, F. N. Biurrun, E. L. Orionte, P. Namur, D. J. Recalde, and G. D. Berone. 2005b. Vegetation responses to roller chopping and buffelgrass seeding in Argentina. Rangeland Ecology And Management 58:219-224.

Bondeau, A., P. C. Smith, S. Zaehle, S. Schaphoff, W. Lucht, W. Cramer, D. Gerten, H. Lotze-Campen, C. Müller, M. Reichstein, and B. Smith. 2007. Modelling the role of agriculture for the 20th century global terrestrial carbon balance. Global Change Biology 13:679-706.

Breshears, D. D. and F. J. Barnes. 1999. Interrelationships between plant functional types and soil moisture heterogeneity for semiarid landscapes within the grassland/forest continuum: A unified conceptual model. Landscape Ecology 14:465-478.

Caldwell, T. G., M. H. Young, E. V. McDonald, and J. Zhu. 2012. Soil heterogeneity in Mojave Desert shrublands: Biotic and abiotic processes. Water Resources Research 48:W09551, doi:10.1029/2012WR011963.

Caldwell, T. G., M. H. Young, J. Zhu, and E. V. McDonald. 2008. Spatial structure of hydraulic properties from canopy to interspace in the Mojave desert. Geophysical Research Letters 35:L19406, doi:10.1029/2008GL035095.

Carlyle-Moses, D. E. 2004. Throughfall, stemflow, and canopy interception loss fluxes in a semi-arid Sierra Madre Oriental matorral community. Journal of Arid Environments 58:181-202.

Colman, E. 1947. A laboratory procdure for determining the field capacity of soils. Soil Science 63:277-284.

Connolly, R. D. 1998. Modelling effects of soil structure on the water balance of soil-crop systems: A review. Soil And Tillage Research 48:1-19.

Contreras, S., C. S. Santoni, and E. G. Jobbágy. 2013. Abrupt watercourse formation in a semiarid sedimentary landscape of central Argentina: The roles of forest clearing, rainfall variability and seismic activity. Ecohydrology 6:794-805.

Chapin, F. S., P. Matson, and H. A. Mooney. 2002. Terrestrial water y Energy Balance. Springer-Verlag, New York.

Del Grosso, S., W. Parton, T. Stohlgren, D. Zheng, D. Bachelet, S. Prince, K. Hibbard, and R. Olson. 2008. Global potential net primary production predicted from vegetation class, precipitation, and temperature. Ecology 89:2117-2126.

Eberbach, P. L. 2003. The eco-hydrology of partly cleared, native ecosystems in southern Australia: A review. Plant And Soil 257:357-369.

Farley, K. A., E. G. Jobbágy, and R. B. Jackson. 2005. Effects of afforestation on water yield: A global synthesis with implications for policy. Global Change Biology 11:1565-1576.

Foley, J. A., R. DeFries, G. P. Asner, C. Barford, G. Bonan, S. R. Carpenter, F. S. Chapin, M. T. Coe, G. C. Daily, H. K. Gibbs, J. H. Helkowski, T. Holloway, E. A. Howard, C. J. Kucharik, C. Monfreda, J. A. Patz, I. C. Prentice, N. Ramankutty, and P. K. Snyder. 2005. Global consequences of land use. Science 309:570-574.

Hao, Y., X. Kang, X. Wu, X. Cui, W. Liu, H. Zhang, Y. Li, Y. Wang, Z. Xu, and H. Zhao. 2013. Is frequency or amount of precipitation more important in controlling CO2 fluxes in the 30-year-old fenced and the moderately grazed temperate steppe? Agriculture, Ecosystems And Environment 171:63-71.

Harper, C. W., J. M. Blair, P. A. Fay, A. K. Knapp, and J. D. Carlisle. 2005. Increased rainfall variability and reduced rainfall amount decreases soil CO2 flux in a grassland ecosystem. Global Change Biology 11:322-334.

Hillel, D. 1998. Environmental soil physics: Fundamentals, applications, and environmental considerations. Academic Press, United States of America. Pp. 771.

Huxman, T. E., M. D. Smith, P. A. Fay, A. K. Knapp, M. R. Shaw, M. E. Lolk, S. D. Smith, D. T. Tissue, J. C. Zak, J. F. Weltzin, W. T. Pockman, O. E. Sala, B. M. Haddad, J. Harte, G. W. Koch, S. Schwinning, E. E. Small, and D. G. Williams. 2004. Convergence across biomes to a common rain-use efficiency. Nature 429:651-654.

Huxman, T. E., B. P. Wilcox, D. D. Breshears, R. L. Scott, K. A. Snyder, E. E. Small, K. Hultine, W. T. Pockman, and R. B. Jackson. 2005. Ecohydrological implications of woody plant encroachment. Ecology 86:308-319.

Iriondo, M. 1993. Geomorphology and late quaternary of the Chaco (South America). Geomorphology 7:289-303.

Jobbágy, E. G., M. D. Nosetto, C. S. Santoni, and G. Baldi. 2008. El desafío ecohidrológico de las transiciones entre sistemas leñosos y herbáceos en la llanura chaco-pampeana. Ecología Austral 18:305-322.

Kleb, H. R. and S. D. Wilson. 1997. Vegetation effects on soil resource heterogeneity in prairie and forest. The American Naturalist 150:283-298.

Knapp, A. K., P. A. Fay, J. M. Blair, S. L. Collins, M. D. Smith, J. D. Carlisle, C. W. Harper, B. T. Danner, M. S. Lett, and J. K. McCarron. 2002. Rainfall variability, carbon cycling, and plant species diversity in a mesic grassland. Science 298:2202-2205.

Kunst, C., R. Ledesma, S. Bravo, A. Albanesi, A. Anriquez, H. Van Meer, and J. Godoy. 2012. Disrupting woody steady states in the Chaco region (Argentina): responses to combined disturbance treatments. Ecological Engineering 42:42-53.

Kunst, C., R., M. Ledesma, G. Basan Nickish, D. Angella, P. J., and Godoy. 2003. Rolado de “fachinales” e infiltración de agua en el Chaco occidental (Argentina). Revista de Investigaciones Agropecuarias, 32:105-126.

Levia, D. F. and E. E. Frost. 2003. A review and evaluation of stemflow literature in the hydrologic and biogeochemical cycles of forested and agricultural ecosystems. Journal of Hydrology 274:1-29.

Ludwig, J. A., B. P. Wilcox, D. D. Breshears, D. J. Tongway, and A. C. Imeson. 2005. Vegetation patches and runoff-erosion as interacting ecohydrological processes in semiarid landscapes. Ecology 86:288-297.

Llorens, P. and F. Domingo. 2007. Rainfall partitioning by vegetation under Mediterranean conditions. A review of studies in Europe. Journal of Hydrology 335:37-54.

Magliano, P. N., D. D. Breshears, R. J. Fernández, and E. G. Jobbágy. 2015a. Rainfall intensity switches ecohydrological runoff/runon redistribution patterns in dryland vegetation patches. Ecological Applications 25:2094-2100.

Magliano, P. N., R. J. Fernández, J. L. Mercau, and E. G. Jobbágy. 2015b. Precipitation event distribution in central argentina: Spatial and temporal patterns. Ecohydrology 8:94-104.

Magliano, P. N., F. Murray, G. Baldi, S. Aurand, R. A. Páez, W. Harder, and E. G. Jobbágy. 2015c. Rainwater harvesting in Dry Chaco: Regional distribution and local water balance. Journal of Arid Environments 123:93-102.

Marchesini, V. 2011. Cambios en el uso de la tierra y el balance de agua en ecosistemas semiáridos: el desmonte selectivo en el Chaco árido analizado a diferentes escalas espaciales. Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina.

Marchesini, V. A., R. J. Fernández, and E. G. Jobbágy. 2013. Salt leaching leads to drier soils in disturbed semiarid woodlands of central Argentina. Oecologia 171:1003-1012.

Marchesini, V. A., R. J. Fernández, J. F. Reynolds, J. A. Sobrino, and C. M. Di Bella. 2015. Changes in evapotranspiration and phenology as consequences of shrub removal in dry forests of central Argentina. Ecohydrology 8:1304-1311.

Martínez-Meza, E. and W. G. Whitford. 1996. Stemflow, throughfall and channelization of stemflow by roots in three Chihuahuan desert shrubs. Journal of Arid Environments 32:271-287.

Morello, J., and J. Adámoli. 1974. Las grandes unidades de vegetación y ambiente del Chaco argentino. Segunda Parte: Vegetación y ambiente de la Provincia del Chaco. INTA Serie fitogeográfica 13.

Morello, J., and C. S. Toledo. 1959. El bosque chaqueño I. Paisaje primitivo, paisaje natural y paisaje cultural en el oriente de Salta. Revista Agronómica del Noroeste Argentino 3:208.

Newman, B. D., B. P. Wilcox, S. R. Archer, D. D. Breshears, C. N. Dahm, C. J. Duffy, N. G. McDowell, F. M. Phillips, B. R. Scanlon, and E. R. Vivoni. 2006. Ecohydrology of water-limited environments: A scientific vision. Water Resources Research 42:W06302, doi:10.1029/2005WR004141.

Nicholson, S. E. 2011. Precipitation in the drylands. Dryland climatology. Cambridge University Press.

Nosetto, M. D., E. G. Jobbágy, A. B. Brizuela, and R. B. Jackson. 2012. The hydrologic consequences of land cover change in central Argentina. Agriculture, Ecosystems And Environment 154:2-11.

Noy-Meir, I. 1973. Desert ecosystems, environment, and producers. Annual Review of Ecological Systems 4:25-32.

Oweis, T., and A. Hachum. 2009. Water Harvesting for Improved Rainfed Agriculture in the Dry Environments. Pp. 164-181 in S. P. Wani, editor. Rainfed Agriculture: Unlocking the Potential. CAB International.

Pennington, T. R., D. E. Prado, and C. A. Pendry. 2000. Neotropical seasonally dry forests and Quaternary vegetation changes. Journal of Biogeography 27:261-273.

Peña Zubiate, C. A., D. L. Anderson, M. A. Demmi, J. L. Saenz, and A. D’Hiriart. 1998. Carta de suelos y vegetación de la provincia de San Luis. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria, San Luis, Argentina.

Reid, K. D., B. P. Wilcox, D. D. Breshears, and L. MacDonald. 1999. Runoff and erosion in a pinon-juniper woodland: Influence of vegetation patches. Soil Science Society of America Journal 63:1869-1879.

Reynolds, J. F., R. A. Virginia, P. R. Kemp, A. G. De Soyza, and D. C. Tremmel. 1999. Impact of drought on desert shrubs: Effects of seasonality and degree of resource island development. Ecological Monographs 69:69-106.

Rueda, C. V., G. Baldi, S. R. Verón, and E. G. Jobbágy. 2013. Apropiación humana de la producción primaria en el Chaco Seco. Ecologia Austral 23:44-54.

Sala, O. E., W. J. Parton, L. A. Joyce, and W. K. Lauenroth. 1988. Primary production of the central grassland region of the United States. Ecology 69:40-45.

Santoni, C. S., E. G. Jobbagy, and S. Contreras. 2010. Vadose zone transport in dry forests of central Argentina: role of land use. Water Resources Research 46:W10541.

Scanlon, B. R. 1991. Evaluation of moisture flux from chloride data in desert soils. Journal of Hydrology 128:137-156.

Scanlon, B. R., R. W. Healy, and P. G. Cook. 2002. Choosing appropriate techniques for quantifying groundwater recharge. Hydrogeology Journal 10:18-39.

Scanlon, B. R., R. C. Reedy, D. A. Stonestrom, D. E. Prudic, and K. F. Dennehy. 2005. Impact of land use and land cover change on groundwater recharge and quality in the southwestern US. Global Change Biology 11:1577-1593.

Schimel, D. S. 2010. Drylands in the earth system. Science 327:418-419.

Schlesinger, W. H., and S. Jasechko. 2014. Transpiration in the global water cycle. Agricultural And Forest Meteorology 189-190:115-117.

Schlesinger, W. H., J. F. Reynolds, G. L. Cunningham, L. F. Huenneke, W. M. Jarrell, R. A. Virginia, and W. G. Whitford. 1990. Biological feedbacks in global desertification. Science 247:1043-1048.

Schwinning, S., O. E. Sala, M. E. Loik, and J. R. Ehleringer. 2004. Thresholds, memory, and seasonality: Understanding pulse dynamics in arid/semi-arid ecosystems. Oecologia 141:191-193.

Van Auken, O. W. 2000. Shrub invasions of North American semiarid grasslands. Annual Review of Ecology And Systematics 31:197-215.

Viglizzo, E. F., M. D. Nosetto, E. G. Jobbágy, M. F. Ricard, and F. C. Frank. 2014. The ecohydrology of ecosystem transitions: a meta�analysis. Ecohydrology DOI:10.1002/eco.1540.

Wang, Y., Y. Li, X. Ye, Y. Chu, and X. Wang. 2010. Profile storage of organic/inorganic carbon in soil: From forest to desert. Science of The Total Environment 408:1925-1931.

Wilcox, B. P., and Y. Huang. 2010. Woody plant encroachment paradox: Rivers rebound as degraded grasslands convert to woodlands. Geophysical Research Letters 37:1-5.

Yahdjian, L., and O. E. Sala. 2006. Vegetation structure constrains primary production response to water availability in the patagonian steppe. Ecology 87:952-962.

Yaseef, N. R., D. Yakir, E. Rotenberg, G. Schiller, and S. Cohen. 2010. Ecohydrology of a semi-arid forest: Partitioning among water balance components and its implications for predicted precipitation changes. Ecohydrology 3:143-154.

Zhang, L., W. R. Dawes, and G. R. Walker. 2001. Response of mean annual evapotranspiration to vegetation changes at catchment scale. Water Resources Research 37:701-708.

Cambios en la partición de flujos de agua en el Chaco Árido al reemplazar bosques por pasturas

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Publicado

2016-05-12

Cómo citar

Magliano, P. N., Fernández, R. J., Giménez, R., Marchesini, V. A., Páez, R. A., & Jobbágy, E. G. (2016). Cambios en la partición de flujos de agua en el Chaco Árido al reemplazar bosques por pasturas. Ecología Austral, 26(2), 95–106. https://doi.org/10.25260/EA.16.26.2.0.148