Tesis de doctorado

Evaluación de la influencia hidrológica de forestaciones en la llanura pampeana

Resumen

Desde el siglo XIX se ha resaltado la importancia de incluir forestaciones en la llanura pampeana argentina, atribuyéndoles cualidades únicas para modificar la dinámica hídrica de estos ambientes. Las escasas pendientes, suelos salino-sódicos y capa freáticas de poca profundidad, conforman un ambiente de gran fragilidad que se encuentra amenazado por el avance progresivo de la agricultura e intensa carga animal. Todas estas características condicionan largos períodos de sequías seguidos de inundaciones con severas consecuencias en la producción pecuaria. En estas condiciones los procesos erosivos dependen en gran medida de los cambios de uso del suelo y a las actividades productivas. La demanda de productos forestales a nivel mundial y el apoyo fiscal, ha puesto en la mira estos ambientes para el desarrollo de la actividad forestal. Sin embargo, el efecto de las forestaciones, resulta poco evidente dado que han sido introducidas en chacras y estancias de forma circunscripta y aisladas entre sí. Un entendimiento adecuado de la incidencia de una forestación en el sistema hidrológico, puede favorecer la búsqueda de criterios que mejoren el manejo del agua y por ende, de la actividad productiva muchas veces significativamente afectada por problemas de anegamiento y sequías. Con el objetivo de evaluar la influencia hidrológica de forestaciones de rápido crecimiento de dos localidades en la llanura pampeana, como base para reconocer pautas de manejo del agua en ambientes de llanura, se realizó el presente estudio. Se determinaron y analizaron, durante tres años, los componentes del balance hidrológico sobre forestaciones de Pinus radiata Don y Eucalyptus viminalis Labill de la pampa ondulada y sobre forestaciones de Eucalyptus camaldulensis Dehnh y Eucalyptus viminalis Labill de la pampa deprimida. Con este fin se establecieron los siguientes objetivos específicos: 1) Analizar la redistribución de las precipitaciones bajo plantaciones forestales adultas de Pinus radiata Don, Eucalyptus viminalis Labill y Eucalyptus camaldulensis Dehnh en los dos predios de la llanura pampeana; 2) Modelizar el componente de escurrimiento superficial bajo las condiciones de uso actual de los predios analizados y simular posibles escenarios de cambio de uso en la conversión pastizal-forestación; 3) Evaluar las fluctuaciones del nivel de capa freática a nivel predial, como base para determinar las relaciones de recarga/descarga bajo los usos/coberturas considerados en cada sitio de estudio, y 4) Establecer una metodología sencilla para la estimación de los coeficientes de cultivo de las especies forestales a fin de cuantificar la evapotranspiración de los distintos cultivos evaluados. Los resultados obtenidos en cuanto a la redistribución de las precipitaciones, permitieron concluir que la capacidad de intercepción de los pinos estudiados supera a la de los eucaliptos y que hay una relación directa entre la capacidad de intercepción y la edad de los rodales. Por su parte, la aplicación de la metodología del número de curva a través del modelo hidrológico L-THIA NPS, permitió establecer una importante reducción del escurrimiento superficial anual en la conversión de pastizales por forestaciones. Este modelo demostró ser una poderosa herramienta de diagnóstico en el estudio del comportamiento de los escurrimientos superficiales en situaciones hipotéticas de uso de la tierra. A nivel subterráneo, fue posible verificar que las forestaciones estudiadas en pampa deprimida favorecieron los procesos de infiltración ante períodos de excesos hídricos, a la vez que acentuaron los períodos de déficits al incrementar la descarga del acuífero freático en períodos con baja pluviometría. Las forestaciones de la pampa ondulada en cambio, demostraron atenuar los procesos de descarga en épocas secas o de baja pluviometría al tiempo que favorecieron los procesos de infiltración ante períodos de excesos hídricos. De esta manera, se observó que mientras que algunos rodales actuaron como sitios preferenciales de descarga, otros fueron capaces de facilitar o interrumpir la recarga al ser comparado con otros usos/coberturas. Por último, la metodología desarrollada para el cálculo de la evapotranspiración permitió demostrar que la conversión de pastizales por forestaciones de rápido crecimiento generó un aumento del 51-87% en la evapotranspiración con respecto a la situación natural y tornó los rendimientos hídricos de positivos a marcadamente negativos durante gran parte del tiempo. Esto representó un aporte del 35-67% por encima de la precipitación media anual y dejó el precedente de que el rodal de pino presenta un menor rendimiento hídrico (descarga freática) frente a los de eucalipto y, dentro de estos, que los rodales de E. viminalis enseñan un rendimiento hídrico que supera al de E. camaldulensis. Se concluye finalmente que las forestaciones realizan un uso más exhaustivo del agua frente a las coberturas herbáceas. Sus canopeas determinan altos porcentajes de intercepción que reducen el agua que alcanza el suelo, y una vez que lo hace, se encuentra con un mantillo que reduce la posibilidad de escurrir superficialmente y facilita su infiltración en el suelo. Esta infiltración, facilitada por un aumento de la porosidad y la hidrofobicidad de la materia orgánica, es rápidamente absorbida por la forestación y liberada al ambiente. La existencia de un acuífero libre a menos de 6m de la superficie del suelo constituye un aporte de agua extra para las forestaciones, que la utilizan activamente cuando las condiciones ambientales son propicias, al punto de generar depresiones de más de 2m de profundidad y convertir sitios naturales de recarga en sitios de descarga neta. Uno de los problemas más alarmantes del consumo de agua por parte de las plantas esta dado por la posibilidad de salinización de los suelos y napas, cuestión que ha sido abordada intensamente por estudios locales y es necesario seguir profundizando.

Since the XIXth Century the importance of including afforestation in the Argentinean Pampas has been highlighted because of its unique capacity to modify the water dynamics of these environments. The low slopes, the saline-sodic soils and the shallow water table constitute a very fragile environment threatened by the progressive advance of agriculture and intense animal use. All these characteristics determine long periods of drought followed by floods with severe consequences to the livestock production. Under these conditions erosive processes depend largely on changes in land use and productive activities. Worldwide demand for forest products as well as fiscal support has turned the attention towards these environments for the development of afforestation. Nevertheless, the effect of afforestation is not clearly evident due to the fact that it has been introduced in farms in a circumscribed and isolated way. A proper understanding of the effect of afforestation in the water system can help to find ways to improve the management of water, and hence, to improve the productive activities that are very often affected by floods and droughts. The aim of the present study is to evaluate the hydrological effects of fast growing afforestation in two localities of the pampean prairie in order to identify criteria for the management of water in plain environments. During a three year period the different components of the water balance were determined and analyzed in afforestation of Pinus radiata Don and Eucalyptus viminalis Labill in the rolling pampa and in Eucalyptus camaldulensis Dehnh and Eucalyptus viminalis Labill in the flooding pampa. With this purpose the following specific objectives were established: 1) To analyze the rain distribution under adult afforestation of Pinus radiata Don, Eucalyptus viminalis Labill and Eucalyptus camaldulensis Dehnh in two localities of the pampean prairie; 2) To model the runoff under current land use conditions and simulate possible scenarios considering a change in land use (conversion from pasture to afforestation); 3) To evaluate fluctuations in the water table at farm level to determine relationships of charge/discharge under the land uses considered in each studied site, and 4) To establish a simple methodology to estimate the crop coefficient in order to quantify the evapotranspiration of the considered afforestation. The results obtained in relation to rainfall indicate that pines have a higher interception capacity than eucalyptus, which is directly related to the age of the stands. Using the methodology of the curve number by means of the hydrological model L-THIA NPS, an important reduction of the annual runoff in the conversion of pasture to afforestation was established. This model proved to be a powerful tool for the diagnosis of superficial water runoff behavior in hypothetical situations of land use. At an underground level, it was confirmed that the afforestation studied in the flooding pampa increased infiltration processes in periods with excess water, and also increased water deficit in periods with low rainfall because of increased phreatic water discharge. In contrast the afforestation of the rolling pampa decreased water discharge during dry seasons or low rainfall and increased infiltration processes in periods of excess water. It was observed that while some stands acted as preferential sites for discharge, others were able to facilitate or interrupt recharge when compared with other land uses or coverage. Finally, the methodology developed to calculate the evapotranspiration demonstrated that the conversion from pasture to fast growing afforestation generated an increase of the evapotranspiration of 51-87% when compared to the natural situation and turned the hydric performance from positive to strongly negative for most of the time. This represented an extra contribution of 35-67% above the median annual precipitation, establishing that the pine stand has a minor water yield (groundwater discharge) than eucalyptus, and within the latter, that the stands of E. viminalis have a higher water yield than E. camaldulensis. Finally it is concluded that afforestation make a more exhaustive use of water when compared with pastures. The canopy intercepts more water and reduces the amount that reaches the soil, the water that reaches the soil does not drain superficially so easily because of the litter and tends to infiltrate in the soil. This infiltration, facilitated by an increase of the porosity and hydrophobicity of organic matter, is quickly absorbed by afforestation and released to the environment. The existence of a phreatic aquifer at less than 6m from the surface constitutes an extra supply of water for afforestation that is used when needed, generating depressions of more than 2m deep and turning natural sites of recharge in sites of net discharge. One of the main problems related to water consumption by plants is the possibility of the salinization of soil and water tables. This issue has been treated in local studies and there is a clear need to keep on studying this matter.

Palabras clave
forestaciones de rápido crecimiento
balance hidrológico
Lluvias
Reforestación
Clima
Hidrología
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