CICLO DEL AGUA Y ELEMENTOS EN SUELOS FORESTALES (P. radiata) DE GALICIA. M.X. GÓMEZ (1); R. CALVO DE ANTA (2) Dpto. de Edafoloxía e Química Agrícola. Facultade de Bioloxía. Univ. de Santiago de Compostela. 15782. RESUMEN La sostenibilidad de las masas forestales con P.radiata es analizada mediante el establecimiento de los ciclos biogeoquímicos de elementos en sistemas representativos del monte arbolado de Galicia, no sujeto a fertilización. Se analizan en continuo, mediante muestreos semanales, en periodos húmedos, y mensuales, en verano, las entradas de elementos al suelo por precipitación, pluviolavado, flujo de tallo y hojarasca, y las pérdidas por drenaje o absorción neta (biomasa maderable) durante dos años completos, 1997 y 1998. La proximidad al mar afecta de modo importante la composición de las disoluciones de entrada. La sostenibilidad de las plantaciones forestales no se ve comprometida por el desgaste debido al uso, dado que las pérdidas por absorción vegetal resultan mínimas frente al importante lavado del suelo condicionado por la intensidad de las precipitaciones. El balance en el suelo resulta negativo para Ca, Na, Al y Fe y positivo para Mg y K. P.C.: balances geoquímicos, P. radiata SUMMARY Here we have analyzed the sustainability of forest plantations of P. radiata on mountains areas of Galicia, by determining element biogeochemical budgets. The plantations chosen were not subject to fertilization. Throughout the two years, 1997 and 1998, sampling was carrried out on a weekly basis during wet periods and on a monthly basis during the summer season. Soil element input (through precipitation, throughfall, stemflow and leaf litter), element loss through leaching, and net absorption (biomass harvested) were determined. The proximity to the sea had a significant influence on the composition of the input solutions. The sustainability of the forest plantations do not appear to be compromised by their management, that is losses through plant absorption are minor in comparison with losses through soil leaching as a result of high intensity precipitations. The soil balance was negative in the case of Ca, Na, Al and Fe, and positive for Mg and K. K.W.: biogeochemical budget, P. radiata INTRODUCCIÓN, MATERIAL Y MÉTODOS: La extensión que ocupa el monte maderable en Galicia y la intensificación del uso que se ha producido en estos últimos años debido a la demanda creciente de madera de coníferas y/o eucaliptos (CALVO DE ANTA, 1992), ha llevado a plantear la sostenibilidad (en condiciones de no fertilización) a medio o largo plazo de estas plantaciones, que pudiese verse comprometida si el consumo de nutrientes llegase a superar la disponibilidad de los mismos o se alcanzase la carga crítica, es decir, el umbral en el que la tasa anual de absorción de elementos superase la velocidad de liberación por hidrólisis mineral, incluidos los procesos de retención en el complejo de cambio de cationes. El presente estudio analiza los ciclos de agua y elementos en suelos forestales sometidos a plantaciones de P.radiata. Se han seleccionado tres parcelas de montaña a 500-600 m de altitud, en la zona centro y norte de Galicia, con una población de 25-30 años de edad, 19 m de altura media y un diámetro de 86 cm a 1.50 m. La densidad de plantación osciló entre 4x2m y 4x4m. Las estaciones de Alto do Martelo (provincia de A Coruña) y Muras (Lugo), presentan suelos de tipo Regosol úmbrico y Cambisol húmico, respectivamente, sobre granitos de dos micas; en Goente (A Coruña) el suelo es un Cambisol gley-húmico sobre pizarras. El estudio se ha realizado en dos años completos, 1997 y 1998. Se han recogido aguas de precipitación, pluviolavado, flujo de tallo, drenaje a través de los horizontes superficiales del suelo y del conjunto del suelo, en las cuencas de recepción. El muestreo se hizo con periodicidad semanal, en la época húmeda, y más espaciado en los periodos secos. Para la toma de precipitación y pluviolavado se utilizaron pluviómetros convencionales, con superficie de recogida circular de 30 cm de diámetro. El flujo de tallo se recogió mediante una abrazadera de manga elástica abierta longitudinalmente y adherida en espiral a la base del tronco desde una altura de 150 cm. Para la toma de aguas gravitacionales del suelo se utilizaron lisímetros de metacrilato de base rectangular de 38x29 cm, dispuestos bajo diferentes horizontes de suelo (Ah, Ah+Bw y Ah+Bw+C). Paralelamente se instalaron lisímetros de relleno estandard colocados sobre la superficie del suelo y construidos en material de polipropileno con paredes de malla de 2 cm de luz, con base rectangular de 51 x 37.5 cm. De todos los subsistemas se han tomado varias réplicas (5-6 para Pluviolavado, 4-6 para Flujo de Tallo y 2-3 para horizontes edáficos). El número total de muestreos en los dos años del estudio fue de 54. Así mismo, se han tomado muestras de aguas de escorrentía y de arroyos de las diferentes zonas de estudio. Para establecer el balance de elementos en los sistemas forestales se realizaron análisis de la composición de las aguas de entrada y salida, así como de la absorción neta de elementos por los árboles (tronco maderable) y el reciclado a través de aportes en forma de hojarasca, recogida de forma continua durante los dos años del estudio. En el presente trabajo se recoge exclusivamente el balance de los elementos establecido en la parcela de el Alto do Martelo dado que es la que mejor representa las condiciones naturales de la región, sin aportes a la atmósfera por influencia humana. RESULTADOS Y/O DISCUSIÓN La precipitación anual osciló entre 1500 y 2300 mm, no difiriendo apenas del patrón habitual de la zona, tanto en
cantidad como en distribución a lo largo del año. Las correlaciones obtenidas entre Precipitación y Pluviolavado, considerando aisladamente el periodo húmedo y el seco, son muy elevadas, próximas a 0.95, lo que permite realizar extrapolaciones de entrada de agua a los suelos forestales tipo, representados, a partir de los datos de lluvia. En una valoración global, incluyendo todas las secuencias, la correlación varió entre 0.85 y 0.96. El pluviolavado anual representa alrededor de un 75 % de la precipitación, cuando esta es superior a 1900 mm. Cuando las lluvias son más escasas y la intensidad de los chubascos menor, la intercepción de las cubiertas arbóreas es más efectiva, superándose el 50%, hasta el 90 % (Fig.1). El efecto concentrador de agua ejercido por los troncos resulta muy importante, sobre todo cuando se trata de individuos maduros de especies arbóreas cuyas ramas principales alcanzan portes elevados y se disponen formando ángulos menores de 90 º, como es el caso del Pinus radiata (Fig.2). En periodos de bajas temperaturas y lluvias intensas la interceptación efectiva (evaporación) es mínima y prácticamente toda la precipitación se descompone entre Pluviolavado y Flujo de tallo. Dado que este último afecta sólo a una pequeña parte del suelo, menos de 40 cm alrededor del tronco, la entrada de agua al suelo expresada en l/tallo puede hacerse muy elevada. Con mucha frecuencia, el factor de concentración alcanza magnitudes superiores a 20 veces la precipitación. De todas formas, este efecto solo tiene lugar en una pequeña proporción de la superficie forestada, por lo que, a nivel general los efectos varían dependiendo del marco de plantación. Para un marco de 4x4 la entrada de agua expresada en l/m 2 suele representar valores inferiores al 10%. Resultados similares han sido obtenidos en otros estudios (CROCKFORD & RICHARDSON, 1996; HUBER & OYARZUN, 1990). La interpretación de los datos de drenaje del suelo fue más dificultosa al producirse desajustes temporales entre la precipitación y la salida de agua a los lisímetros, así como debido a la existencia de procesos de compactación del suelo, entre otros. Los valores establecidos finalmente han sido corregidos mediante consideraciones iso-cloro (Fig. 3).
La composición media de las disoluciones de entrada y salida y el balance de elementos en el suelo se recogen en la Tabla 1 y Fig 4. El suelo presenta un balance positivo para sulfatos, de unos 36 kg/ha/año, que se traduce en la acumulación de litter, en la producción neta de biomasa (unos 3 kg/ha/año) y en una fijación sobre los coloides del suelo. El N (NH 4 +NO 3 ) presenta un balance negativo (de 49 kg/ha/año) compensado por la fijación directa por los organismos del suelo. La mayor parte está en forma orgánica, unos 63 kg/ha. La retirada neta por absorción fue próxima a 29 kg/ha/año. El balance global de Ca en el suelo resulta negativo (-3 kg/ha/año), siendo el componente principal de la pérdida el lavado del suelo, de acuerdo a resultados obtenidos en anteriores estudios (DAMBRINE et al., 2000). El Mg presentó un balance positivo en el suelo (unos 0.9 kg/ha/año) y lo mismo sucede con el K (19 kg/ha/año), siendo la deposición seca el aporte externo más importante. Al y Fe tienen balances negativos (en torno a 1 y a 4 Kg/Ha/año, respectivamente). El componente de pérdida principal es el lavado del suelo, en el primer caso, y la absorción por biomasa en el segundo. Tabla 1.- Composición de las disoluciones de entrada y salida en un sistema forestal con P. radiata (O Martelo- A Coruña) (media, mediana e intervalo de variación en los 54 muestreos realizados en 1997 y 1998). Precipitación Pluviolavado F. de Tallo Drenaje Ah1 Drenaje S.Total l/m 2 /año 2015.0 1481.5 81.9 1046.8 1128.7 ph 5.16 5.26 (4.53-6.26) 4.77 4.83 (4.28-6.13) 4.16 4.22 (3.69-5.11) 4.03 4.06 (3.71-4.70) 5.43 5.53 (5.14-5.78) CE μs/cm Na + K + Ca 2+ Mg 2+ Si Al Fe 33.10 27.82 (5.40-184.06) 2.03 1.58 (0.23-9.36) 0.63 0.41 (0.12-4.13) 0.46 0.35 (-1.47) 0.25 0.18 (-1.14) (-0.65) (-0.14) 0.06 (-0.49) 56.80 44.60 (13.74-184.94) 3.36 3.11 (0.88-11.41) 1.99 1.53 (0.53-8.47) 0.65 0.48 (0.19-2.46) 0.42 (0.10-2.36) (-0.21) 0.04 (-0.23) (-0.35) 101.24 79.33 (14.30-401.15) 6.05 4.95 (0.99-37.78) 3.19 2.28 (0.51-20.39) 1.05 0.58 (-6.82) 1.19 (-8.55) 0.12 (-0.57) (-1.03) 0.14 (-0.84) 116.74 105.08 (61.88-239.00) 5.27 4.76 (3.14-18.90) 0.70 0.66 (0.19-2.27) 0.54 (-1.81) 0.80 0.78 (0.11-2.13) 1.37 1.27 (0.16-3.88) 3.00 2.18 (0.20-8.51) (-0.33) 66.72 56.33 (47.93-108.89) 5.69 5.61 (5.26-6.22) 0.33 0.34 (0.30-0.35) 0.95 0.82 (0.64-1.71) 0.68 0.61 (0.54-1.08) 2.76 3.07 (0.25-3.77) 0.08 (0.04-0.23) 0.12 (-0.49) 0.19 0.39 0.13 0.08
NH + 0.06 4 (-1.77) 0.56 NO 3 0.40 (-3.29) PO 3-4 (-0.62) 1.62 SO 2-4 1.30 (0.42-4.97) 3.51 Cl - 2.82 (0.93-15.72) 0.12 (-3.51) 1.22 (0.04-15.02) (-0.61) 4.09 2.30 (0.71-17.67) 5.79 5.17 (1.75-21.11) 0.04 (-2.36) 1.44 0.13 (-34.33) (-2.22) 8.76 4.68 (0.72-66.13) 10.22 7.54 (1.37-64.27) (-0.41) 15.56 11.21 (-62.92) (-0.35) 6.23 5.85 (2.22-15.00) 8.80 8.06 (3.35-30.00) (-) 3.62 3.93 (0.28-5.39) 0.04 (-) 1.19 1.11 (0.79-1.92) 6.84 7.77 (3.27-8.08)
CONCLUSIONES El balance hídrico establecido en 1997 y 1998 en tres sistemas forestales de Galicia con P.radiata de 25-30 años de edad se caracteriza por una entrada de agua anual próxima al 70% de la precipitación (>1900 mm). El pluviolavado es más importante en las proximidades del tronco a lo largo de cuya vertical pueden discurrir más de 1700 litros de agua, que se traduce en un aporte medio de unos 100 l/m 2 en superficies con un marco de plantación de 4x4. La interceptación por las cubiertas asciende a un 27% de la precipitación anual. Del total de agua que llega al suelo, un 20% se evapora o se pierde a la atmósfera a través de la transpiración vegetal y un 80% sale por drenaje super o subsuperficial, lo que representa un 53% de la precipitación. El balance de elementos resulta negativo para N, Ca, Na,
Al y Fe y positivo para S, K y Mg, resultando de importancia muy pequeña la extracción neta de elementos por biomasa (maderable) frente a las pérdidas por drenaje. BIBLIOGRAFÍA CALVO DE ANTA, R; (1992). El eucalipto en Galicia. Sus relaciones con el medio natural Publ. Univ. de Santiago. 220 pp. CROCKFORD, R.H.; RICHARDSON, D.P.; SAGEMAN, R. 1996. Chemistry of rainfall, throughfall and stemflow in a eucalypt forest and a pine plantation in south-eastern Australia: 3. Stemflow and total inputs. Hydrological processes, vol. 10: 25-42. DAMBRINE, E., ANTONIO VEGA, J., TABOADA, T., RODRÍGUEZ, L., FERNÁNDEZ, C., MACÍAS, F., GRAS, J.M. (2000). Bilans d élements minéraux dans de petits bassins versants forestiers de Galice (NW Espagne). Ann. For. Sci. 57: 23-38. HUBER, A.W.; OYARZUN, C.E. 1990. Variaciones anuales en precipitación, escurrimiento e intercepción en un bosque adulto de Pinus radiata. Turrialba, vol 40, nº 4: 503-508.