Resumen: Se estudió la influencia de Bulnesia retama sobre la velocidad de infiltración en un sitio piloto de la cuenca del Bermejo (San Juan). La infiltración está relacionada con el escurrimiento superficial y es afectada por la textura y estructura del suelo, el contenido de materia orgánica, la humedad inicial y la cobertura vegetal. Los datos de campo fueron tomados por unidades homogéneas definidas sobre la base del procesamiento digital de un modelo de elevación, mapeo participativo e interpretación visual de una imagen satelital. Se realizaron cinco transectas lineales de 50 m, midiendo cobertura con la técnica de intersección por línea. Los ensayos de infiltración fueron realizados dentro y fuera de la canopia, con infiltrómetro de anillo simple (21 cm de diámetro) y carga variable. Los datos se ajustaron en función del diámetro del infiltrómetro. Se tomaron muestras de suelo determinando: contenido de materia orgánica, textura, nitrógeno total, conductividad y pH. La cobertura promedio de B. retama fue de 34%, la de suelo desnudo, de 53,2%. La velocidad de infiltración fue mayor debajo de la canopia de B. retama en comparación con suelo desnudo. Los resultados sugieren que la presencia de B. retama favorece la velocidad de infiltración en el suelo.
Palabras clave:Bulnesia retamaBulnesia retama,InfiltraciónInfiltración,Bosque nativoBosque nativo,MonteMonte.
Abstract: The influence of Bulnesia retama was studied on the infiltration rate in a pilot site of the Bermejo basin (San Juan). Infiltration is related to surface runoff. It is affected by the texture and structure of the soil, the content of organic matter, the initial humidity and the vegetation cover. The field data were taken by homogeneous units defined on the basis of the digital processing of an elevation model, participatory mapping and satellite image visual interpretation. Five linear transects of 50 m were made, measuring coverage with the line intersection technique. Infiltration tests were performed inside and outside the canopy, with a single-ring infiltrometer (21 cm diameter) and distrivariable loading. The data were adjusted according to the diameter of the infiltrometer. Soil samples were taken determining: content of organic matter, texture, total nitrogen, conductivity and pH. The average coverage of B. retama was 34%, that of bare soil, of 53.2%. The infiltration rate was higher under the canopy of B. retama compared to bare soil. The results suggest that the presence of B. retama favors the infiltration rate in the soil.
Keywords: Bulnesia retama.
Artículo Original
Impacto de Bulnesia retama (Zigofilácea) sobre la tasa de infiltración en un sitio piloto ubicado en la zona sur de la cuenca del Bermejo, San Juan (Argentina)
Impact of Bulnesia retama (Zigofilácea) on the infiltration rate in a pilot site located in the southern area of the Bermejo basin, San Juan (Argentina)
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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Recepción: 01 Noviembre 2018
Aprobación: 01 Julio 2019
Las zonas áridas y semiáridas se caracterizan por que la evapotranspiración potencial supera la precipitación media anual. Esto configura un contexto en el que la diversidad y productividad de los ecosistemas que allí se encuentran dependen, por un lado, de la multiplicidad de interacciones y, por otro, de las condiciones impuestas por el ambiente (Villagra et al., 2011).
En el caso particular de la interacción agua-vegetación en las zonas áridas, diversos autores (Noy-Meir, 1973; Andréassian, 2004; Austin et al., 2004; Brown et al., 2005; Magliano et al., 2016) ponen de manifiesto que el funcionamiento de los ecosistemas secos depende de la fracción de precipitación que puede ser absorbida por el suelo y aprovechada por la vegetación. Los trabajos de Schwinning et al. (2004) y Schlesinger & Jasechko (2014) establecen que en las zonas áridas y semiáridas el 95% de las precipitaciones vuelve a la atmosfera en forma de evapotranspiración. Magliano et al. (2017) ponen de manifiesto que además del dosel vegetal, la hojarasca ayuda a reducir la tasa de evaporación del agua contenida en el suelo.
Uno de los procesos involucrados en el balance hídrico de los sistemas naturales es la infiltración. Jiménez et al. (2006) y Zapata-Sierra et al. (2008), entre otros, estudiaron la relación entre la vegetación y la tasa de infiltración. La vegetación modifica la infiltración de diferentes maneras: por un lado el dosel vegetal intercepta parte de la precipitación, reduce la velocidad de caída e incrementa la proporción de agua infiltrada en relación con la caída (Zapata Sierra et al., 2008); por otro lado, las raíces favorecen la formación de macroporos, con lo cual se promueve el aumento de la porosidad total del suelo (Archer et al., 2002). Este incremento resulta importante ya que promueve la salida del aire atrapado en el suelo y favorece la circulación del agua y el drenaje hacia horizontes inferiores. (Jarrett & Hoover, 1985).
Así como la fisonomía, la cobertura vegetal influye en el proceso de la infiltración, el suelo que es despojado de la cobertura vegetal experimenta diversos grados de compactación que reducen su estabilidad estructural. Esto último genera efectos adversos sobre densidad aparente y porosidad total, reduciendo las tasas de infiltración e incrementando la escorrentía superficial (Hillel, 1982; Abdel-Magid et al., 1987; Tollner et al., 1990; Oussible et al., 1992; Tejwani, 1993; Håkansson & Reeder 1994; Broersma et al., 1995; Ishaq et al., 2003; Desoky, 2011).
En el caso particular de Bulnesia retama, es una especie de amplia distribución que abarca aproximadamente 6.400.000 ha (Tinto & Pardo, 1957). Si bien son numerosos y variados los estudios realizados sobre esta especie vegetal, pocos fueron orientados a conocer la relación entre Bulnesia retama y la tasa de infiltración en el Monte. El presente trabajo tiene como objetivo evaluar el impacto de Bulnesia retama sobre la tasa de infiltración en un sitio piloto de la zona sur de la cuenca del Bermejo.
El área se encuentra ubicada en el departamento Caucete, entre los paralelos 31º12′ 59.64″ (S), 67º 47′ 11.86″(O) y 31º12′ 26.47″, 67º31’45.01”(O) (Figura 1).
Figure 1
Study área
Figura 1. Área de estudio
Figure 1. Study área
Desde el punto de vista fitogeográfico, pertenece a la provincia del Monte (Cabrera, 1994; Morello, 1958). Las precipitaciones son estivales y entre 85 y 100 milímetros anuales (Poblete & Minetti, 1999). En cuanto a la vegetación, se caracteriza por presentar dos fisonomías principales: la estepa arbustiva, con Larrea divaricata y cuneifolia, Atriplex div. sp., y el bosque abierto.
Sobre la base de los niveles de información generados con la cartografía preexistente y el conocimiento de la zona (Martinelli et al., 2017; Tapia, 2013), se definió la unidad vegetal denominada Retamal. El mismo se localiza en el extremo norte y se desarrolla en un sustrato dominado por sedimentos, del Cuaternario, de textura fina y elevado tenor salino característico de la unidad geomorfológica planicie aluvial. Además, se realizó el procesamiento de un modelo digital de elevación (MDE). Se trabajó con el modelo SRTM de 30 m de resolución, de libre acceso (https://earthexplorer. usgs.gov) y el software GRASS vinculado a Qgis versión 2.18.15.
La cobertura de Bulnesia retama y de suelo desnudo fue determinada mediante la técnica de intersección de línea (Canfield, 1941; Cuello et al., 1991). Se realizaron 5 transectas lineales de 50 m de longitud cada una. El número de transectas se calculó a partir de lo propuesto por Mostacedo et al. (2000), mientras que para la longitud de las mismas se tuvo en cuenta el trabajo de Maldonado et al. (2004). Las transectas siguieron diferentes direcciones (norte-sur, esteoeste, noreste-sudeste) para contemplar la variación natural en la topografía del terreno.
Se realizaron 10 (n=10) ensayos de infiltración. En cada una de las condiciones de superficie definidas (suelo desnudo y suelo bajo canopia de B. retama) se realizaron 5 repeticiones (n=5). Se empleó un infiltrómetro de anillo simple, de 21 cm de diámetro y carga variable según lo propuesto por Godagnone et al. (2012). La velocidad media de infiltración (VIM) se obtuvo mediante la expresión matemática propuesta por Porta et al. (1994). El muestreo se realizó en febrero de 2017 considerando la fenología de la especie y la estación de lluvias. Por otro lado, la fecha de muestreo estuvo precedida por un periodo de más de treinta días sin precipitación con lo cual se aseguró un bajo nivel de humedad volumétrica en el suelo. Cada ensayo se realizó a 20 cm del fuste principal de B. retama.
Los datos fueron procesados según lo establece Banco Sepulveda (1999) y se calculó: varianza, coeficiente de Variación y límites de confianza.
Se tomaron muestras de suelo para contemplar el efecto de las propiedades físicas del mismo sobre la infiltración. Las muestras fueron tomadas debajo y fuera de la canopia de Bulnesia retama a dos profundidades: 0 a 30 cm y de 30 a 50 cm. En laboratorio se determinó textura (volumen de sedimentación) pH (peachímetro) y composición granulométrica por tamizado con la norma ASTM D-422. Se construyeron las curvas de infiltración para Bulnesia retama y suelo desnudo. Para observar las diferencias entre la infiltración dentro y fuera de copa, se calcularon con el programa R las funciones que mejor ajustaron a las curvas calculadas con los datos de campo.
Se aplicó un análisis de varianza de una vía para determinar el efecto de Bulnesia retama y suelo desnudo sobre la VIM. Se realizó una prueba de comparación múltiple de promedios de Tukey (Zar, 1999) para determinar las diferencias entre las dos condiciones de superficie consideradas.
Los datos de cobertura vegetal muestran que en todas las transectas analizadas dominó el suelo desnudo con un valor promedio de 53,2%. En cuanto a la cobertura de B. retama, los datos indican que el máximo valor (44%) se registró en la transecta e (Figura 2).
Figure 2
Percentages of coverage registered in the plant unit Retamal
Figura 2. Porcentajes de cobertura registrados en la unidad vegetal Retamal
Figure 2. Percentages of coverage registered in the plant unit Retamal
La Figura 3, muestra la velocidad de infiltración media obtenida en suelo desnudo y bajo la canopia de Bulnesia retama.
Figure 3
Average infiltration rate in bare soil and Bulnesia retama
Figura 3. Velocidad media de infiltración en suelo desnudo y Bulnesia retama
Figure 3. Average infiltration rate in bare soil and Bulnesia retama
Se encontró que la mayor velocidad de infiltración media (VIM) fue de 1,56 ± (e.e.) 0,4 ml.cm2.min-1 y se registró en el suelo debajo de la canopia de B. retama. Por otro lado en el suelo desnudo, se registró una VIM de 1,20 ± 0,2 ml.cm2.min-1.
En la Figura 4 (a) se muestran las curvas de infiltracion obtenidas para B. retama y suelo desnudo.
Figure 4
Infiltration curves for B. retama and bare soil (a) and mathematical adjustment for bare soil (b) and B. retama (c)
Figura 4. Curvas de infiltración para B. retama y suelo desnudo (a) y ajuste matemático para suelo desnudo (b) y B. retama (c)
Figure 4. Infiltration curves for B. retama and bare soil (a) and mathematical adjustment for bare soil (b) and B. retama (c)
Las curvas muestran un descenso al inicio hasta alcanzar la infiltración base: B. retama requiere 18 minutos para alcanzar este estado, mientras que en suelo desnudo se alcanza con un tiempo de 10 minutos. Realizando el ajuste matemático para las curvas de infiltración obtenidas (Figura 4 b y c), se observa que ambas curvas, se ajustan a una función logarítmica con un R2 = 0,80 para Bulnesia retama y 0,78 para suelo desnudo. El análisis de la varianza mostró que Bulnesia retama afecta de forma significativa la velocidad de infiltración (P< 0,0010)
En la Tabla 1, se muestran los resultados obtenidos en la determinación de la textura.
Characteristics of the soil below the canopy of B retama and bare soil
Para ambos sitios muestreados, la textura del suelo fue franco limoso. La Tabla 2 y Figura 5 muestran los resultados del análisis granulométrico.
Porcentajes de partículas determinadas para el suelo en las dos condiciones de superficies consideradas
Tabla 2. Porcentajes de partículas determinadas para el suelo en las dos condiciones de superficies consideradas
Table 2. Percentages of particles determined for the soil in the two surface conditions considered
Figura 5.
Curva granulométrica para el suelo de debajo del canopeo de B. retama y suelo desnudo
Figura 5. Curva granulométrica para el suelo de debajo del canopeo de B. retama y suelo desnudo
Figure 5. Granulometric curve for the soil of the canopy of B. retama and bare soil
Se observa una composición granulométrica similar en los dos casos, en la que predominan las partículas pequeñas cuyo diámetro alcanzó 0,1 mm en el 85% de la muestra.
Los datos obtenidos muestran diferencias en la velocidad de infiltración media dentro y fuera de copa de B. retama, siendo mayor en el suelo debajo de la canopia de esta especie. El tiempo requerido para alcanzar la infiltración base fue mayor en B. retama en comparación con suelo desnudo. Bulnesia retama alcanza una cobertura promedio, para el sitio piloto, del 34,8%. El suelo desnudo contiene 75% menos de materia orgánica y 50% menos de nitrógeno total respecto del suelo debajo de B. retama.
En los ecosistemas desérticos la vegetación se distribuye en parches con alta cobertura vegetal, dispersos en una matriz de suelo con baja, muy baja o nula cobertura; estos parches de vegetación funcionan como islas de fertilidad en los cuales las condiciones de humedad, concentración de nutrientes y temperatura son más favorables en comparación con los interparches (Schlesinger & Pilmanis, 1998; Aguiar & Sala, 1999; Hmerlynck et al., 2002; Abril et al., 2009; González-Polo & Austin, 2009). En este sentido, si se considera al parche como unidad funcional y diferencial de estos ambientes, se debe destacar el rol de la vegetación en la dinámica hídrica del sistema, siendo la infiltración uno de los parámetros de dicha dinámica. Archer et al. (2002) y Johnson & Gordon (1988) reportaron que la velocidad de infiltración bajo arbustos es superior a la medida sobre cubierta herbácea o en suelo desnudo. Los resultados obtenidos concuerdan con lo publicado por Archer et al. (2002). Los resultados encontrados ponen de manifiesto el efecto positivo que tiene B. retama sobre la tasa de infiltración. En ese sentido los resultados coinciden con lo planteado por Bosch & Hewlett (1982), Whitehead & Robinson (1993), Arcova et al. (1998), Ranzini et al. (2004), Cicco et al. (2007) y García Hernandez et al. (2007) quienes ponen de relieve la importancia de la vegetación como elemento que influye en la balance hídrico de las cuencas.
https://www.mendoza.conicet.gov.ar/portal//multequina/indice/pdf/28/04-ART-Tapia.pdf (pdf)
Figure 1
Study área
Figure 2
Percentages of coverage registered in the plant unit Retamal
Figure 3
Average infiltration rate in bare soil and Bulnesia retama
Figure 4
Infiltration curves for B. retama and bare soil (a) and mathematical adjustment for bare soil (b) and B. retama (c)
Characteristics of the soil below the canopy of B retama and bare soil
Porcentajes de partículas determinadas para el suelo en las dos condiciones de superficies consideradas
Figura 5.
Curva granulométrica para el suelo de debajo del canopeo de B. retama y suelo desnudo
