Efectos de los cambios de uso del suelo en las propiedades edáficas bajo clima semiárido

Resumo

Esta tesis aborda el estudio del efecto de los cambios del uso del suelo (forestación y abandono de la actividad agrícola) en las propiedades edáficas y la influencia de las prácticas selvícolas en la dinámica del ciclo de nutrientes en condiciones semiáridas. Ambas líneas de investigación están relacionadas con la restauración de los ecosistemas terrestres y con la mitigación y adaptación al cambio climático, desafíos contemplados dentro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas. Además, tienen una gran importancia en un contexto de cambio global, en el que el aumento de la aridez es altamente probable. La forestación y los procesos naturales de sucesión secundaria después del abandono de las tierras de cultivo son dos estrategias diferentes para restaurar funciones del suelo y servicios que este presta, como la fertilidad, el secuestro de carbono y el ciclo de nutrientes. De hecho, estos cambios del uso del suelo están contemplados dentro de las opciones viables para retirar CO2 de la atmósfera debido principalmente al funcionamiento del suelo como almacén de carbono. Sin embargo, los estudios sobre los efectos de la dinámica de las propiedades edáficas y del secuestro de carbono tras los cambios del uso del suelo son muy escasos, sobre todo en las regiones semiáridas. El área experimental de Rambla de Becerra, ubicada en la Depresión Guadix-Baza (sureste de la península ibérica) y utilizada para el cultivo intensivo de cereales hasta 1994, permitió: (i) evaluar el impacto de 12 técnicas de preparación del suelo en las propiedades físico-químicas del mismo en una forestación de Pinus halepensis (carbono orgánico [COS], nitrógeno total [N], fósforo disponible [P], potasio disponible [K], capacidad de intercambio catiónico [CIC], densidad aparente [DA], pH, capacidad de retención de agua disponible [CRAD], y relación C:N) desde 1995 (año de la forestación) hasta 2016; (ii) estudiar la evolución de las propiedades del suelo después de la forestación y del abandono de la actividad agrícola tras 22 años; (iii) establecer la potencialidad de secuestro de COS de la forestación en comparación con un bosque autóctono; (iv) evaluar el modelo RothC de simulación de COS aplicado al territorio. En la forestación, los tratamientos de preparación del suelo no modificaron las propiedades edáficas después de 22 años. Las propiedades del suelo (COS, N, P, K, CIC, pH y C:N) cambiaron significativamente a lo largo del tiempo. Tras 22 años, solo el COS, el K disponible y la relación C:N fueron significativamente más altos en la forestación que en las tierras de cultivo abandonadas. Para ambos usos del suelo, no fueron detectados cambios en la densidad aparente. La lenta evolución de las propiedades del suelo (COS, N, P, K y CIC) en el área de estudio posiblemente se deba al legado del uso previo de la tierra (el cultivo de cereal), a las condiciones semiáridas, a los limitados aportes de restos vegetales y al bajo contenido de arcilla. Por otro lado, el área forestada mostró un 69.9% menos de COS que el bosque nativo de pinos en 2013 y un 62.9% en 2016, lo que indicó un claro potencial para el secuestro de COS en los años venideros. El modelo RothC simuló el COS para ambos cambios de uso del suelo. Aunque en todos los casos el COS simulado fue sobreestimado respecto al medido, los ajustes del modelo teniendo en cuenta un periodo total de 20 años fueron buenos para las simulaciones del COS en el cultivo abandonado y aceptables en el caso de la forestación. Por lo tanto, nuestros resultados podrían usarse como indicadores generales para predecir la dinámica del COS y el secuestro de carbono en áreas forestadas semiáridas. El aclareo, una de las prácticas selvícolas más importantes en el bosque mediterráneo que consiste en disminuir la densidad de árboles, es un método eficaz y adecuado para reducir el estrés por competencia y aumentar la resistencia a la sequía y la resiliencia al calentamiento global de ecosistemas forestales. Sin embargo, hasta la fecha no se dispone de suficiente información sobre su influencia en el ciclo de los nutrientes en forestaciones de P. halepensis en climas semiáridos. Especialmente escasos son los datos sobre los efectos del aclareo en el desfronde de los pinos, que es la vía más importante de aporte de carbono y nutrientes al suelo. Con este objetivo, se cuantificaron las concentraciones y la cantidad de C y nutrientes que caen al suelo (pool de nutrientes en kg/ha) en las dos fracciones mayoritarias de desfronde en una forestación de P. halepensis (acículas y material clasificado como 'otros') en el SE semiárido de la península ibérica (Cortijo del Conejo y Albarrán). El estudio se inició cinco años después de aplicar cuatro tratamientos basados en diferentes intensidades de aclareo que consistieron en la eliminación del 75% del área basal media (T75), del 60% (T60), del 48% (T48) y, por último, un tratamiento donde no se aplicó ningún régimen de aclareo (T0). Las concentraciones y el pool de carbono y nutrientes (N, P, K, Na, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn) en las acículas fueron analizados mensualmente desde junio de 2010 a mayo de 2013. Se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos de aclareo en las concentraciones de Na, Mn y C. Los cuatro tratamientos aplicados mostraron tendencias similares en la dinámica de las concentraciones de nutrientes, pero diferencias marcadas entre los períodos de muestreo. El pool de C y nutrientes (kg/ha) presentó diferencias entre los tratamientos, excepto para el Na y el Mn, debido principalmente a la cantidad de material producido según la densidad del arbolado. En ese sentido, la intensidad de aclareo redujo la cantidad de nutrientes aportados al suelo para la mayoría de los elementos estudiados, pero estas diferencias tendieron a desaparecer con el tiempo. Los aportes anuales medios al suelo a través de la caída de las acículas para el C, N, P y K fueron de 536,5 kg/ha/año, 6,5 kg/ha/año, 0,8 kg/ha/año y 1,5 kg/ha/ año, respectivamente. En cuanto a la fracción formada por otros materiales, se analizaron mensualmente las concentraciones y el pool (kg/ha) para el C y N desde junio de 2010 a mayo de 2013, y para el P, K, Na, Ca, Mg, Fe, Zn y Mn, desde junio de 2011 a mayo de 2013. No se encontraron diferencias en las concentraciones de carbono y nutrientes entre los tratamientos, con la excepción del N, que mostró diferencias significativas entre las parcelas de los tratamientos T75 y T60. En cuanto al pool, se encontró una gran variabilidad a lo largo del tiempo con aportes de C y N al suelo máximos durante la primavera, lo que probablemente refleja la influencia de los ataques de la procesionaria del pino (Thaumetopoea pityocampa). El aclareo influyó en la cantidad (kg/ha) de C, N, Mn y Zn aportada al suelo por esta fracción de desfronde en el período 2011-2012, y en la cantidad de P, K, Ca, Mg, Mn, Fe y Zn en 2012-2013. Se encontraron diferencias significativas principalmente entre el tratamiento más intenso de aclareo (T75) y las parcelas no aclaradas (T0). El porcentaje medio del pool de C y nutrientes del material 'otros' mostró la importancia de su monitoreo, que representó del 43,0% al 57,9% para el C (278,81-746,01 kg/ha/año), N (4,18 -10,44 kg/ha/año) y P (0,37-1,43 kg/ha/año). En definitiva, los datos del pool de carbono y nutrientes aportados al suelo a través del desfronde de P. halepensis tienen gran relevancia en esta área semiárida, ya que no solo proporcionan información útil sobre el ciclo de nutrientes, sino que facilitan la simulación de secuestro de carbono del ecosistema. Para concluir, a la vista de nuestros resultados, las forestaciones con especies autóctonas, siempre que sean mantenidas con una densidad baja, pueden ser una opción viable para la restauración de la calidad del suelo y el incremento del secuestro de carbono en ambientes semiáridos degradados. En este sentido, factores como el tipo de suelo, la litología, la pendiente, la distancia a las fuentes semilleras y el tiempo aproximado para alcanzar las condiciones de referencia deben ser tenidos en cuenta antes de planificar cualquier actuación que tenga entre sus objetivos principales recuperar la biodiversidad y multifuncionalidad del ecosistema. Bibliografía: Allen, C.D., Macalady, A.K., Chenchouni, H., Bachelet, D., McDowell, N., Vennetier, M., Kitzberger, T., Rigling, A., Breshears, D.D., Hogg, E.H. (Ted), Gonzalez, P., Fensham, R., Zhang, Z., Castro, J., Demidova, N., Lim, J.H., Allard, G., Running, S.W., Semerci, A., Cobb, N., 2010. A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests. Forest Ecology and Management 259, 660–684. doi:10.1016/j.foreco.2009.09.001 Anaya-Romero, M., Abd-Elmabod, S.K., Muñoz-Rojas, M., Castellano, G., Ceacero, C.J., Alvarez, S., Méndez, M., De la Rosa, D., 2015. 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