B O S Q U E 21(1): 25-36, 2000 Estructura y porosidad en andisoles con vegetación natural y con plantaciones de Pinus ponderosa Dougl. en el sudoeste de Neuquén, Argentina* Structure and porosity of andisols under natural vegetation and Pinus ponderosa D o u g l . Plantations in Southwest N e u q u é n , Argentina P. BROQUEN, G. FALBO, C. FRUGONI, J. L. GIRARDIN, M. GUIDO, P. MARTINESE Facultad Ciencias Agrarias, Universidad Nacional del Comahue, Pasaje de la Paz 235, 8370 S. M. Andes, Argentina SUMMARY The effect of vegetation on morphological soil features was examined by characterizing twenty-six sites in southwest Neuquén province, Argentina. Thirteen sites were under native vegetation Nothofagus forest and thirteen under Pinus ponderosa Dougl. Four representative soil profiles were compared, under both conditions, to establish it there were any relationships between vegetation change and soil porosity, soil water retention and soil structure. For each horizon, three samples were plotted for bulk density and three undisturbed samples for water characterization. Hydric constants were determined for disturbed and undisturbed samples. Hydric contents at low tension were made with tension tables, and others with a pressure plate extractor. Total porosity and pore size distribution (macropores and micropores) were determined. A change in soil structure from granular to massive was observed under ponderosa pine at all sites. No significant changes in bulk density and total porosity were detected between the vegetation conditions. The change in soil structure reflected the change in pore size distribution, increasing microporosity and decreasing macroporosity under ponderosa pine. Key words: water retention, volcanic ash, andinopatagonia, Nothofagus, Pinus ponderosa Dougl. RESUMEN Se caracterizaron veintiséis sitios, trece bajo vegetación nativa de bosque de Nothofagus y trece bajo vegetación implantada con Pinus ponderosa Dougl. para determinar el electo que la vegetación pueda tener sobre las caracte­ rísticas morfológicas del suelo en el sudoeste de la Provincia del Neuquén, Argentina. En cuatro perfiles represen­ tativos se compararon estructura y porosidad bajo esas dos condiciones, para establecer si existe relación entre el tipo de vegetación y la porosidad, la retención hídrica y la estructura. Se tomaron tres muestras por horizonte para densidad aparente y tres muestras no disturbadas para la caracterización hídrica. El contenido de humedad a bajas tensiones se determino en mesas de tensión y las demás con la placa extractora por presión. Se calculó la porosidad total y la distribución por tamaño de poros (macroporos y microporos). Se observó un cambio de estructura en todos los sitios bajo pino ponderosa, pasando de granular a masivo. No se encomió diferencia significativa en la densidad aparente, y la porosidad total se mantuvo bajo las dos condiciones de vegetación. El cambio en la estructura refleja el cambio de la distribución del tamaño de poros, amentando la microporosidad y disminuyendo la macroporosidad bajo pino ponderosa. Palabras clave: retención hídrica, ceniza volcánica, andinopatagonia, Nothofagus, Pinus ponderosa Dougl. * S u b s i d i a d o p o r l a S e c r e t a r i a d e I n v e s t i g a c i ó n d e l a U n i v e r s i d a d N a c i o n a l del C o m a h u e d e n t r o del P r o y e c t o d e I n v e s t i g a c i ó n S003. 25 P. BROQUEN, G. FALBO, C. FRUGONI, J. L. GIRARDIN, M. GUIDO, P. MARTINESE INTRODUCCION la vegetación que fue sustituyendo a la p r i m e r a sucesión se observó un c a m b i o microestructural. En la región andinopatagónica los suelos deri­ La microestructura bajo pastura era en bloques vados de cenizas volcánicas adquieren gran rele­ subangulares, al desarrollarse el b o s q u e p a s ó a vancia, en relación con el uso forestal, por su migas y granulos con una alta porosidad y c o n d u c ­ a m p l i a distribución areal, por su potencial forestal tividad hidráulica. Por otro lado, el m i s m o autor y por sus propiedades particulares y únicas. Las (Tamura et al. principales particularidades se centran en las pro­ sucesivos en un andosol encuentra el desarrollo de 1991) en trabajos e x p e r i m e n t a l e s p i e d a d e s físicas, que son atribuibles al material estructura migajosa con un incremento de los po­ parental; incluyen: el color m u y oscuro, la dificul­ ros m a y o r e s de 2 mm y un i n c r e m e n t o de la tad en la dispersión de arcillas, la baja densidad conductividad hidráulica. Los resultados de estos aparente, la alta capacidad de retención hídrica trabajos sugieren que los suelos ándicos desarro­ a c o m p a ñ a d a de una alta permeabilidad, así c o m o llan en pocos años la estructura luego de la insta­ un desecamiento irreversible al aire (Besoain 1985, lación de vegetación secundaria. Sato y T o k u n a g a Shoji et al. 1993, W a d a 1985, M a e d a et al. 1977). (1989) a través del e x a m e n de m a c r o p o r o s de Es importante considerar que el éxito de la sil­ Andosoles encuentran la formación de m a c r o p o r o s vicultura sustentable está indefectiblemente ligado por raíces de las plantas, que permiten tanto la con el desarrollo y adopción de prácticas que inte­ retención de agua c o m o el drenaje. gran el potencial genético de las especies y la dis­ En este estudio se consideran variaciones morfo­ ponibilidad de agua y nutrientes del suelo en el lógicas de suelos derivados de cenizas volcánicas, largo plazo ( N a m b i a r 1995). asociadas a distintos tipos de vegetación c o n s e ­ Se torna fundamental profundizar el conocimien­ cuencia de las plantaciones realizadas con conife­ to del c o m p o r t a m i e n t o del sistema suelo-agua, ras exóticas en la región andinopatagónica, P r o ­ considerando el particular comportamiento del agua vincia del N e u q u é n , en la zona correspondiente al en los suelos derivados de cenizas volcánicas y b o s q u e m u y h ú m e d o a h ú m e d o . Se pretende lo­ los p o c o s a n t e c e d e n t e s existentes en la región. grar un aporte a la c o m p r e n s i ó n de la relación C o l m e t D a a g e et al. (1988) plantean las particula­ entre la porosidad y la retención de a g u a en suelos ridades de estos suelos citando altos valores de derivados de cenizas volcánicas q u e han sido so­ retención hídrica, q u e en algunos casos superan el metidos a diferentes usos. Para esto se caracteri­ 1 0 0 % base seca, llegando en Chile al 2 0 0 % base zan las propiedades hídricas bajo dos condiciones seca, e informan valores de retención métrica a de uso, bajo vegetación natural (bosque m i x t o de 1.5 M P a , 0.033 M P a , así c o m o el contenido de diferentes especies del género Nothofagus) y bajo agua al fin de la estación seca en una serie de vegetación perfiles dentro de la transecta P a s o H u a H u m - ponderosa D o u g l , pino ponderosa). implantada con coniferas (Pinus Collón Cura. Estos valores pueden variar según el El objeto de este trabajo es estudiar las relacio­ uso de los suelos y son m u y pocos los anteceden­ nes entre la porosidad, la retención hídrica, la es­ tes en la zona sobre el tema (Broquen et al. 1995). tructura y su variación bajo pino p o n d e r o s a dentro En Chile se encuentran trabajos realizados sobre de la biosecuencia b o s q u e h ú m e d o m u y h ú m e d o suelos volcánicos relacionados con cambios en la en la región andinopatagónica en la P r o v i n c i a del porosidad debidos al uso (Ellies 1995 a, b, Ellies N e u q u é n . El pino p o n d e r o s a es la especie utiliza­ et al. 1993 a, b). Se encontró, c o m o consecuencia da en forestaciones de importancia comercial q u e del uso forestal, una reducción de la porosidad abarca m a y o r e s superficies. total y una redistribución de t a m a ñ o de poros, d o n d e la reducción se p r o d u c e en la pérdida de la porosidad gruesa, que se transforma en pequeña. MATERIALES Y METODOS T a m u r a et al. (1990) estudia los cambios de pro­ piedades de un andosol en Japón, encontrando cam­ El estudio se localiza en el sudoeste de la P r o ­ bios en la estructura después de pocos años de la vincia de N e u q u é n , en una zona caracterizada por instalación de vegetación secundaria, en un suelo la presencia de la Cordillera de los A n d e s , con d e s n u d o d o n d e la estructura migajosa y la agrega­ una altitud de alrededor de 2.000 m que d e s c i e n d e ción eran casi ausentes. En los 6 a 10 años poste­ paulatinamente hacia el este hasta a p r o x i m a d a m e n ­ riores se desarrolló una estructura granular. Según te los 6 0 0 m, m o d e l a d a p o r la acción de los 26 RETENCION HIDRICA, CENIZA VOLCANICA, ANDINOPATAGONIA, NOTHOFAGUS, glaciares y cubierta luego por depósitos de cenizas PINUS PONDEROSA • Situaciones bajo vegetación nativa e implanta­ volcánicas. L o s vientos dominantes, dirección oes­ da en equivalentes condiciones de sitio: igual te-este, c a r g a d o s con h u m e d a d del O c é a n o Pacífi­ posición, exposición, grados de pendiente, c o ­ c o , se van t o r n a n d o m á s secos a m e d i d a que se lindantes. C o n una distancia de 20 m de separa­ alejan de la cordillera (Colmet D a a g e et al. 1988). ción, garantizando la m í n i m a influencia de la En la zona boscosa los suelos se caracterizan vegetación implantada sobre la natural, tanto a por ser en su m a y o r í a alofanizados, profundos, con nivel hojarasca c o m o de raíces. d e n s i d a d e s aparentes < 0.9 Mg m - 3 . Tienen altos • Plantaciones con densidades entre 5 0 0 y 2.500 porcentajes de materia orgánica, entre el 10 y 5% e j e m p l a r e s p o r h e c t á r e a , sin i n t e r v e n c i o n e s en silvícolas que hayan alterado notablemente el superficie, una capacidad de intercambio catiónico relativamente alta, con predominio de suelo, tales c o m o quemas, extracciones de ejem­ las cargas variables. Estas cargas tienen su origen plares con remoción de hojarasca o raleos in­ en la presencia de alófanos y materia orgánica. La tensivos. Con edades entre 14 y 56 años. La retención de fósforo es alta, en general superior al edad de las plantaciones se determinó por lec­ 8 5 % , la disponibilidad de las bases de cambio es tura de anillos de tarugos extraídos con barreno baja en la zona m u y h ú m e d a (3-6 cmol k g - 1 ) y de incremento. buena en la zona húmeda (10-15 cmol k g - 1 ) • Vegetación nativa en condiciones lo m á s próxi­ ( C o l m e t D a a g e et al. 1988). El régimen térmico ma posible a su situación de origen, al m o m e n ­ de los suelos es mésico y el hídrico es údico (Ferrer to de realizada la plantación. C o m o situación et al. 1991). de origen se consideraron los sitios con vegeta­ P a r a determinar los límites de la biosecuencia ción natural en los que no se evidencien altera­ b o s q u e se consideró c o m o e x t r e m o oeste la Cordi­ ciones notables desde la instalación de la plan­ llera de los A n d e s y hacia el este la L o m a Atrave­ tación, que no hayan sido sometidas a extrac­ sada ( 4 0 ° 3 ' 3 5 " L S , 7 2 ° 1 2 ' 1 9 " L O ) . Para fijar el ciones, q u e m a s , ni a un uso agrícola o g a n a d e r o e x t r e m o este se tuvieron en cuenta los cambios intensivo o correspondan a cortafuegos. P a r a q u e ocurren a nivel del suelo, producto del pasaje esto se consideró la historia previa, en general del régimen údico a un dominio del régimen xérico, i n d o c u m e n t a d a , aportada por los p o b l a d o r e s , a s o c i a d o a su vez al c a m b i o de vegetación. El administradores o propietarios de los estableci­ c a m b i o de r é g i m e n hídrico de los suelos genera mientos. un c a m b i o en la edafogénesis, que se manifiesta El límite de la transecta se fijó entre la Estancia en variaciones en la composición mineralógica, con Q u e c h u q u i n a (40°09' L S , 7 1 ° 3 5 ' L O ) y la vertien­ presencia de arcillas embrionarias, d e t e r m i n a n d o te oeste de L o m a Atravesada de Taylor ( 4 0 ° 0 5 ' su transición a molisoles. Esta transición está de­ L S , 71°12' L O ) , por ser éstas las situaciones ex­ tectada en perfiles de suelo ubicados hacia el este tremas dentro de la biosecuencia d o n d e se encuen­ de L o m a A t r a v e s a d a (Colmet D a a g e et al. 1988). tran plantaciones. Las precipitaciones varían de Se seleccionó el pino ponderosa por ser la es­ oeste a este entre los 2.000 mm y los 1.200 m m , la pecie con la q u e se ha forestado un m a y o r n ú m e r o vegetación natural d o m i n a n t e en la transecta co­ de hectáreas en la región, y el orden andisoles, por rresponde a la formación de b o s q u e m i x t o de dife­ ser el de m a y o r distribución areal de importancia rentes especies del género Nothofagus. H a c i a el forestal, a b a r c a n d o una m a y o r área asociada a los oeste del bosque mixto de Nothofagus con d o m i ­ sitios con m a y o r índice de sitio (Girardin y Broquen nio del Nothofagus obliqua (Mirb.) B l u m e . (roble 1995) en la biosecuencia seleccionada. pellín) y/o Nothofagus dombeyii (Mirb.) Blume. (coihue) y/o Nothofagus alpina (Phil) D i m . et M i l . Criterios de selección de las unidades de muestreo: (raulí). Las especies m á s frecuentes del sotobosque P a r a la selección de los puntos de muestreo se fueron consideró: culeou E. Desv. (caña colihue), Trifolium sp (tré­ • U n a transecta oeste-este, abarcando las posi­ bol), Ovidia andina (Poepp et Endl.) M e i s s n . (pi­ Berberis heterophyla (berberis), Chusquea bles variaciones biotopo-climáticas existentes llo-pillo). La vegetación pasa hacia el este a b o s ­ dentro de la biosecuencia bosque. que mixto abierto de Lomatia hirsuta (Lam.) Diels t o r e a n d o las propiedades ándicas con el test de (radal) y/o Nothofagus antarctica (Forst.f.) Oerst. (ñire), a ñiranto - pastizal c o m p u e s t o por bosquetes Fieldes y Perrotts a c a m p o . de ñire con Mulinum espinosum Pers. (neneo), Stipa • Suelos derivados de cenizas volcánicas, m o n i ­ 27 P. BROQUEN, G. FALBO, C. FRUGONI, J. L. GIRARDIN, M. GUIDO, P. MARTINESE speciosa. Trin (coirón amargo), Festuca pallescens (St.Yv.), P a r o d i ño, similares a los utilizados para densidad apa­ (coirón dulce), Acaena splenden rente, respetando el criterio q u e la altura fuese ( a c a e n a ) , a c o r d e con los antecedentes ( M o v i a et m e n o r que el d i á m e t r o . L a s d e t e r m i n a c i o n e s se al. 1 9 8 1 , C o l m e t D a a g e et al. 1988). hicieron con m u e s t r a s no disturbadas a e x c e p c i ó n Se seleccionó un total de trece situaciones en del valor correspondiente a la tensión de 1.5 M P a . diferentes condiciones de sitio, abarcando cada una F u e necesario ajustar la m e t o d o l o g í a y repetir las de ellas dos parcelas en condiciones equivalentes, m e d i c i o n e s , c o n s i d e r a n d o los m a y o r e s t i e m p o s u n a bajo vegetación i m p l a n t a d a y otra bajo vege­ i n s u m i d o s al utilizar muestras no disturbadas. L a s tación nativa. Se d e t e r m i n a r o n las especies d o m i ­ constantes hídricas se determinaron a d e m á s con nantes del estrato d o m i n a n t e y del sotobosque. Se muestras disturbadas, para tener un p a r á m e t r o de e s t i m ó el g r a d o de cobertura vegetal para a m b o s c o m p a r a c i ó n con otros trabajos, y p o d e r realizar una primera estimación de las variaciones q u e el tipos de vegetación. De los trece sitios se seleccionaron cuatro uni­ uso de muestras no disturbadas p u e d a generar. d a d e s de m u e s t r e o representativas de los e x t r e m o s de la b i o s e c u e n c i a b o s q u e , dos en el e x t r e m o este La y dos en el oeste. En cada caso se realizó la des­ m é t o d o de desorción de agua a partir de las m u e s ­ cripción y t o m a de muestras para realizar el estu­ tras no d i s t u r b a d a s , s a t u r a d a s por h u m e c t a c i ó n distribución de porosidad: se estimó por el dio de las p r o p i e d a d e s físicas. L a s propiedades gradual, sin desecación previa al aire. Para t a m a ñ o físicas estudiadas fueron aquellas que pueden ser de poros se considera el d i á m e t r o equivalente es­ modificadas por el uso, relacionadas con la poro­ t i m a d o por la retención del líquido y la presión s i d a d total y d i s t r i b u c i ó n de p o r o s i d a d e n t r e capilar, t o m a n d o 10 μm para el límite entre macroporos y microporos. m a c r o p o r o s ( M P ) y m i c r o p o r o s ( m p ) . El límite La porosidad total (PT): diferentes valores (Kay 1990, O a d e s y W a t e r s entre MP y mp no es claro, se encuentran citas de se calculó utilizando el valor de d e n s i d a d de partícula δs = 2.65 Mg m - 3 y 1991, Dexter 1988, Ellies et al. 1993a). T o m a n d o d e n s i d a d aparente δa, siendo la PT = (l-δa/δs). Se el valor de 10 μm se incluirían c o m o mp los utilizó ese valor de d e n s i d a d de partícula d a d o q u e m e s o p o r o s y m i c r o p o r o s (Dexter 1988). E s t o a su Shoji et al. (1993) hacen notar q u e los alófanos en vez coincide con el valor citado por Ellies (1995a, los andisoles tienen densidades de partícula entre b,) Ellies et al. (1993 a, b) por e n c i m a del cual 2.5 y 2.7 Mg m - 3 , p l a n t e a n d o que es similar para corresponde a p o r o s o c u p a d o s por aire de drenaje otros suelos minerales. Para d e n s i d a d aparente se de lento a rápido. t o m a r o n tres m u e s t r a s por horizonte, utilizando el m é t o d o del cilindro ( S A M L A 1996). L a s propie­ El d a d e s de estos suelos permiten el uso del cilindro se determinó a partir de tres m u e s t r a s no disturba­ para d e t e r m i n a r la densidad aparente (Broquen et das por horizonte. Se usaron m e s a s de tensión para al. 1995). L o s cilindros fueron construidos con determinar con m a y o r exactitud los c o n t e n i d o s de tres aros móviles encastrados, el central de volu­ h u m e d a d entre saturación y 0.020 M P a (Danielson m e n fijo, con u n a relación altura/diámetro próxi­ y Sutherland 1986). L o s p u n t o s a 0 . 0 3 3 , 0 . 1 , 0 . 3 , ma a 0.35 (diámetro de 7 cm y una altura de 2.5 0.5, 1.5 M P a se determinaron con el plato extractor c m ) . El aro inferior biselado, afilado y el superior por presión. El valor a 1.5 M P a se d e t e r m i n ó c o n contenido de humedad a diferentes tensiones: de a p o y o , de forma tal de facilitar la penetración, el plato extractor u s a n d o m u e s t r a s d i s t u r b a d a s , el corte del suelo y m i n i m i z a r las deformaciones. c o r r e s p o n d i e n d o este valor a la porosidad textural, El m u e s t r e o se realizó en el m i s m o m o m e n t o en la que es m e n o s afectada por la variabilidad del c a d a sitio bajo a m b o s usos, a m o d o de m i n i m i z a r suelo o la estructura ( I N T A 1998). el sesgo q u e las variaciones estacionales p u e d e n llegar a g e n e r a r en la estructura del suelo y su densidad. RESULTADOS Y DISCUSION P a r a la caracterización hídrica se tomaron tres m u e s t r a s no disturbadas p o r horizonte, con cilin­ Del análisis de los antecedentes se d e s p r e n d e dros de v o l u m e n y peso c o n o c i d o , sustituyendo el q u e los valores de retención hídrica a 1.5 M P a (P. e q u i p a m i e n t o a d e c u a d o q u e a c o m p a ñ a los platos M. P.) y 0.033 M P a (C.C.) se obtuvieron de m u e s ­ extractores, t o m a d a s con cilindros de m e n o r tama­ tras disturbadas utilizando la m e t o d o l o g í a tradi­ 28 RETENCION HIDRICA, CENIZA VOLCANICA, ANDINOPATAGONIA, NOTHOFAGUS, PINUS PONDEROSA cional. Es importante considerar que las muestras entre 100% y 7 0 % con un valor m e d i o de 8 9 . 2 % , disturbadas no reflejan las condiciones de c a m p o , y la diversidad de especies permiten estimar q u e lo q u e se acentuaría en estos suelos dada la estruc­ la alteración de la vegetación natural no es severa. tura de finos agregados m u y estables, con un ta­ El bosque implantado fue en todos los sitios de m a ñ o de agregados similar al limo o a la arena Pinus (Mizota y van R e e u w i j k 1989). En diferentes es­ g u n o s c a s o s con p r e s e n c i a d e s o t o b o s q u e d e ponderosa Dougl. (pino ponderosa), en al­ tudios realizados en Japón (Shoji et al, 1993) se Chusquea culeou E. Desv. (caña colihue), así c o m o encontraron grandes diferencias utilizando m u e s ­ algún tras no disturbadas en particular para capacidad de Dougl. (pino oregón). La edad de las plantaciones c a m p o (0.033 M P a ) . está c o m p r e n d i d a entre los 14 y 56 años con un renoval de Pseudotsuga menziesii (Mirb.) En los suelos derivados de cenizas volcánicas, valor m e d i o de 2 8 . 3 , siendo una sola de 14 años. la distribución de los agregados está m á s fuerte­ Los porcentajes de cobertura oscilan entre 1 0 0 % y m e n t e relacionada con la distribución y el t a m a ñ o 8 0 % , con un valor m e d i o de 9 1 . 5 4 % . de los poros y la retención de agua que con la Bajo vegetación implantada de pino, c u a n d o las distribución y t a m a ñ o de las partículas (Shoji et densidades son altas, no se encuentra vegetación al. 1993). La textura no permite predecir el c o m ­ de sotobosque, sobre todo c o n s i d e r a n d o la vegeta­ portamiento de suelos alofánicos dado que los agre­ ción heliófila. El sotobosque de caña colihue se gados no se pueden dispersar con los m é t o d o s tra­ mantiene bajo bosque implantado en dos casos (si­ dicionales de análisis m e c á n i c o (Besoain 1985, tios 3 y 4). M a e d a et al. 1977). E s t o genera grandes diferen­ L o s sitios, en a m b o s e x t r e m o s de la biosecuen­ cias entre las determinaciones a c a m p o y de labo­ cia, no fueron sometidos a ningún otro m a n e j o r a t o r i o , no reflejando la c o m p o s i c i ó n g r a n u l o ­ (forestal, agrícola o ganadero) desde el m o m e n t o métrica el c o m p o r t a m i e n t o del suelo. Se utiliza de la instalación de la plantación hasta la fecha de para estos suelos un modificador de la textura a las mediciones, según los antecedentes recopila­ c a m p o a p l i c á n d o s e el termino " a p a r e n t e " (Soil dos y las observaciones a c a m p o . Las c o m p a r a c i o ­ Survey Staff 1994) o el prefijo " p s e u d o " en su nes se realizaron en sitios que desde hace 56 años designación (Colmet D a a g e et al. 1988). L a s m a y o r e s dificultades radicaron en la ubica­ tuvieron prácticamente indisturbados. (extremo oeste) y 17 años (extremo este) se m a n ­ ción de las parcelas en equivalentes condiciones de sitio bajo vegetación nativa. En m u c h o s casos Características los sitios sin forestar abarcan franjas de m e n o s de bajo 20 m, en las q u e al hacer las prospecciones de son todos derivados de cenizas volcánicas, corres­ suelo se encontraban raíces de pino en profundi­ pondiéndoles el orden andisoles (Soil T a x o n o m y dos de los condiciones suelos de de los vegetación. trece Los sitios suelos dad, a pesar de no haber evidencia de acumula­ 1992). Las secuencias de horizontes son muy se­ ción de acículas en superficie, lo que determinó su mejantes entre los suelos bajo los dos tipos de descarte. Por otra parte, en otras plantaciones los vegetación. En las situaciones m á s hacia el oeste lugares sin forestar corresponden aparentemente a aparecen varias deposiciones sucesivas de cenizas, interrupciones debidas a condiciones extremada­ que se reflejan en los horizontes tápticos. m e n t e desfavorables, tales c o m o suelos m u y su­ L o s horizontes superficiales, es decir, el hori­ perficiales arcillosos, sustratos morrénicos o de ma­ zonte orgánico O y el horizonte mineral con in­ teriales tobáceos, no p u d i e n d o considerarse equi­ corporación de materia orgánica A, manifiestan un patrón de c o m p o r t a m i e n t o diferente que se re­ valentes las condiciones. fleja en el espesor del horizonte O y en el color y Características de la vegetación. Bajo vegetación estructura del horizonte A. natural, los porcentajes de cobertura del estrato En el cuadro 1 se sintetizan las características arbóreo d i s m i n u y e n en dirección oeste-este. En las morfológicas m á s relevantes de las parcelas de la parcelas de m e n o r e s precipitaciones se observa un biosecuencia bosque. T o d o s los suelos son p r o ­ i n c r e m e n t o del estrato herbáceo con especies que fundos, excepto uno, oscuros en superficie, de co­ suelen encontrarse en la transición a la estepa. En lor negro (10 YR 2/1) a pardo muy o s c u r o (10 YR todos los casos la vegetación está alterada por 2/2) en h ú m e d o que cambia a gris oscuro (10 YR p a s t o r e o , lo q u e es también m á s notorio hacia el 3/1) o pardo grisáceo muy oscuro ( 1 0 Y R 3/2) cuan­ este. L o s altos porcentajes de cobertura vegetal, do seco. El color en h ú m e d o del horizonte A se 29 P. BROQUEN, G. FALBO, C. FRUGONI, J. L. GIRARDIN, M. GUIDO, P. MARTINESE CUADRO 1 Características morfológicas de los suelos seleccionadas como más relevantes. Selected relevant morphological soil features. Sitioo Siti N° Pptt Pp mm Parcelaa Parcel N° V Horizonte a Prof. Prof. totall tota Prof. Color Estructura (cm) (cm) Húmedo Tipo 1 20000 200 01 PP 02 VN 50 47 0-14 0-15 10 YR 2/1 10 YR 2/1 grano suelto granular 2 20000 200 03 PP 04 VN 145 + 150+ 0-50 0-10 Al 10-55 A2 10 YR 2/1 10 YR 2/1 10 YR 2/1 masiva granular masiva 05 PP 100+ 0-50 10 YR 2/1 masiva 06 VN 100+ 0-50 10 YR 2/1 grano suelto 3 20000 200 4 20000 200 07 PP 08 VN 160+ 110+ 3-37 3 -13 Al 13-35 A2 10 YR 2/1 10 YR 2/2 10 YR 2/2 masiva granular masiva 5 18000 180 09 PP 10 VN 180+ 180+ 0- 75 0-12 Al 12-80 A2 10 YR 2/1 10 YR 2/2 10 YR 2/2 masiva granular fluffy masiva 6 18000 180 11 PP 200+ 0-50 10 YR 2/1 masiva 12 VN 200+ 0-30 Al 30-50 A2 10 YR 2/1 10 YR 2/2 granular masiva 7 12000 120 13 PP 14 VN 110+ 100+ 0-110 0-12 Al 12-100 A2 10 YR 2/1 10YR 2/2 10YR 2/2 grano suelto granular masiva a grano suelto 8 12000 120 15 PP 16 VN 110+ 110 0-70 0-60 10 YR 2/1 10 YR 2/1 grano suelto granular y grano suelto 9 12000 120 17 PP 100+ 18 VN 120+ 0-25 Al 25-65 A2 0-30 Al 30-70 A2 10 10 10 10 YR YR YR YR 2/1 2/2 2/2 2/2 grano suelto masivo granular grano suelto 19 PP 110+ 20 VN 120+ 0-16 Al 16-42 A2 0-12 Al 12-70 A2 10 10 10 10 YR YR YR YR 2/1 2/2 2/1 2/2 masiva bloques finos masiva a g. suelto granular masiva a bloques finos 21 PP 100 0-33 10 YR 2/1 grano suelto 22 VN 120 0-34 10 YR 2/2 granular 23 PP 155+ 0-60 10 YR 2/1 grano suelto 24 VN 155+ 0-60 10 YR 2/1 granular 25 PP 143 0-44 10 YR 2/1 bloques + granular 26 VN 143 0-26 Al 26-46 A2 10 YR 2/2 10YR 2.5/2 granular granular + grano suelto 10 12000 120 11 12000 120 12 12000 120 13 12000 120 Ref.: Ppt: precipitaciones medias anuales. V: vegetación, PP: pino ponderosa; VN: vegetación natural. Prof: profundidad. Color: Notación Munssell. 30 RETENCION HIDRICA, CENIZA VOLCANICA, ANDINOPATAGONIA, NOTHOFAGUS, PINUS PONDEROSA m a n t i e n e negro bajo pino p o n d e r o s a en siete si­ b o s q u e pasó a m i g a s y gránulos con una alta poro­ tios; en seis casos se nota un c a m b i o del pardo sidad y alta conductividad hidráulica. m u y o s c u r o bajo vegetación natural a negro bajo El horizonte orgánico O está s i e m p r e presente pino ponderosa. bajo pino ponderosa, es en todos los casos, m e n o s En todos los casos bajo pino hay un c a m b i o de uno, de m a y o r espesor q u e bajo vegetación natu­ estructura, p a s a n d o de granular bajo b o s q u e nati­ ral. La situación en la q u e es de m a y o r e s p e s o r vo a m a s i v a o grano suelto. La estructura m a s i v a bajo vegetación natural c o r r e s p o n d e a la p a r c e l a es particular en estos suelos, continua, coherente, 4 / 0 8 , bajo b o s q u e m u y cerrado de raulí y roble q u e en general tiende a r o m p e r a bloques irregula­ con sotobosque de res, m u y débiles, b l a n d o en seco, m u y friable, no colihue), con una alta cobertura del s o t o b o s q u e . Chusquea culeou D e s v . (caña a d h e s i v o y no plástico, d o n d e las raíces se desa­ Se p r o c e d e a la c o m p a r a c i ó n de las m e d i a s de rrollan sin ningún tipo de i m p e d i m e n t o . El pasaje los espesores de los horizontes orgánicos realizan­ de la estructura granular a m a s i v a o grano suelto do el análisis de la varianza (cuadro 2). está i n d i c a n d o un c a m b i o en la agregación de las Al ser el valor de F = 6.578 m a y o r q u e F crítico partículas sólidas y coloidales del suelo. D a d o el = 4.226 para α = 0.05, p o d e m o s afirmar q u e exis­ r a n g o de e d a d e s de las plantaciones, se estaría te una diferencia significativa entre las m e d i a s de observando en esta zona bajo régimen hídrico údico los espesores del h o r i z o n t e o r g á n i c o bajo vegeta­ u n a r á p i d a respuesta del suelo a los c a m b i o s de ción natural y bajo vegetación i m p l a n t a d a de pino. vegetación, siendo los resultados acordes con lo Se caracterizaron cuatro perfiles c o m p l e t o s c o ­ r e p o r t a d o p o r diferentes autores ( T a m u r a et al. rrespondientes a las parcelas 4/07, 4 / 0 8 , 10/19 y 1 9 9 1 , 1990, H i g u c h i y Kashiwagi 1993, Sato y 10/20 (cuadro 1), cuyas principales p r o p i e d a d e s se T o k u n a g a 1989). T a m u r a et al. (1990) estudian r e s u m e n en el c u a d r o 3. L o s dos suelos del extre­ los c a m b i o s de p r o p i e d a d e s de un andosol, encon­ mo oeste corresponden a Udivitrand táptico y los t r a n d o c a m b i o s en la estructura después de p o c o s del este a un H a p l u d a n d vítrico (Soil Survey Staff años de instalación de vegetación secundaria, en 1992), con texturas aparentes m á s gruesas en los un suelo d e s n u d o d o n d e la estructura migajosa y horizontes superficiales. Son en superficie n e g r o s la a g r e g a c i ó n eran casi ausentes. En los 6 a 10 en h ú m e d o , t o r n á n d o s e p a r d o amarillentos en p r o ­ años posteriores se desarrolló una estructura fundidad, tanto bajo vegetación natural c o m o im­ granular. S e g ú n la vegetación que fue sustituyen­ plantada. do a la p r i m e r a sucesión se observó un c a m b i o En a m b o s casos se observan diferentes estruc­ microestructural. La microestructura bajo pastura turas, coherente y continua bajo pino y granular era en b l o q u e s subangulares, al desarrollarse el bajo vegetación nativa. CUADRO 2 Análisis de varianza del espesor del horizonte orgánico. Variance analysis: organic horizon thickness. Resumen Grupos Cuenta Suma Promedio Varianza PP VN 13 13 163 81 12.5384 6.2307 28.6026 50.0256 Análisis de varianza Origen de las variaciones Suma de cuadrados Grados de libertad Promedio de los cuadrados F Probabilidad F crítico ( α = 0.05) Entre grupos Dentro de los grupos Total 258.6154 943.538 1.202.154 1 24 25 258.615 39.314 6 578 0.017 4.226 Ref.: PP: pino ponderosa VN: vegetación natural. 31 P. BROQUEN, G. FALBO, C. FRUGONI, J. L. GIRARDIN, M. GUIDO, P. MARTINESE CUADRO 3 Características de los sitios y propiedades morfológicas de los cuatro suelos representativos. Site characteristics and morphological features from four representative soils. Este Est e Oeste Oest e Vegetación Ppt Topografia Suelo Especies del estrato dominante Cob Formación mm Alt msnm Exp Pdte Pos Clasificación (Soil Survey Staff) Secuencia de horizontes Pinus ponderosa Dougl. (pino ponderosa) Chusquea culeou Desv. (caña colihue) 100% Bosque implantado 56 años 2000 650 SE 15% pie loma Udivitrand táptico Oi - Oe -Oa-C-2A-2AC-3A-3C- 4Ab Nothofagus alpina (phil) Dim. Et Mil (raulí) Nothofagus dombeyii (Mirb.) Blume (coihue), Chusquea culeou Desv. (caña colihue) 100% Bosque mixto Denso 2000 650 SE 15% pie loma Udivitrand táptico Oi - Oe -Oa- C- 2A1-2A2-2AC1­ 2AC2-3ACb Pinus ponderosa Dougl 90% Bosque implantado 17 años 1200 860 O 12% media loma baja Hapludand vítrico Oi ­ Oe- Oa -A1-A2-AC Mulinum espinosum (neneo) Stipa speuosa Trin (coirón amargo), Festuca palliesens (St. Yv. ) Parodi (coirón dulce) Acaena splenden (acaena) Nothofagus antarctica (ñire) 70% Estepa herbácea matorrales ñire 1200 860 O 12% media loma baja Hapludand vítrico A1-A2-AC Ref.: Cob.: cobertura vegetal. Ppt: precipitación media anual. Alt. Altitud. Exp. Exposición. Pdte: pendiente. Pos.: posición. En el c u a d r o 4 se vuelcan los valores de las d e n s i d a d e s aparentes y las constantes hídricas de los cuatro suelos representativos. La 5a baja (< 0.82 Mg c m - 3 ) . C o n s i d e r a n d o la s e c u e n c i a de horizontes se c o m p a r a n estadística­ m e n t e los valores de δa bajo vegetación natural e i m p l a n t a d a (cuadros 5 y 6). En los dos c a s o s (oeste y este) al ser el valor de F m e n o r q u e el F crítico para α = 0.05, p o d e ­ m o s afirmar q u e no existe una diferencia signifi­ cativa entre las m e d i a s de las densidades aparen­ tes bajo vegetación natural y bajo vegetación im­ p l a n t a d a de p i n o (cuadros 5 y 6). Esto confirma r e s u l t a d o s anteriores ( B r o q u e n et al. 1995), así c o m o en estudios realizados en Japón por Higuchi y K a s h i w a g i (1993), quienes c o m p a r a n las carac­ terísticas m o r f o l ó g i c a s y c o n t e n i d o s de materia o r g á n i c a de suelos cultivados durante 197 años y encuentran, entre otros resultados, ausencia de di­ ferencia significativa en color del suelo y valores de d e n s i d a d aparente entre los suelos cultivados y no cultivados. 32 Se calcularon la PT, la MP y mp v o l c á n d o s e los valores en las tablas adjuntas a las figuras 1 y 2. Se d e s p r e n d e q u e la PT es m u y alta, o s c i l a n d o alrededor de 7 0 % , lo que d e t e r m i n a un v o l u m e n de sólidos bajo: 2 7 % en p r o m e d i o . La PT está d o m i n a d a por u n a alta p r o p o r c i ó n d e M P . Se procede a la c o m p a r a c i ó n de los valores de PT en el perfil del suelo bajo p i n o y bajo vegeta­ ción natural; t o m a n d o c o m o base que la d e n s i d a d aparente no varía significativamente, se p u e d e afir­ m a r q u e la porosidad total se m a n t i e n e bajo a m ­ bos tipos de vegetación. El c a m b i o de estructura o b s e r v a d o a c a m p o (cuadro 3) refleja el c a m b i o de la distribución del t a m a ñ o de p o r o s , a u m e n t a n d o bajo pino la mp (porosidad en agua) y d i s m i n u y e n d o la MP (poro­ sidad en aire). Esta variación en la distribución de porosidad no se detecta usando muestras disturbadas con las q u e no hay p r á c t i c a m e n t e va­ riación del contenido de h u m e d a d a 0.033 M P a . (poros > 1 0 μ m ) . E l porcentaje d e M P bajo pino e s m u y alto, m a y o r de 10%, valor c o n s i d e r a d o c o m o crítico para el aire en el suelo. D e x t e r (1988) plan­ RETENCION HIDRICA, CENIZA VOLCANICA, ANDINOPATAGONIA, NOTHOFAGUS, PINUS PONDEROSA CUADRO 4 Densidad aparente y contenido de humedad de los 4 suelos representativos. Bulk density and hydric contents from four representative soils. Contenido humedad 0.033MPa δa Este Hapluda;nd vítrico Oe ste Udivitran d táptico V 1.5MPa θv nd 3 3 cm /cm θgd 3 cm / g 0.43 0.39 0.38 ND 0.26 0.30 0.29 0.26 ND 0.19 0.13 0.14 0.15 ND ND 0.29 ND 0.27 ND 0.38 0.22 ND 0.22 0.23 0.16 0.14 ND 0.17 0.19 0.12 0.13 ND 0.09 ND 0.23 0.82 0.73 0.74 0.26 0.32 0.26 0.25 0.36 0.39 0.20 0.26 0.29 0.15 0.21 0.16 0.75 0.81 0.72 0.26 0.28 0.35 0.11 0.24 0.44 0.09 0.21 0.33 0.15 0.37 0.20 θg d -3 Horiz. Mg m PP* 2A 2AC 3A 3C 4Ab 0.70 0.74 0.68 ND 0.73 0.21 0.27 0.27 ND ND VN* 2A1 2A2 2AC1 2AC2 3ACb 0.64 ND 0.77 0.82 0.74 PP Al A2 AC VN Al A2 AC θg nd 3 cm /g Ref.: V: vegetación. PP: pino ponderosa. VN: vegetación natural. Horiz.: secuencia horizontes, δa: densidad aparente. θg conte­ nido agua gravimetrico. θv contenido volumétrico. d: disturbada, nd: no disturbada. ND: no determinado. *No se incluye el horizonte C por ser discontinuo y menor de 2 cm. CUADRO 5 Análisis de varianza: δa bajo pino y bajo vegetación natural (oeste). Variance analysis: bulk density under ponderosa pine and natural vegetation (west). Resumen Grupos Cuenta Suma Promedio Varianza PP VN 4 4 2.85 2.97 0.7125 0.7425 0.00076 0.00576 Análisis de varianza Origen de las variaciones Entre grupos Dentro de los grupos Total Suma de cuadrados Grados de libertad Promedio de los cuadrados F Probabilidad F crítico ( α = 0.05) 0.0018 0.01955 0.02135 1 6 7 0.0018 0.0033 0.552 0.485 5.987 Ref.: PP: pino ponderosa. VN: vegetación natural. 33 P. BROQUEN, G. FALBO, C. FRUGONI, J. L. GIRARDIN, M. GUIDO, P. MARTINESE CUADRO 6 Análisis de varianza δa bajo pino y con vegetación natural (este). Variance analysis bulk density under ponderosa pine and natural vegetation (east). Resumen Grupos Cuenta Suma Promedio Varianza PP VN 3 3 2.29 2.28 0.763 0.760 0.0024 0.0021 Grados de libertad Promedio de los cuadrados F Probabilidad F critico ( α = 0 05) 1 4 5 1.6667E-05 0.00226667 0.007 0.9358 7.709 Análisis de varianza Origen de las variaciones Suma de cuadrados 1.6667E-05 Entre grupos Dentro de los grupos 0.00906667 0.00908333 Total Ref.: PP: pino ponderosa VN: vegetación natural. tea q u e m a s del 1 0 % del v o l u m e n del suelo a c a p a c i d a d de c a m p o d e b e estar lleno c o n aire y de ese aire al m e n o s el 1 0 % tiene q u e ser o x í g e n o , de lo q u e se d e s p r e n d e q u e d e b e h a b e r al m e n o s 1 0 % de p o r o s m a y o r e s de 30 μm y un m á x i m o volum e n de p o r o s de retención entre 30 y 0 2 μm Se g r a n e a n las distribuciones de p o r o s i d a d y su relación c o n el v o l u m e n de sólidos p a r a a m b o s sitios oeste bajo v e g e t a c i ó n i m p l a n t a d a y bajo v e g e t a c i ó n nativa (figura 1) y este bajo v e g e t a ción i m p l a n t a d a y bajo v e g e t a c i ó n nativa (figu­ ra 2). Figura 1: Distribución de la porosidad bajo pino ponderosa y bajo vegetación natural (oeste). Soil porosity distribution under ponderosa pine and natural vegetation (west). 34 RETENCION HIDRICA, CENIZA VOLCANICA, ANDINOPATAGONIA, NOTHOFAGUS, PINUS PONDEROSA Figura 2: Distribución de la porosidad bajo pino ponderosa y bajo vegetación natural (este). Soil porosity distribution under ponderosa pine and natural vegetation (east). Figura 3: Curvas de retención hídrica del horizonte A bajo pino ponderosa y bajo vegetación natural (oeste). Moisture retention curves under ponderosa pine and natural vegetation, A horizon (west). El c o m p o r t a m i e n t o es algo diferente en el Udivitrand táptico (oeste). Al ser un suelo p r o d u c ­ to de sucesivos depósitos de cenizas volcánicas, aparecen discontinuidades litológicas con un hori­ zonte táptico. Se observa tanto bajo vegetación nativa c o m o i m p l a n t a d a q u e l a m i c r o p o r o s i d a d n o varía en los dos p r i m e r o s horizontes, d i s m i n u y e n ­ do l u e g o en profundidad. En el H a p l u d a n d vítrico (este, bajo VN y P P ) se o b s e r v a un incremento de la m i c r o p o r o s i d a d con la profundidad. C o m p a r a n ­ do la distribución de p o r o s i d a d en el primer hori­ zonte bajo a m b o s tipos de vegetación, se observa Figura 4: Curvas de retención hídrica del horizonte A bajo pino ponderosa y bajo vegetación natural (este). Moisture retention curves under ponderosa pine and natural vegetation, A horizon (east). q u e la p o r o s i d a d total se m a n t i e n e , d i s m i n u y e n d o la m a c r o p o r o s i d a d y a u m e n t a n d o la m i c r o p o r o ­ sidad. En a m b o s sitios (oeste y este) el v o l u m e n de sólidos es m u y bajo y se m a n t i e n e dentro del m i s ­ mo rango de valores en todo el perfil, la p o r o s i d a d total se m a n t i e n e , a u m e n t a la p o r o s i d a d en a g u a y d i s m i n u y e n o t a b l e m e n t e la p o r o s i d a d en el p r i m e r horizonte bajo b o s q u e i m p l a n t a d o de p i n o en rela­ ción al b o s q u e de Nothofagus. Si se considera la curva de retención hídrica a bajas tensiones (figuras 3 y 4) se o b s e r v a el m i s ­ 35 P. BROQUEN, G. FALBO, C. FRUGONI, J. L. GIRARDIN, M. GUIDO, P. MARTINESE m o c o m p o r t a m i e n t o , n o t á n d o s e c l a r a m e n t e l a di­ ferencia entre a m b o s tipos de v e g e t a c i ó n a conte­ n i d o s de h u m e d a d a l g o m e n o r e s a la saturación Es de d e s t a c a r q u e la p o r o s i d a d total inferida a partir de la c u r v a de r e t e n c i ó n hídrica no c o i n c i d e c o n la c a l c u l a d a a partir de la d e n s i d a d aparente y la de partícula. E s t o p r o b a b l e m e n t e se d e b a a q u e no t o d o s los e s p a c i o s v a c í o s llegan a c o l m a r s e de a g u a p o r l a p r o p i a t o r t u o s i d a d del volumen de p o r o s . P u e d e q u e d a r m u c h a s v e c e s aire e n t r a m p a ­ d o , l o q u e d e t e r m i n a u n alto t i e m p o d e h u m e d e c i ­ m i e n t o q u e no llega a ser c o m p l e t o ( M a e d a et al. 1977). El p o r c e n t a j e de h u m e d a d a las diferentes t e n s i o n e s fue s i e m p r e m a y o r bajo p i n o q u e bajo v e g e t a c i ó n nativa. CONCLUSIONES La p o r o s i d a d total de los suelos no varió bajo p i n o p o n d e r o s a , s i e n d o en todos los casos de alre­ d e d o r del 7 0 % E l c a m b i o d e estructura, granular c o n vegeta­ c i ó n natural y m a s i v o con p i n o p o n d e r o s a , refleja el c a m b i o en la distribución de la p o r o s i d a d . La d i s t r i b u c i ó n de la p o r o s i d a d varía bajo los d o s tipos d e v e g e t a c i ó n , s i e n d o m e n o r l a porosi­ dad en aire y m a y o r la p o r o s i d a d en a g u a bajo p i n o p o n d e r o s a e n los h o r i z o n t e s superiores. BIBLIOGRAFIA B E S O A I N , E. 1985. Aluminosilicatos no cristalinos y paracristalinos en mineralogía de arcillas de suelos IICA Costa Rica. Capítulo 5: 533- 642. BROQUEN, P.,J. GIRARDIN, M. FRUGONI. 1995. 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