5. Carlos Oyarzún Indicadores Biogeoquimicos para el

INDICADORES
BIOGEOQUIMICOS
PARA EL MONITOREO
HIDROLOGICO EN
CUENCAS FORESTALES
Carlos E. Oyarzún
Instituto de Ciencias Ambientales y Evolutivas
Universidad Austral de Chile
Valdivia, Chile
MONITOREO DEL RECURSO HIDRICO EN EL SECTOR FORESTAL
Introducción
Los ciclos biogeoquímicos, tales como el ciclo del N y del C,
en los ecosistemas terrestres han sido ampliamente perturbados
a niveles globales y regionales.
En el sur de Chile, la depositación atmosférica de N aún refleja
condiciones ambientales pre-industriales. Lo cual contrasta
fuertemente con el uso del suelo, el cual ha sido significativamente
alterado en las últimas décadas. Por ejemplo, en la cordillera de la costa
permanecen solo fragmentos de la vegetación original y dominan
ampliamente las plantaciones industriales exóticas.
Estos cambios a nivel de paisaje pueden alterar sustancialmente el
ciclo de los nutrientes a nivel de cuencas, llevando a una mayor
exportación de estos elementos hacia los cursos de agua.
Objetivos del monitoreo
Objetivos de los estudios biogeoquímicos de largo plazo:
► Responder preguntas científicas y ambientales a escala real
y aplicables al manejo
► Cuantificar las conexiones entre ecosistemas y los ciclos
biogeoquímicos a escala global o regional.
Conectar entradas y salidas, tales como depositación y
exportación a escala de cuencas (o microcuencas)
► Cuantificar la conexión entre mediciones de caudales, química
del agua y cargas de sedimentos para evaluar cambios en la
calidad del agua
► Evaluar el intercambio neto (acumulación o pérdida) de
nutrientes y otros materiales
► Proveer líneas de base para evaluar el cambio ambiental
(por ej.: servicios ecosistémicos, cambio climático).
Programa de monitoreo ambiental
► Clima y meteorología
Temperatura y precipitación
Radiación solar
Velocidad y dirección del viento
► Precipitación y calidad del aire
Depositación seca
Depositación húmeda
► Calidad del agua de los esteros
Nutrientes (N, P)
pH y conductividad
Cationes
Sedimentos
Depositación atmosférica
-
Depositación húmeda en zonas de montaña sin
contaminación atmosférica
NO3-N, NH4-N, DON
-
Depositación seca en lugares con actividad agrícola
cercana
NH3-N
Ciclos internos del bosque
Nutrientes en la precipitación directa y escurrimiento fustal
Contenido de nutrientes de la hojarasca
Descomposición y dinámica de los nutrientes
Mineralización del nitrógeno
Relación C/N del suelo
Ciclos internos del bosque
Monitoreo humedad del suelo a distintas profundidades
Extracción de muestras de agua del suelo a distintas profundidades
Exportación
► pH, conductividad y temperatura del agua
► Nutrientes en la escorrentía superficial
NO3-N, NH4-N, N-total, DON, P-total, C
Relación DIN : DON
► Cationes y aniones
K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, Na+
Índices de enriquecimiento por el dosel
BNN
LPEg
LPNd
BNEg
= ൬ ൰,
< 1, = 1, > 1, ℎ
Balances entrada – salida de nutrientes
Eucaluptus nitens
Siempreverde
Deciduo
Nutrient
Tf
D
Tf
D
Tf
D
NO3--N
NH4+-N
DIN
DON
TDN
PO4-2-P
DOP
TDP
0,03
0,11
0,13
1,12
1,25
0,05
0,08
0,13
3,38
0,30
3,67
4,98
8,63
0,08
0,31
0,39
0,02
0,14
0,16
2,32
2,46
0,09
0,18
0,27
0,02
0,08
0,10
0,93
1,03
0,01
0,06
0,08
0,22
3,21
3,43
7,52
10,99
1,27
0,63
1,90
0,40
0,03
0,43
0,57
1,00
0,02
0,04
0,06
Retención de N en cuencas forestales
Retención N = 12,95 + 0,428 * BN (%)
r = 0,826
70
− = ൬
൰
50
< 0,
= 0,
> 0,
40
30
20
10
0
10
20
30
40
50
60
70
Bosque nativo (%)
80
90
100
95% confidence
100
80
Retención N (%)
Retención N
60
PLANTACION
NATIVO
60
40
20
0
SJU
GUI
LMI
JOAQ
Cuencas
LPL
JOA2
Control hidrológico – exportación de nutrientes
1400
y = 6,1195x1,432
R² = 0,91
p < 0.05
Total-N (ug L-1)
1200
1000
800
600
400
200
0
0,0
10,0
20,0
30,0
Discharge (L
40,0
50,0
40,0
50,0
seg-1)
140
0,47
y = 0,4421e-0,002x
R² = 0,30
p < 0.05
0,45
0,80
0,43
0,42
0,41
0,40
10,0
20,0
30,0
Discharge (L
40,0
seg-1)
50,0
60
40
10,0
20,0
30,0
Discharge (L
0,40
0,30
y = 0,0001x2 - 0,0116x + 0,7941
R² = 0,92
p < 0.05
0,20
0,00
0,0
80
0,0
0,50
0,10
0,39
100
0
0,60
0,44
y = 0,259x1,6495
R² = 0,81
p < 0.05
20
0,70
Mg2+ (mg L-1)
Ca2+ (mg L-1)
0,46
Total-P (ug L-1)
120
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
Discharge (L seg-1)
50,0
seg-1)
Conclusiones
El monitoreo con propósitos biogeoquímicos, nos permite:
► Evaluar el riesgo de saturación de ciertos elementos (N) y
su exportación hacia los cursos de agua
► Conectar la hidrología con los ciclos biogeoquímicos y la
química del agua
► Evaluar los efectos de los cambios de uso del suelo sobre
la calidad del agua de los esteros y ríos