Water use, root activity and deep drainage within a perennial legume-grass pasture: a case study in southern inland Queensland, Australia = Uso de agua, actividad radicular y drenaje profundo en una pastura leguminosa-gramínea perenne: Un estudio de caso en el sur de Queensland, Australia

Abstract

Water use and depth of water extraction of leucaena (Leucaena leucocephala) and Rhodes grass (Chloris gayana) pasture, irrigated with desalinated coal seam water (a by-product of the coal seam gas industry), were monitored to provide background information on root activity, spatial and temporal water use and deep drainage over a 757-day period from August 2011 to August 2013. Methodology comprised measurement of soil water from surface to 4 m depth using 8 EnviroSCAN probes connected to dataloggers positioned within leucaena twin rows and within the Rhodes grass inter-row. Just over 581,000 individual moisture measurements were collated and are reported here. Water extraction (and by inference root activity) of leucaena and Rhodes grass showed marked seasonal fluctuation with deepest and highest water extraction occurring during the first growing season; water extraction was greatly diminished during the following drier and cooler seasons due to the negative influences of lower soil moisture contents, lower temperatures and increased defoliation on pasture growth. The highest values of deep drainage below 4 m depth occurred when high rainfall events corresponded with high soil water storage in the entire profile (0–4 m depth). Given that water usage by both leucaena and Rhodes grass was greatest in the upper layers of soil (<1.5 m), future research should focus on how the level of competitive interaction might be managed by choice of row spacing and frequency of irrigation. Further studies are needed, including: (a) physical sampling to determine the depth of active roots; (b) how defoliation affects rooting behaviours and water use of leucaena; and (c) modelling of the water and salt balances of leucaena and grass inter-row systems using data from this study, with various levels of irrigation, to investigate the risks of deep drainage over an extended climate sequence.

En el presente estudio se caracterizó el uso del agua y la profundidad de extracción de agua en una pastura compuesta por leucaena (Leucaena leucocephala) y pasto Rhodes (Chloris gayana), irrigada con agua desalinizada proveniente de vetas de carbón [un subproducto de la industria del gas de vetas de carbón (coal seam gas, CSG)], para generar información sobre la actividad radicular, el uso de agua en el espacio y tiempo, y el drenaje profundo durante un período de 757 días (agosto de 2011 hasta agosto de 2013). La metodología consistió en mediciones de la humedad de suelo desde la superficie hasta 4 m de profundidad utilizando 8 sondas EnviroSCAN conectadas a dataloggers situados dentro de las hileras dobles de leucaena y las franjas del pasto entre las hileras de leucaena. Se presenta la compilación de algo más de 581.000 mediciones individuales de humedad que fueron ejecutadas. La extracción de agua (y, por inferencia, la actividad radicular) de leucaena y el pasto Rhodes mostraron una marcada fluctuación estacional, con mayor y más profunda extracción de agua durante el primer ciclo de crecimiento. La extracción de agua se redujo en gran medida durante las subsiguientes temporadas más frías y más secas, debido a los efectos negativos de la humedad de suelo más baja, las temperaturas más bajas y el incremento de la defoliación sobre el crecimiento del pasto. Los valores más altos de drenaje a una profundidad mayor de 4 m se registraron cuando eventos de alta precipitación correspondían con un alto almacenamiento de agua a lo largo de todo el perfil (0–4 m de profundidad). Se necesitan estudios adicionales, incluyendo: (a) muestreos para determinar las profundidades hasta las cuales se encuentran raíces activas; (b) cómo la defoliación afecta el sistema radicular y el uso de agua de leucaena; y (c), mediante el uso de los datos de este estudio, modelando los balances de agua y de sales en sistemas silvopastoriles con hileras de leucaena y franjas de pasto, con varios niveles de riego, para investigar los riesgos de drenaje profundo durante una secuencia climática extendida.