Compromisos entre productividad forrajera y cobertura arbórea en bosques andinos norpatagónicos

Abstract

Comprender los determinantes de la provisión servicios ecosistémicos es clave para tomar decisiones de manejo a nivel predial y de paisaje. Las interacciones entre especies en los bosques nativos tienen importantes consecuencias sobre la provisión de servicios ecosistémicos, lo que genera relaciones de compromiso o sinergia. En el NO de Patagonia, los sitios ecológicos de N. dombeyi - A. chilensis (coihue - ciprés) muestran que la regeneración de especies arbóreas puede verse impedida por especies herbáceas que pertenecen a una nueva estructura de la vegetación que deriva del pastoreo y de la apertura del dosel. Por otro lado, estas especies herbáceas son la principal fuente de forraje para el ganado doméstico. Esto genera un compromiso entre la producción de forraje y la regeneración de especies arbóreas. El objetivo general de esta tesis es estudiar el servicio ecosistémico de producción de forraje y los posibles compromisos o sinergias con la regeneración arbórea de coihue y ciprés. En primer lugar, abordamos el estudio de la productividad forrajera a escala regional mediante sensores remotos. A pesar de su importancia, no están claros aún los determinantes de la productividad forrajera en paisajes boscosos muy heterogéneos, o su variabilidad a lo largo del año. El objetivo de este estudio es encontrar predictores de la variación del Índice de Vegetación Normalizado (IVN) en las aperturas de bosques nativos y evaluar como estos predictores cambian dentro del período de crecimiento. Más allá de las variables conocidas que se relacionan con la productividad forrajera (altitud, precipitación, etc.), hallamos que la forma de la apertura del bosque fue relevante para predecir el IVN. De este estudio se resalta que el manejo de bosques nativos heterogéneos que son utilizados para cría de ganado requiere considerar la forma de las aperturas para estimar la productividad forrajera. En segundo lugar, abordamos el estudio de la productividad forrajera a escala de campo. Para ello colocamos 36 clausuras en los valles de los ríos Manso y Foyel (S41º40’, O71º30’) abarando un gradiente de altitud y precipitaciones, en diferentes estados alternativos asociados a sitios ecológicos de coihue-ciprés. Las variables más importantes que permitieron predecir la productividad forrajera a campo fueron la precipitación promedio, el estado alternativo del bosque, la evapotranspiración potencial y la altitud, entre las variables regionales; y la apertura del canopeo arbóreo y la cobertura de especies herbáceas, entre las variables de sitio. Las muestras de calidad de biomasa obtenidas de la cosecha se encuentran en un punto medio entre los forrajes de alta y baja calidad, indicando que la calidad forrajera es media. Las varia-bles precipitación, pendiente, altitud, orientación de ladera, cobertura de cada estrato y apertura del canopeo resultaron significativas para explicar la distribución de las especies. La cobertura y composición florística del estrato inferior se asocia en gran medida a cambios en el ambiente lumínico y al pastoreo animal, generados frecuentemente por la actividad antró-pica. En tercer lugar, abordamos el estudio de la regeneración arbórea a escala de campo. Específicamente estudiamos el efecto de la presencia o ausencia de hierbas sobre los índices de regeneración de coihue y ciprés, así como los patrones de regeneración natural de diversas especies arbóreas. Para ello utilizamos las clausuras ya instaladas y complementamos el relevamiento en transectas realizado en el estudio de productividad forrajera a campo. Hallamos que la presencia de especies herbáceas forrajeras reduce significativamente la regeneración de coihue y ciprés. Del estudio de los ambientes relevados mediante transectas, hallamos que las variables cuantitativas proporción de gramíneas, dieta, cobertura 0-10 cm y 50-200 cm, apertura del canopeo arbóreo, precipitación promedio anual, evapotranspiración potencial, temperatura promedio, pendiente y altitud resultaron significativas para explicar la distribución de la regeneración arbórea. Los patrones observados en ambos relevamientos muestran que existe un compromiso entre la regeneración de coihue y ciprés y la productividad forra-jera. Por último, estudiamos en invernadero y bajo condiciones controladas los efectos de las es-pecies graminosas sobre el establecimiento inicial de árboles bajo diferentes niveles de estrés hídrico. Hallamos que el incremento de la cobertura de pasto tuvo un efecto negativo en la supervivencia y en el número final de plántulas arbóreas establecidas en los niveles de riego medio y bajo. Altos niveles de riego y alta cobertura de gramíneas tuvieron efectos de facilitación o competencia sobre el número final de plántulas establecidas dependiendo de la especie o de las características del micrositio analizados. La aparición de un estrato graminoso impactaría negativamente en la regeneración de árboles en bosques que no han co-evolucio-nado con grandes herbívoros.

Understanding the determinants of the ecosystem services provision is key to making man-agement decisions at the farm and landscape level. The interactions between species in native forests have important consequences on the provision of ecosystem services, which generates relationships of trade-off or synergy. In the NW of Patagonia, the ecological sites of N. dombeyi - A. chilensis (coihue - cypress) show that the regeneration of tree species can be impeded by herbaceous species that belong to a new structure of the vegetation that derives from cattle grazing and canopy opening. On the other hand, these herbaceous species are the main source of fodder for domestic livestock. This generates a compromise between forage production and the regeneration of tree species. The general objective of this thesis is to study the eco-system service of forage production and the possible compromises or synergies with the tree regeneration of coihue and cypress. In the first place, we address the study of forage productivity at a regional scale by means of remote sensing. Despite its importance, the determinants of forage productivity in very het-erogeneous forest landscapes, or its variability throughout the year, are still unclear. The ob-jective of this study is to find predictors of the variation of the Normalized Vegetation Index (IVN) in the openings of native forests and to evaluate how these predictors change within the growth period. Beyond the known variables that are related to forage productivity (altitude, precipitation, etc.), we found that the shape of the forest opening was relevant to predict the NVI. This study highlights that the management of heterogeneous native forests that are used for cattle raising requires considering the shape of the openings to estimate forage productiv-ity. Second, we address the study of forage productivity at the field scale. For this, we placed 36 closures in the valleys of the Manso and Foyel rivers covering a gradient of altitude and rain-fall, in different alternate states associated with ecological sites of coihue-cypress. The most important variables that allowed predicting forage productivity in the field were the average rainfall, the alternate state, the potential evapotranspiration and the altitude, among the re-gional variables; and the tree canopy openness, the coverage of herbaceous species and the cartographic unit, among the site variables. The biomass quality samples obtained from the harvest are at a midpoint between high and low quality forages, indicating that the forage quality is medium. The variables precipitation, slope, altitude, slope orientation, coverage of each stratum and tree canopy openness were significant in explaining the distribution of the species. The coverage and floristic composition of the lower stratum is largely associated with changes in the lighting environment and animal grazing, generated frequently by human ac-tivity. Thirdly, we address the study of tree regeneration on a field scale. Specifically, we study the effect of the presence or absence of herbaceous plants on the regeneration rates of coihue and cypress, as well as the natural regeneration patterns of various tree species. For this, we use the closures already installed and we complement the survey in transects carried out in the study of forage productivity in the field. We found that the presence of forage herbaceous species significantly reduces the regeneration of coihue and cypress. From the study of the environments surveyed by means of transects, we found that the quantitative variables: pro-portion of grasses, diet, coverage from 0 to 10 cm and 50 to 200 cm, canopy openness, average annual precipitation, potential evapotranspiration, average temperature, slope and altitude were significant to explain the distribution of tree regeneration. The patterns observed in both surveys show that there is a trade-off between the regeneration of coihue and cypress and forage productivity. Finally, we studied in a greenhouse and under controlled conditions the effects of grass spe-cies on the initial establishment of trees under different levels of water stress. We found that increasing grass cover had a negative effect on survival and final number of established tree seedlings at medium and low irrigation levels. High levels of irrigation and high grass cover had facilitation or competition effects on the final number of established seedlings depending on the species or characteristics of the microsite analyzed. The appearance of a grassy layer would have a negative impact on the regeneration of trees in forests that have not co-evolved with large herbivores.