DOI:10.4206/agrosur.2015.v43n2-10
CIENCIAS DEL SUELO: SOIL SCIENCE
Suelos asociados a tres comunidades vegetales de pastoreo importantes en Patagonia Sur
Soils associated to three important grazing vegetal communities in South Patagonia
Valle S.a, Radic S.b, Casanova M.*c
a Universidad Austral de Chile, Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos, Centro de Investigación en Suelos Volcánicos (CISVo); susanavalle@uach.cl
b Universidad de Magallanes, Facultad de Ciencias; sergio.radic@umag.cl
c Universidad de Chile, Departamento de Ingeniería y Suelos-Facultad de Ciencias Agronómicas; mcasanov@uchile.cl
Short Communication, Special Edition: International Year of Soils (IYS) Soil Science
ABSTRACT
South Patagonia (south of 53°S) has long been famous for its rugged terrain, extremely oceanic climate and often hydromorphic vegetation and soil. Volcanism, tectonic and glacial processes are imprinting their actions along a territory, with vegetation-soil patterns that has been known since Darwin's time. Soil fertility and rainfalls seem to control the overall floristic gradient in a simple structure, often changed by anthropic disturbations. The goal of this study was to establish general relationships between three major plant communities (Empetrum rubrum or "murtilla", Festuca gracillima or "coirón", and hydromorphic Poas or "vegas") and the properties of fluvio-glacial mineral soils that support them. Soil under "murtilla" shows more constraints to plant growth, determined by a low pH, high aluminum activity and low amounts of non acid cations.
Keywords: Glacio-lacustrine soils, tussock, Empetrum rubrum.
RESUMEN
Patagonia Sur (al sur de 53°S) se caracteriza por una geomorfología accidentada, un clima extremadamente oceánico y frecuente vegetación y suelos hidromórficos. Tanto el volcanismo, como los procesos tectónicos y glaciares han dejado sus huellas en el territorio, con patrones vegetación-suelo conocidos desde los primeros reconocimientos de Darwin. El gradiente de las precipitaciones y la fertilidad del suelo explican los cambios florísticos generales en una estructura simple, a menudo modificados por la acción del hombre. El objetivo de este trabajo fue establecer relaciones generales entre tres comunidades vegetales dominantes en la zona (murtillar de Empetrum rubrum, coironal de Festuca gracillima y vegas o mallines de pastos en condiciones hidromórficas) y las propiedades de los suelos de origen fluvioglacial que las sustentan. Los suelos bajo el murtillar muestran las mayores limitaciones para el crecimiento vegetal, determinadas por un bajo pH, una elevada actividad del ión aluminio y bajos niveles de cationes no ácidos.
Palabras clave: Suelos glacio-lacustres, tussock, Empetrum rubrum.
INTRODUCCIÓN
La formación de patrones espaciales regulares de la vegetación se atribuye a la microtopografía del terreno (McGrath et al., 2012), a la variabilidad espacial de las propiedades del suelo (Maestre y Cortina, 2002) y a fenómenos globales como el cambio climático (Rietkerk et al., 2002; Dekker et al., 2010), entre otros.
En la Patagonia Chilena, se estima que cuatro componentes ambientales son de gran importancia para la composición, distribución, fisonomía y dinámica de la vegetación: la geomorfología, el clima, los suelos y las perturbaciones.
En Chile, las descripciones florísticas y fitosociológicas de la vegetación señalan agrupaciones asociativas con ciertos grados de artificialización, las que se inician a escalas variables (Pisano, 1973, 1974 y 1977; Rodríguez, 1986; Cruz y Lara, 1987). Para el extremo sur de Patagonia, SAG (2003, 2004a y 2004b) destaca al menos siete comunidades vegetales importantes, generalmente asociadas a suelos minerales: bosques, praderas, turba, mata, murtilla, coironal y vegas. Entre estas, las tres últimas representan más del 47% de la superficie de uso ganadero prospectada por el SAG.
Bajo el concepto de coironal se incluye a una comunidad vegetal donde dominan principalmente las especies Festuca gracillima o F. magellanica, una formación que ocupa un 24% del total de la superficie destinada a uso ganadero (SAG 2003, 2004a y 2004b). Se caracteriza por ser una formación herbácea de crecimiento cespitoso que considera, además de las festucas nativas, estipas y algunas poas. Este conjunto determina finalmente una formación de plantas que se desarrolla de un vigor variable, dependiendo de las características del sitio, especialmente de la disponibilidad hídrica. Además, se señala que entre las champas de coirón, crecen muchas dicotiledóneas y gramíneas bajas, fundamentalmente perennes con rizomas y estolones que en conjunto forman el cojín, recurso forrajero preferido por los ovinos (SAG, 2003).
La vega corresponde a una comunidad azonal (mallín) pratiforme higrófita de plantas herbáceas, con fisonomía de gramíneas cespitosas, asociadas en la estepa magallánica con depresiones del relieve u otras extensiones con subsuelos impermeables donde existe una condición hidromórfica permanente o estacional (Pisano, 1993; SAG, 2003). Su composición florística cambia de acuerdo a la disponibilidad de agua y la salinidad, dando origen a varios tipos de vega. Constituyen recursos de alta producción y valor forrajero, de gran importancia como complemento para la ganadería de la zona.
En el murtillar domina principalmente Empetrum rubrum Vahl ex Willd (murtilla), un arbusto postrado dioico que crece en Patagonia Chilena y Argentina. Se observa en planicies con buen drenaje, y en pendientes expuestas a vientos extremos, donde la nieve de invierno puede prolongarse por varios meses (Roig, 1998). En Tierra del Fuego, E. rubrum forma importantes comunidades sub-arbustivas de la estepa magallánica, asociada a suelos de textura gruesa, pobres en nutrientes y ácidos (Collantes et al., 1989; 1999). Debido a la distribución geográfica de esta especie, se asume que tuvo un rol pionero en ocupar esas áreas, desde las cuales el hielo fue desapareciendo a finales de la última glaciación (Roig, 1998). Varios autores (Collantes et al., 1999; Anchorena et al., 2001) señalan que la crianza intensiva de ovinos en la estepa magallánica pudo propiciar el aumento en la degradación de las praderas, dando paso al dominio de E. rubrum en variadas proporciones, y otros arbustos postrados acidofílicos de poco valor forrajero.
Tanto Patagonia como Tierra del Fuego muestran un registro amplio y variado de la evolución costera, que comprende complejas relaciones entre depósitos glaciales, alturas interglaciares y diferentes tendencias de levantamiento (Isla y Bujalesky, 2008). Así, dentro de este complejo tectónico (placas Scotia-Antártica-Sudamericana), volcánico y fluvio-glaciar, el clima ha ejercido gran influencia en la formación de los suelos a través de las precipitaciones, temperaturas y el viento.
Se han realizado numerosos estudios agrológicos sistemáticos en el extremo sur de Patagonia (Cuadro 1). Zaixso y Boraso (2015) señalan que el hidromorfismo permanente de la zona expone a los sitios a una mayor presión de pastoreo y pisoteo, transformándolos en áreas muy degradadas. La sensibilidad de estos ambientes a la erosión es alta por la pobre estructura de los suelos y la falta de fragmentos gruesos. En particular CIREN (2010), señala que en la Región de Magallanes y Antártica Chilena existe una superficie actual de suelos erosionados (erosión ligera, moderada, severa y muy severa) en un 28,5% de la superficie regional, parte de la cual ha sido afectada durante milenios por procesos de erosión geológica.
Cuadro 1. Estudios agrológicos sistemáticos en Patagonia Sur.
Table 1. Systematic soil surveys performed in South Patagonia.
Por otra parte, las explotaciones petroleras y mineras, cuando no se ajustan a las normas de protección ambiental, desencadenan procesos erosivos que implican un empobrecimiento del suelo y una reducción de la riqueza florística (Cibils y Borelli, 2005; Paruelo et al., 2006). La influencia del hombre sobre estos ambientes se manifiesta además por la introducción de plantas exóticas, que inicialmente se instalan solamente en terrenos removidos, pero pueden llegar a desplazar exitosamente a las comunidades naturales y con el tiempo provocar alteraciones importantes en el ecosistema (Zaixso y Boraso, 2015). Además, el modo de pastoreo de los ovinos en las estepas magallánicas, ha transformado muchas comunidades de gramíneas en praderas degradadas (Collantes et al., 1999; Ramírez et al., 2012).
Abundante literatura existe acerca de la asociación suelo-bosque (Gerding y Thiers, 2002; Romanyá et al., 2005), así como también de caracterización de suelos orgánicos (Filipová et al., 2010; Loisel y Yu, 2013). No obstante, para suelos minerales de aptitud agropecuaria es limitada la vinculación entre suelos y su cubierta vegetal. Por consiguiente, los propósitos de este trabajo son establecer relaciones generales entre tres comunidades vegetales (murtillar, coironal y vegas) y las propiedades de los suelos minerales que las sustentan en Patagonia sur de Chile.
MATERIALES Y MÉTODO
Los sitios estudiados se localizan en comuna de Laguna Blanca, Provincia de Magallanes, Región de Magallanes y Antártica Chilena, ~80 km al norte de la ciudad de Punta Arenas, por la Ruta 9, que la conecta con Puerto Natales. Climáticamente la zona corresponde a Subpolar Oceánica (Peel et al., 2007). En particular, el sector se incluye dentro del distrito agroclimático Puerto Natales-Punta Arenas, caracterizado por un verano fresco (< 16°C como máxima del mes más cálido) y un invierno riguroso (-0,5°C de mínima media del mes más frío); además, presenta un período libre de heladas de solo 67 días, con 216 y 832 días-grado de acumulación de calor (>10°C y > 5°C, respectivamente), donde es posible desarrollar algunos cultivos anuales, hortalizas y praderas artificiales, quedando excluidos los frutales de clima templado y las especies exigentes en calor o sensibles a heladas (CNR, 1997).
La descripción de las comunidades vegetales en cada sitio (Cuadro 2) se realizó identificando sus especies dominantes y caracterizando su composición florística alrededor de la calicata empleada en la descripción morfológica de los suelos.
Cuadro 2. Caracterización general de los sitios evaluados y composición florística.
Table 2. General characterization of the sites evaluated and floristic composition.
Conjuntamente con una descripción geomorfológica general de la zona que ocupan los sitios seleccionados para cada comunidad vegetal, se realizó la descripción de suelos, identificando horizontes genéticos en calicatas. En los horizontes más superficiales de cada calicata se tomaron muestras para realizar una caracterización básicamente química (Sadzawka et al., 2006). Se realizó la determinación de pH en agua y CaCl2 (1:2,5), P-Olsen (extraído con bicarbonato de sodio, pH 8,5), S disponible (extracción con Ca[H2PO4]2 0,01 M y determinación por turbidimetría), aluminio (Al) extractable (extraído con CH3COONH4 1 M, pH 4,8 y determinado por espectrofotometría de absorción atómica-EAA), cationes básicos (extraídos con CH3COONH4 1 M, pH 7,0 y determinación por EAA), Al de intercambio (extraído con KCl 1M y determinación por EAA), micronutrientes (extraídos con DTPA-CaCl2-TEA a pH 7,3 y determinación por EAA) y materia orgánica (digestión de Walkley-Black). La capacidad de intercambio catiónico efectiva (CICE), corresponde a la suma de cationes básicos y el Al intercambiable, en tanto que la saturación de Al se calcula como la proporción del Al de intercambio en la CICE (%).
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Se aprecia que los sitios se localizan en una zona de planicies y lomajes altos con algunos sectores ligeramente ondulados; este relieve obedece a una extensa red de drenaje de deshielos, que muestra una tendencia clara de dirección Oeste-Este, donde un complejo sistema de canales (sinuosos y anastomosados) submarginales y marginales se orientan al Este, cortando una gran llanura de depositación con alineaciones glaciales (ejemplo, drumlins). Esta descripción concuerda con las realizadas inicialmente por Clapperton (1989) y recientemente por Lovell et al. (2012). En la Figura 1 se incluyen los perfiles de suelo y su posición en el paisaje, asociados a cada comunidad vegetal estudiada.
Figura 1. Pedones descritos, su posición en el paisaje
y vegetación natural residente. Suelo bajo murtilla (superior),
coirón (medio) y vega (inferior), en Patagonia Sur.
Figure 1. Described pedons, its position on landscape and
natural resident vegetation. Soil under murtilla (upper),
coirón (middle) and vega (lower) in South Patagonia.
De acuerdo a una síntesis de la descripción morfológica de cada uno de los horizontes genéticos identificados (Cuadro 3), en general, los pedones de los sitios de coironal y murtillar, cumplen con las características descritas para la serie de suelos Última Esperanza (CNR, 1997). Se trata de suelos delgados, formados por sedimentos fluvioglaciales depositados sobre materiales glaciolacustres; se presentan compactados y extraordinariamente duros, no cementados y de texturas finas, determinando que las raíces sólo penetren por las fracturas que se generan. Se ubican en las zonas más altas (pampas), presentando buen drenaje.
Cuadro 3. Resumen de la descripción morfológica de los suelos.
Table 3. Summary of the morphology soil description.
HG: horizonte genético. Clase textural: franca (F), arcillosa (A), limosa (L), arenosa (a).
Estructura: bloques subangulares (BS), laminar (L), granular (G), prismática (P), masiva (M);
medios (me), gruesos (gr), muy gruesos (mgr); fuerte (f), moderada (mo) y débil (de).
Consistencia: plástica (P), adhesiva (A), muy (m) ligeramente (l). Raíces: finas (F), medias
(M), gruesas (G); escasas (es), comunes (co), abundantes (ab). Poros: gruesos (G), medios
(M), finos (F), muy finos (MF), muy abundantes (mab), abundantes (ab), comunes (co),
escasos (es). Límite: lineal (L), ondulado (O); claro (C), gradual (G) y abrupto (A). (**)
presencia de organes abundantes y (*) comunes.
El suelo de vega, se podría asociar a la Serie Tehuelche (CNR, 1997) formada por sedimentos lacustrinos finos, pero en general pueden encontrarse por toda la Región. Filipová et al. (2010) los clasifican como Histosoles y Fluvisoles, informando que existe una considerable variabilidad en su contenido de materia orgánica (MO) y pH, tendiendo a salinizarse en condiciones de aridez y riesgos de deterioro cuando son drenados. Si bien la pradera que presentan suele presentar mayor productividad, sólo pueden usarse en el período estival por encontrarse inundados gran parte del año. Los análisis de este estudio indican que este suelo se podría clasificar como Humaquept.
Normalmente se distinguen diferentes tipos de coirón (Festuca pallescens, Stipa speciosa o S. milis y F. gracillima) cuya distribución correspondería a diferencias de suelos o condiciones climáticas (IREN, 1967). Así, el suelo bajo coirón estudiado en este trabajo posee un epipedón móllico (Humoll) y desde los 35 cm en profundidad presenta abundante presencia de cutanes de MO (organes), a diferencia del suelo bajo murtillar cuyo horizonte superficial presenta una saturación básica < 50 % y materiales sápricos (Humudept).
Para el suelo bajo el murtillar se observa una cobertura de vegetación discontinua, la presencia de pedestales de plantas y abundantes fragmentos gruesos superficiales, indicadores de una erosión eólica severa. Morfológicamente, no se diferencian los horizontes orgánicos superficiales, lo que confirma la presencia de este selectivo proceso degradativo. Collantes et al. (1989) señalan que la pérdida de suelos puede alcanzar un equivalente a 3040 cm de los horizontes superficiales, en donde el subsuelo gravoso queda expuesto. Borrelli y Oliva (2001) observan este mismo rasgo en el murtillar, en tanto que Mendoza et al. (2011) atribuyen estos procesos a un pastoreo selectivo prolongado de elevada intensidad.
Collantes et al. (1999) señalan que los suelos bajo murtilla (principalmente Tierra del Fuego) se caracterizan por una textura gruesa, ácidos y pobres en nutrientes, con MO poco descompuesta, bajos en cationes no ácidos y alta relación C/N, lo cual obedece más bien a una elevada saturación de Al e hidrólisis de éste en los suelos, que a la pérdida de cationes no ácidos (Ca, Mg, Na y K). En cambio, los suelos bajo coirón y vega, muestran (Figura 2) una tendencia a presentar una suma de cationes no ácidos alta a muy alta y una saturación básica cercana a 100% (Bernier, 2000); así, es posible inferir que existe transferencia de estos elementos, al menos entre murtillar y vega.
Figura 2. Cationes no ácidos en profundidad de los suelos, en las distintas comunidades
vegetales analizadas. Patagonia Sur.
Figure 2. Non acid cations in soil depth under the three different analyzed vegetal
communities. South Patagonia.
Los rangos deseables (Jones, 2012) de estos cationes en el complejo de intercambio son 60% a 80% (Ca), 15% a 20% (Mg) y 5% a 10% (K). Salvo para el murtillar en superficie, en los suelos estudiados, solo Mg se encuentra en niveles satisfactorios; para Ca, solo en el caso del coironal; para K, son satisfactorios o cercanos a este valor en todo el suelo bajo vega, y solo en superficie de los otros dos suelos. De acuerdo a la relación K/Mg, todos los suelos en superficie muestran niveles deficientes de Mg por su antagonismo con K, pero el suelo bajo vega los muestra en todo el perfil (Bernier, 2000). George et al. (2012), informan a diferencia de Ca y Mg, en general la absorción de K no se ve afectada negativamente por el Al, lo que lleva a un aumento en la relación K/Ca+Mg en la fracción aérea de las plantas, aumentando el riesgo de deficiencia de Ca o Mg en ellas, así como de hipomagnesemia en rumiantes.
Se puede apreciar (Figura 3) que, ya sea medido en agua o CaCl2, efectivamente el suelo bajo murtillar posee los valores de pH más bajos de los 3 sitios. La toxicidad por Al es considerada un factor limitante primario del crecimiento de plantas en suelos fuertemente ácidos (Fageria et al., 2011). En la medida que el pH del suelo decrece, el contenido de Al se incrementa (Figura 4), lo que también es observado por Hart y Mellbye (2010) destacando una reducción linear de la producción de semillas en praderas. A este hecho, se agrega una elevada saturación de Al o un exceso de Al en la solución del suelo, que interfiere en la división celular y reduciría el crecimiento de raíces (Bernier, 2000). Campillo y Sadzawka (2006) precisan que el principal efecto de la toxicidad por Al es la restricción del desarrollo radicular, que reduce el volumen de suelo a explorar y la eficiencia en la absorción tanto de nutrientes como de agua; además, interfiere en el transporte y utilización de nutrientes esenciales e inhibe los procesos microbianos que suministran nutrientes a las plantas.
Figura 3. Valores de pH en agua y CaCl2, medido en suelos bajo tres
comunidades vegetales. Patagonia Sur.
Figure 3. Soil pH in water and CaCl2 measured under the three vegetal
communities. South Patagonia.
Figura 4. Relación entre el pH de suelos (medido en agua,
círculos negros; en CaCl2, círculos blancos), el contenido
(extractable e intercambiable) y la saturación de aluminio en
Patagonia Sur.
Figure 4. Relationships between soil pH (measured in water,
black circles; in CaCl2, white circles), saturation and aluminum
content (extractable and exchangeable) in South Patagonia.
El comportamiento de Al en suelos es altamente modificado por la MO, debido a las formas de Al unidas orgánicamente tanto en fase sólida como líquida; en este estudio se obtiene una relación lineal de los contenidos de MO con el Al intercambiable (R2: 0,43), el Al extraíble (R2: 0,53) y la saturación de Al (R2: 0,46).
En cuanto a micronutrientes (Figura 5) para todos los suelos los niveles de Cu son bajos, los niveles de Mn son altos a muy altos solo en el caso del suelo bajo vega, el Fe tiende a ser alto a muy alto en la superficie de todos los suelos y el Zn solo presenta valores altos en los dos primeros horizontes del suelo del coironal (Jones, 2003).
Figura 5. Contenido de micronutrientes en los suelos de las comunidades vegetales
estudiadas. Patagonia Sur.
Figure 5. Micronutrient content of soils in each vegetal community. South Patagonia.
Para todos los sitios (Cuadro 4) los niveles de S registrados son bajos y normales para suelos del sur de Chile, lo que afecta la calidad del forraje, pues su escasez acelera la pérdida de digestibilidad y conlleva un menor potencial de transformación en leche o carne. Los niveles de P son en general bajos a muy bajos (Bernier, 2000; Ponce, 2000).
Cuadro 4. Característica química de los suelos evaluados bajo tres comunidades vegetales
en Patagonia Sur.
Table 4. Chemical soil properties under three vegetal communities in South Patagonia.
Al extr: aluminio extraíble; Al int: aluminio intercambiable; Sat Al: saturación de aluminio;
MO: materia orgánica; CICE: capacidad de intercambio efectiva; SB: saturación básica o
de cationes no ácidos.
CONCLUSIONES
La zona definida como Patagonia Sur (al sur del paralelo 53°S) cuenta con registros de clima y suelos suficientes, aunque de estos últimos la información es dispersa y poco sistematizada. En el área con precipitaciones entre 350 - 450 mm, sobre un paisaje fluvioglacial, existe una clara diferenciación de comunidades arbustivo-esteparias asociada al tipo de suelo.
Los perfiles de estos suelos se diferencian claramente en términos morfológicos, además de presentar propiedades físicas, química y fisicoquímicas diferentes.
En general, se verifica un gradiente de fertilidad de los suelos. Los suelos bajo murtilla, en posiciones topográficas más elevadas, presentan una menor fertilidad, asociada a una restricción impuesta por un pH bajo, altos niveles de aluminio y bajos niveles de cationes no ácidos en el suelo superficial. Con un valor forrajero bajo, la presencia de E. rubrum implica que esos sectores pueden utilizarse con bajas cargas animales.
La comunidad de vega presenta suelos de mayor hidromorfismo, con periodos prolongados de saturación, lo que se evidencia en los rasgos redoximórficos y de gleización del perfil. Esto se explica por su posición en depresiones del relieve, concentrándose en ellas además de agua, sedimentos y sales de los sectores circundantes, favoreciéndola con una mejor fertilidad, comparada con el murtillar.
Las características del perfil estudiado bajo la comunidad de coirón (alta suma de cationes no ácidos, pH moderada a débilmente ácido, bajo contenido de Al y ausencia de hidromorfismo) indican que han experimentado procesos de menor intensidad que los anteriores. Su menor elevación y exposición a menores precipitaciones probablemente los ha favorecido.
AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen la valiosa cooperación del Dr. James Bockheim (University of Wisconsin-Madison) y al Dr. Jorge Irisarri (Universidad de Comahue).
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Received 16.09.2015
Accepted 06.01.2016
* Corresponding author: Manuel Casanova
E-mail address: mcasanov@uchile.cl
