Water yield in primary watersheds under grasslands and pine plantations in the hills of Córdoba (Argentina)

Abstract

Los cambios en la cobertura vegetal pueden tener importantes efectos sobre el ciclo hidrológico, afectando la magnitud y distribución temporal del caudal de ríos y arroyos. Estos efectos cobran una relevancia especial en áreas montañosas de regiones secas dado su papel importante en la provisión de agua. Este es el caso de las laderas orientales de las sierras de Córdoba, en donde se establecieron ~35000 ha de plantaciones de pinos en reemplazo de pastizales naturales. Exploramos cómo esta transformación ha afectado el rendimiento hídrico de pequeñas cuencas serranas. Para ello seleccionamos cuatro pares de cuencas primarias ocupadas por pastizales naturales y plantaciones de Pinus ellioti (superficie: 27 a 143 ha; elevación: 1100 a 1750 m.s.n.m.). En todos estos pares de cuencas determinamos el caudal base de arroyos por dilución de un trazador salino con frecuencia estacional entre mayo de 2004 y enero de 2007, y en dos de ellos realizamos un seguimiento continuo del caudal con sensores automáticos durante la transición entre la estación seca y húmeda de 2006-2007. En promedio, el rendimiento hídrico de las cuencas forestadas fue 48% inferior al de las cuencas de pastizal (112 vs. 204 mm/año o 24 vs. 13% de la precipitación recibida, P<0.05). Las mediciones continuas mostraron caudales base mayores y poca respuesta al tipo de vegetación en cuencas elevadas y de alta pendiente y caudales base menores y muy sensibles al establecimiento de plantaciones en cuencas de menor elevación y pendiente intermedia. La caracterización satelital de todas las cuencas a partir del índice verde normalizado (NDVI) satelital del sensor MODIS sugirió una productividad primaria y evapotranspiración mayor y más estable bajo plantaciones respecto a los pastizales, con contrastes máximos entre estos tipos de vegetación observados en invierno. En la actualidad, los impactos de las plantaciones serranas sobre la provisión de agua pueden manifestarse únicamente en cuencas primarias dado que las de mayor orden se encuentran forestadas sólo de manera parcial. A nivel regional, es importante contemplar estos efectos al proyectar cuánto, dónde y cómo se forestará, en especial en áreas que aportan agua a los principales focos de consumo energético y urbano.Vegetation changes can have a strong imprint on the hydrological cycle, affecting the magnitude and temporal distribution of stream and river flow. These effects gain special relevance in the mountain ranges of dry regions, which play a key role in water provision. This is the case of the eastern front of the Córdoba hills, where ~35.000 ha of pine plantations have replaced natural grasslands. We explored how this transformation has affected water yield in small watersheds. For this purpose we selected four pairs of neighboring watersheds occupied by natural grasslands and Pinus ellioti plantations (area: 27 to 143 ha; elevation: 1100 to 1750 m.a.s.l.). For all pairs, basal streamflow was measured through the tracer dilution method with seasonal frequency between May 2004 and January 2007, and in two of these pairs we performed a continuous monitoring using automatic level sensors during the transition between the dry and humid season of 2006-2007. On average, water yield in afforested watersheds was 48% less than in grassland watersheds (112 vs. 204 mm/year or 24 vs. 13% of precipitation inputs during the study period, P<0.05). Continuous measurements revealed higher base flows and little response to vegetation in high elevation and slope watersheds, and lower and more vegetationsensitive base flows in low elevation and intermediate slope watersheds. The remote sensing characterization of watersheds based on a green index (NDVI) from MODIS suggested higher and more stable primary productivity and evapotranspiration under plantations compared to grasslands, with maximum contrasts taking place in winter. Currently the impact of plantations in the hills on water provision can be intense only at the level of primary watersheds, since those of larger order are only partially afforested. At the regional level is important to contemplate these effects to project how much, where and how will be planted, particularly in areas that supply water to the largest foci of hydroenergy and urban demand.Fil: Jobbagy Gampel, Esteban Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis; ArgentinaFil: Acosta, Ana Mariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; ArgentinaFil: Nosetto, Marcelo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de San Luis; Argentina. Universidad Nacional de Entre Ríos. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentin