Efecto de tratamientos selvícolas de diferente intensidad sobre el microclima del suelo y los ciclos de nutrientes de un bosque de pino carrasco

Abstract

[EN] Aleppo pine covers a large area in the Mediterranean region, but the effects of silvicultural practices that modify the canopy on the ecology of these forests have been relatively understudied. In this Ph D thesis we assess the effect of silvicultural treatments of different intensities on some key aspects that regulate the soil microclimate and the nutrient dynamics of a P. halepensis forest. The treatments are: shelterwoods of two intensities (60 and 75% of basal area removed, referred to as T60 and T75, respectively) and clearfelling (100% of basal area removed, T100) which were compared with untreated controls (T0). The study was conducted ten years following the implementation of the treatments.. Therefore, we provide useful information to determine its mid-term effects on the ecology of this Mediterranean forest ecosystem. The T100 treatment has caused an increase in soil temperature, and the time series analysis indicates that this treatment has affected both the annual sinusoidal component of variation and the daily fluctuations in the short term. Soil moisture in the summer has been significantly reduced in the T100 treatments. This reduction is due to reduced water infiltration into the soil, which is attributed to an increase in the hydrophobicity or to the creation of surface crusts in the bare soil. The T60 and T75 treatments have not caused significant changes in the soil temperature and moisture dynamics, probably due to the closure of the canopy and to the understory development. The production of litterfall and the associated return of nutrients to the soil (C, N, P, K, Ca and Mg) were linearly reduced with the treatment intensity, with the basal area removed explaining 45-60% of their variation. The exception was K return, which had a lower sensitivity to treatment intensity due to the compensation of the understory litterfall. There has been a slight decrease in the decomposition rate of the P. halepensis needles associated to T100 treatment, as well as alterations in the Ca and K release from the needles. These changes are due to the contamination with soil particles caused by the limited presence of the forest floor in the plots subjected to this treatment. The T60 and T75 treatments have neither significantly affected the litter decomposition nor the associated nutrient release. The soil N mineralization rate in the three silvicultural treatments doubled that of the untreated forest, and this fact seems to be related to the higher proportion of understory litterfall in the treated plots. Overall, soil type has not significantly affected the impact of silvicultural treatments on the ecological processes studied in this work. The results suggest that the mid-term influence of the treatments on microclimate is limited to T100 treatment, and these differences in microclimate do not seem to affect nutrient dynamics. We suggest that studying the dynamics of the understory is necessary to assess the impact of silvicultural treatments on the biogeochemical cycles in these forests.

[ES] El pino carrasco ocupa una extensa superficie en la región Mediterránea, pero los efectos de las prácticas selvícolas que modifican el dosel arbóreo sobre la ecología de estos bosques han sido relativamente poco estudiados. En la presente tesis doctoral se evalúa el efecto de tratamientos selvícolas de diferentes intensidades sobre algunos aspectos clave que regulan el microclima del suelo y la dinámica de nutrientes de un bosque de P. halepensis. Los tratamientos estudiados son aclareos sucesivos uniformes de dos intensidades (60 y 75% de área basimétrica sustraída, denominados T60 y T75 respectivamente) y corta a hecho (100% de área basimétrica sustraída, T100), que se comparan con controles no tratados (T0). El estudio se ha realizado más de diez años después de la ejecución de los tratamientos, por lo que se proporciona información útil para determinar sus efectos a medio plazo sobre la ecología de este ecosistema forestal mediterráneo. El tratamiento T100 ha provocado un aumento en la temperatura del suelo, y el análisis de series temporales indica que este tratamiento ha afectado tanto al componente senoidal anual de la variación como a las variaciones diarias en el corto plazo. La humedad del suelo en el periodo estival se ha visto reducida significativamente en los tratamientos T100. Esta reducción se debe a la menor infiltración de agua en el suelo, que se atribuye al incremento en la hidrofobicidad o a la creación de costras superficiales por dejar el suelo descubierto. Los tratamientos T60 y T75 no han provocado cambios importantes en la dinámica de la temperatura y la humedad del suelo, probablemente por el cierre del dosel arbóreo y el desarrollo del sotobosque. La producción de desfronde y el retorno asociado de nutrientes al suelo (C, N, P, K, Ca y Mg) se ha reducido de forma lineal con la intensidad del tratamiento, de forma que el área basal sustraída explica el 45-60% de su variación, con la excepción del retorno de K que presenta una menor sensibilidad a la intensidad del tratamiento debido al papel de compensación del desfronde del sotobosque. Se ha observado un ligero descenso en la tasa de descomposición de las acículas de P halepensis relacionado con el tratamiento T100, así como alteraciones en la liberación asociada de Ca y K de las acículas. Estos cambios se deben al efecto de la contaminación con partículas de suelo provocada por la limitada presencia del horizonte orgánico en las parcelas sometidas a este tratamiento. Los tratamientos T60 y T75 no han afectado de forma significativa a la descomposición de la hojarasca ni a la liberación de nutrientes asociada. La tasa de mineralización de N en el suelo mineral se ha duplicado en los tres tratamientos selvícolas en comparación con el bosque no tratado, lo que parece estar relacionado con que en las parcelas tratadas haya una mayor proporción de desfronde de matorral. En general, el tipo de suelo no parece haber afectado de forma importante al impacto de los tratamientos selvícolas sobre los procesos ecológicos estudiados en este trabajo. Los resultados en su conjunto sugieren que la influencia a medio plazo de los tratamientos sobre el microclima se limita a los tratamientos T100, y además, que estas diferencias en el microclima no parecen afectar a la dinámica de nutrientes. Se sugiere para próximos trabajos el estudio de la dinámica del matorral, que parece ser un factor determinante a la hora de evaluar el impacto de los tratamientos selvícolas sobre los ciclos biogeoquímicos de este tipo de bosque.

[CA] El pi blanc ocupa una extensa superfície a la regió Mediterrània, però els efectes de les pràctiques silvícoles que modifiquen el dosser arbori sobre l'ecologia d'aquests boscos han estat relativament poc estudiats. En la present tesi doctoral s'avalua l'efecte de tractaments silvícoles de diferents intensitats sobre alguns aspectes clau que regulen el microclima del sòl i la dinàmica de nutrients d'un bosc de P. halepensis. Els tractaments estudiats són aclarida successiva uniforme de dues intensitats (60 i 75% d'àrea basimètrica sostreta, denominats T60 i T75 respectivament) i tallada arreu (100% d'àrea basimètrica sostreta, T100), que es comparen amb controls no tractats (T0). L'estudi s'ha realitzat més de deu anys després de l'execució dels tractaments, de manera que es proporciona informació útil per determinar els seus efectes a mitjà termini sobre l'ecologia d'aquest ecosistema forestal mediterrani. El tractament T100 ha provocat un augment en la temperatura del sòl, i l'anàlisi de sèries temporals indica que aquest tractament ha afectat tant al component sinusoïdal anual de la variació com a les variacions diàries en el curt termini. La humitat del sòl en el període estival s'ha vist reduïda significativament en els tractaments T100. Aquesta reducció es deu a la menor infiltració d'aigua en el sòl, que s'atribueix a l'increment en la hidrofobicitat o a la creació de crostes superficials per deixar el sòl descobert. Els tractaments T60 i T75 no han provocat canvis importants en la dinàmica de la temperatura i la humitat del sòl, probablement pel tancament del dosser arbori i el desenvolupament del sotabosc. La producció de fullaraca i el retorn associat de nutrients al sòl (C, N, P, K, Ca i Mg) s'ha reduït de forma lineal amb la intensitat del tractament, de manera que l'àrea basimètrica sostreta explica el 45-60% de la seva variació, amb l'excepció del retorn de K que presenta una menor sensibilitat a la intensitat del tractament a causa del paper de compensació de la producció de fullaraca del sotabosc. S'ha observat un lleuger descens en la taxa de descomposició de les acícules de P. halepensis relacionat amb el tractament T100, així com alteracions en l'alliberament de Ca i K de les acícules en descomposició. Aquests canvis es deuen a l'efecte de la contaminació amb partícules de sòl provocada per la limitada presència de l'horitzó orgànic en les parcel¿les sotmeses a aquest tractament. Els tractaments T60 i T75 no han afectat de manera significativa a la descomposició de la fullaraca ni a l'alliberament de nutrients associat. La taxa de mineralització de N al sòl mineral s'ha duplicat en els tres tractaments silvícoles en comparació amb el bosc no tractat, el que sembla estar relacionat amb que a les parcel¿les tractades hagi una major proporció de producció de fullaraca del sotabosc. En general, el tipus de sòl no sembla haver afectat de forma important a l'impacte dels tractaments silvícoles sobre els processos ecològics estudiats en aquest treball. Els resultats en el seu conjunt suggereixen que la influència a mig termini dels tractaments sobre el microclima es limita al tractament T100, i a més, que aquestes diferències en el microclima no semblen afectar la dinàmica de nutrients. Per a propers treballs, es suggereix l'estudi de la dinàmica del matoll, que sembla ser un factor determinant a l'hora d'avaluar l'impacte dels tractaments silvícoles sobre els cicles biogeoquímics d'aquest tipus de bosc.