Efecto del reemplazo del matorral nativo por plantaciones de pino en la evopotranspiración real y percolación para el periodo histórico y futuro en la cuenca del Río Cauquenes

Abstract

La continua expansión de las plantaciones exóticas de pino ha generado el reemplazo de la vegetación nativa como es el caso del matorral espinoso, esto podría traer consecuencias en el ciclo hidrológico de las zonas donde ocurre este cambio de uso del suelo. El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto del reemplazo de áreas de matorrales de Acacia caven por plantaciones forestales de Pinus radiata en las tasas de evapotranspiración real (ETr) y percolación históricas y futuras en la cuenca pluvial del río Cauquenes. Se implementó el modelo HYDRUS-1D para cuantificar la ETr y percolación bajo diferentes escenarios de clima pasado, presente y futuro en tres repeticiones por cobertura. Las verificaciones del contenido de agua en el suelo y transpiración del modelo fueron satisfactorias arrojando valores de R2> 0,9, KGE >0,85 y PBIAS < 10%, y de R2>0,7, KGE >0,55 y PBIAS < 15 %, respectivamente. Los resultados indican que desde 1979 al 2019 ha habido un decrecimiento de la tasa de ETr y percolación en ambas coberturas, en especial durante el periodo de megasequía (2010-2019). Las diferencias anuales entre coberturas indican que las plantaciones evapotranspiran entre 180 a 214 mm año-1 más que matorral y que los matorrales percolan entre 184 a 237 mm año-1 más que pinos, independientes del escenario que se analice. En los escenarios futuros, ambas coberturas decrecerán su percolación, pero los pinos tenderán a valores cercanos a cero, debido a que tendrán que acceder al aporte de la napa o a suprimir la percolación para mantener sus tasas de ETr. El reemplazo histórico de matorrales por pinos dentro de la cuenca (correspondiente a 7.751 ha) en los tres escenarios analizados, arrojaron montos de 15 a 19 millones de m3 año-1 adicionales de agua perdida hacia la atmósfera debido a la ETr y entre 14 a 18 millones m3 año-1 de disminución del agua percolada. Frente al desafío del país para optar hacia la carbono neutralidad, se espera que las plantaciones sigan expandiéndose, pero los resultados reportados en este estudio y la escasez de agua que se vive en esta zona imponen desafíos que deberían ir enfocados hacia una planificación territorial que permita garantizar el desarrollo sostenible al que se ha comprometido Chile.

The continuous expansion of exotic pine plantations has generated the replacement of native vegetation such as thorny shrubland, this could have consequences in the hydrological cycle of the areas where this land cover change occurs. The objective of this research was to evaluate the effect of the replacement of Acacia caven shrubland areas by Pinus radiata forest plantations on the historical and future actual evapotranspiration (ETa) and percolation rates in the Cauquenes river basin. The HYDRUS-1D model was implemented to quantify ETa and percolation under different past, present and future climate scenarios in three replications per coverage. The verifications of the water content in the soil and transpiration of the model were satisfactory, reaching values of R2> 0.9, KGE> 0.85 and PBIAS <10%, and of R2> 0.7, KGE> 0.55 and PBIAS <15%, respectively. The results indicate that from 1979 to 2019 there has been a decrease in the ETa rate and percolation in both covers, especially during the mega-drought period (2010-2019). The yearly differences between coverages showed that ETa was between 180 to 214 mm year-1 more in pines than shrubland and that shrubland percolates between 184 to 237 mm year-1 more than pines, regardless of the scenario analyzed. In future scenarios, both coverages will decrease their percolation, but pines will tend to values close to zero, because they will have to access to water table or suppress percolation to maintain their ETa rates. The historical replacement of shrubland by pine trees within the basin (corresponding to 7,751 ha) in the three temporal scenarios analyzed, yielded amounts of 15 to 19 million m3 year-1 additional of water lost to the atmosphere due to ETa and between 14 to 18 million m3 year-1 decrease in percolated water. In view of the country's challenge to opt for carbon neutrality, it is expected that plantations will continue to expand, but the results reported in this study and the scarcity of water that exists in this area impose challenges that should be focused on territorial planning to ensure the sustainable development to which Chile is committed.