Efecto del cambio en la composición y configuración del paisaje en la productividad de los ecosistemas forestales, en una cuenca mediterránea de Chile Central

Abstract

El estudio y manejo sostenible de los ecosistemas debe considerar la estrecha relación que existe entre los procesos hidrológicos y la vegetación. Sin embargo, existe un vacío importante de estudios que aborden estos procesos en conjunto. Esta investigación evaluó el efecto de la composición y configuración del paisaje en la respuesta hidrológica y en la productividad primaria neta (PPN) de los ecosistemas forestales de la cuenca Río Cauquenes en Desembocadura, ubicada Chile Mediterráneo. Para lograrlo, se implementó el modelo eco-hidrológico SWAT+ para el periodo 2000-2020, el cual mostró un desempeño adecuado para las simulaciones de caudal con un coeficiente de Kling Gupta de 0,88 y 0,65 para el periodo de calibración y validación respectivamente. En cuanto las simulaciones de PPN estas presentaron desempeño regular para las plantaciones forestales (R = 0,58 al contrastar con datos locales (Rdl) y R = 0,50 al contrastar con datos remotos (Rdr)), matorrales (Rdl = 0,33, Rdr =0,15) y bosque nativo (Rdl = -0,73, Rdr = 0,35) y pobre para praderas (Rdl = 0,26, Rdr = 0,12). Una vez calibrado y verificado, el modelo SWAT+ fue ejecutado con 4 escenarios de uso de suelos para el periodo 2000-2020: i) actual Política Nacional Forestal (PF) de largo plazo, ii) escenario extremo (EX) con grandes superficies de plantaciones forestales, ambos incluyendo la sustitución de matorrales nativos por Pinus radiata parcial y total, respectivamente; iii) escenario de desplazamiento forzado de tierras (DFT), donde las plantaciones de P. radiata en las cabeceras se trasladan a áreas de tierras bajas y se reemplazan con matorrales nativos, y iv) escenario prístino (PR), únicamente con vegetación nativa (matorral y bosque nativo). Los principales resultados de este estudio señalan que el aumento de plantaciones de P. radiata en el paisaje resulta en disminuciones de entre 13-21% en el caudal medio anual para los escenarios PF y EX, y un aumento en la PPN de la cuenca de entre 72,7 y 109,25%, mientras que la PPN de las coberturas nativas disminuye entre 0,25 y 6,52% respecto al escenario base. El escenario PR, con la mayor cantidad de vegetación nativa, presenta un aumento de 0,34% en caudal medio anual y una disminución en su PPN de 0,67%. En cuanto al escenario DFT, que solo realiza cambios en la configuración espacial del escenario base, presentó una disminución media en el caudal anual y la PPN de 0,29% y 21,11%, respectivamente. A través de este estudio se puede concluir que una composición dominada por plantaciones forestales genera disminuciones en los caudales y aumentos de la PPN a nivel de cuenca, pero generando una afectación a la PPN de la misma cobertura de plantaciones forestales y de las coberturas nativas.

The study and sustainable management of ecosystems should consider the link between the hydrological process and vegetation. However, there is a significant gap in studies that address these processes together. This research evaluated the effect of the composition and configuration of the landscape on the hydrological response and on the net primary productivity (PPN) of the forest ecosystems of the Río Cauquenes en Desembocadura basin, located in the Mediterranean part of Chile. The SWAT+ ecohydrological model was implemented for the period 2000-2020, which showed adequate performance for flow simulations with a Kling Gupta coefficient of 0,88 and 0,65 for the calibration and validation period, respectively. As for the PPN simulations, they presented a regular performance for forest plantations (R = 0,58 when contrasting with local data (Rdl) and R = 0,50 when contrasting with remote data (Rdr)), shrubland (Rdl = 0,33, Rdr = 0,15) and native forest (Rdl = -0,73, Rdr = 0,34) and poor for grasslands (Rdl = 0,26, Rdr = 0,12). Once calibrated, four land use scenarios were analyzed for the 2000-2020 period: i) current long-term National Forest Policy (PF), ii) extreme scenario (EX) with large areas of forest plantation, both scenarios including the partial or total replacement of native shrubland by Pinus radiata, respectively; iii) forced land displacement (DFT) scenario, where P. radiata plantations in the headwaters are moved to lowland areas and replaced with native shrubland, and iv) pristine scenario (PR), with only native vegetation (shrubland and native forest). The main results of this study indicate that the increase in plantations of P. radiata in the landscape results in decreases between 13-21% in the average annual flow for the PF and EX scenarios, and an increase in the PPN of the basin of 72,7 and 109,25%, while the PPN of the native coverage decreases between 0,25 and 6,52% with respect to the baseline scenario. The PR scenario, with the greatest amount of native vegetation, presents an increase of 0,34% in average annual flow and a decrease in its PPN of 0,67%. Regarding the DFT scenario, which only makes changes in the configuration of the base scenario, it presented an average decrease in the annual flow and the PPN of 0,29% and 21,11%, respectively. Through this study, it can be concluded that a composition dominated by forest plantations generates decreases in flows and increases in PPN at the basin level but affecting the PPN of the same coverage of forest plantations and native coverage.