Evaluation of infiltration in two soil-vegetation complexes in Monte of San Juan (Argentina)
DOI:
https://doi.org/10.31055/1851.2372.v57.n4.36882Keywords:
dry land, infiltration, native vegetation, soil, water dynamicsAbstract
Background and aims: The functioning of arid zone ecosystems depends on the fraction of precipitation that enters the soil and can be absorbed by vegetation. Vegetation affects infiltration by modifying droplet size, altering soil structure and changing microtopography. The objective of the work was to evaluate infiltration parameters in two soil-vegetation complexes in the central mount of San Juan.
M&M: Visual interpretation of satellite images and field work identified and characterized soil-vegetation complexes (SVCs). Bare soil and covered soil were the two surface conditions defined for each SVCs. A simple ring and variable load infiltrometer performed the infiltration tests. The samples taken from the soil determined texture, organic matter content, apparent density, available nitrogen, salinity, among others.
Results and Conclusions: Two SVCs were recognized: one dominated by Prosopis flexuosa and the other by Larrea divaricata. In the first complex, the soil presented a sandy clay loam texture, while in the second the texture was sandy loam. In both SVC, the mean infiltration speed (p=0.03), basic (p=0.02) and initial infiltration (p=0.02) were statistically different between bare soil and covered soil. In addition, the mean infiltration rate was 2.48 times higher in the complex dominated by carob trees compared to bare soil. These results suggest that the presence of vegetation favors the infiltration and entry of water into the soil. These data could be used as inputs for the elaboration or adjustment of hydrological models of the Monte.
References
AGÜERO, M., F. ROJAS & J. ÁLVAREZ. 2018. Aportes desde la cartografía participativa y la historia ambiental al ordenamiento territorial del bosque nativo. Proyección 23: 83-102.
ALVAREZ, J & P.VILLAGRA. 2010. Prosopis flexuosa DC. (Fabaceae, Mimosoideae). Kurtziana 35: 47-61.
AOKI, A.M & R. SERENO. 2006. Evaluación de la infiltración como indicador de calidad de suelo mediante un microsimulador de lluvias. Agriscientia 1: 23-31. https://doi.org/10.31047/1668.298x.v23.n1.2688.
ARANIBAR, J.N., L. OTTER., S.A. MACKO., C.J. FERAL., H.E. EPSTEIN., P.R. DOW., F. ECKARDT., H.H. SHUGART & R.J. SWAP. 2004. Nitrogen cycling in the soil-plant system along a precipitation gradient in the Kalahari sands. Global Change Biol. 10: 359-373. https://doi.org/10.1111/j.1365-2486.2003.00698.x
ARCHER, N. A. L., J. N. QUINTON & T. M. HESS. 2002. Belowground relationships of soil texture, roots and hydraulic conductivity in two-phase mosaic vegetation in South-east Spain. J. Arid Environm 52: 535-553. https://doi.org/10.1006/jare.2002.1011.
AUSTIN, A.T., L .YAHDJIAN., J.M. STARK., J. BELNAP., A. PORPORATO., U. NORTON., D.A .RAVETTA & S.M. SCHAEFFER. 2004. Water pulses and biogeochemical cycles in arid and semiarid Ecosystems. Oecologia 141: 221-235. https://doi.org/10.1007/s00442-004-1519-1.
BALDI, G., J. HOUSPANOSSIAN., F. MURRAY., A. A. ROSALES., C. V. RUEDA & E. G. JOBBÁGY. 2015. Cultivating the dry forests of South America: Diversity of land users and imprints on ecosystem functioning. J. Arid Environm 123: 47-59. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2014.05.027.
BLACKBURN, W.H., F.B. PIERSON., C.L. HANSON., T.L. THUROW & A.L. HANSON. 1992. The spatial and temporal influence of vegetation on surface soil factors in semiarid rangelands. American Society of Agricultural and Biological Engineers 35: 479-486. https://doi.org/10.13031/2013.28624.
BLAKE, G. & K. HARTGE. 1986. Bulk Density. In: A. KLUTE (ed.) Methods of soil analysis. Physical and Mineralogical Methods ASA and SSSA, pp 363-382. Madison, Estados Unidos.
BOSQUE SENDRA, J. 1992. Sistemas de Información Geográfica. Ediciones Rialp S.A, Madrid.
BUOL, S.W., F. D. HOLE & R.J. MCCRACKEN. 1981. Génesis y clasificación de los suelos. 1era ed Trillas. Ciudad de México. México.
BUZAI, C. & C. BAXENDALE. 2011. Análisis socioespacial con sistema de información geográfica: Perspectivas científicas: temáticas de base raster. Lugar Editorial S. A., Buenos Aires. Argentina.
CABRERA, Á.L. 1994. Regiones fitogeográficas Argentinas. En DIMITRI, M & L. PARODI (eds). Enciclopedia Argentina de Agricultura y Jardinería. pp 64-70. S.A.C.I Buenos Aires, Argentina.
CARMONA, J. 2015. Influencia de los arbustos sobre la fracción germinable del banco de semillas de plantas anuales en un desierto del Monte Central. Tesis de Licenciatura. Universidad Nacional de San Juan, Argentina.
CHAPIN, F. S., P. MATSON & H. MOONEY. 2002. Terrestrial water y Energy Balance. In: CHAPIN, F.S, A. P. MATSON., A. HAROLD & M. PETER (eds.), Principles of Terrestrial Ecosystem Ecology pp 71-96 New York.
CHOW, V.T., R.D. Maidment & L.W. Mays. 1994. Hidrología Aplicada. Santa Fé de Bogotá. Colombia.
DAMIANI, O.2016. Los recursos hídricos subterráneos. En: MARTÍNEZ CARRETERO, E & A. GARCÍA, A (eds). San Juan Ambiental. pp 169-186. Mendoza, Argentina.
DI RIENZO, J., F. CASANOVES., L. GONZÁLEZ., M. TABLADA., C. ROBLEDO & M. BALZARINI. 2017. InfoStat. Software estadístico. Facultad de Ciencias Agropecuarias - Universidad Nacional de Córdoba, Córdoba, Argentina.
DIAZ BISUTTI, G., C. ORDOÑES., Y. RIBAS, Y & A. DALMASSO. 2015. Retamo testigo del desierto. UNSJ. San Juan, Argentina.
DUNNE, T., W. ZHANG & B. F. AUBRY. 1991. Effects of rainfall, vegetation, and Microtopography on infiltration and runoff. Water Resources Research 27: 2271-2285. https://doi.org/10.1029/91WR01585.
GALERA, F. M., G. ÁVILA, A. ABRIL & E. ZAMORA, 1999. Efecto de leguminosas Prosopis sp. y Phaseolus vulgaris L. En intercultivo sobre la producción de Zea mays en el semiárido. XIX Reunión Argentina de Ecología. Libro de resúmenes. Tucumán.152.
GODAGNONE, R., C. IRURTIA., R. HOLZMANN, & M. CUENCA. 2012. Pérdidas de agua por flujo lateral en un infiltrometro de anillo simple. En: Libro de resúmenes del XIX Congreso Latinoamericano de la Ciencia del Suelo XXIII Congreso Argentino de la Ciencia del Suelo. Mar del Plata, Argentina.
GREGORY, P.J., J.V. LAKE & D.A. ROSE. 1987. Effects of the physical environment. In GREGORY, P.J. & D.A. ROSE (eds). Root development and function. pp 147-166. Cambridge University Press. Cambridge. Reino Unido.
GUROVICH, L. 1985. Fundamentos y diseño de sistema de riego. Instituto Interamericano de Cooperación para la Agricultura. San José, Costa Rica.
HORTON R.E. 1938. The interpretation and application of runoff experiments with reference to soil erosion. Proceedings of the Soil Science Society of America 3: 340–349. https://doi.org/10.2136/SSSAJ1939.036159950003000C0066X.
INTA. 1976. Estudios de Suelos y Drenaje de los valles de Tulum, Ullum y Zonda San Juan. Argentina. Instituto Nacional de Tecnologías Agropecuarias, EEA San Juan, Argentina.
IPCC. 2021. Climate change: The Physical Science Basis. Ginebra, Suiza.
ISHAQ, M., M. IBRAHIM & R. LAL. 2003. Persistence of subsoil compaction effects on soil properties and growth of wheat and cotton in Pakistan Experimental. Agriculture 39: 341-348. https://doi.org/10.1017/S0014479703001340.
JARRETT, A. R. & J. R. HOOVER. 1985. Evaluating the effect of increasing concentrations of CO2 on infiltration rate. Transacciones de la ASAE 28: 179-182. https://doi.org/10.13031/2013.32224.
JIMÉNEZ, C., C. M. TEJEDO., G. MORILLAS & V. NERIS. 2006. Infiltration rate in andosols: Effect of change in vegetation cover. J. Soil Water Conservation. 61: 153- 158. https://doi.org/10.1016/j.catena.2012.06.006.
JOHNSON, C. W., & N. D. GORDON. 1988. Runoff and erosion from rainfall simulator plots on sagebrush rangeland. Trans. ASAE.31: 421–427.
https://doi: 10.13031/2013.30725.
KARLIN, M., J. BERNASCONI., A. CORA., S. SANCHEZ., S. ARNULPHI & R. ACCIETTO. 2019. Cambios en el uso del suelo: capacidad de infiltración en el centro de Córdoba (Argentina). Ciencia del Suelo 37: 196-208.
KINGSOLVER, J.M., C.D. JOHNSON., S.R. SWIER & A.L. TERAN. 1977. Prosopis fruits as a resource for invertebrates. In: SIMPSON, B.B. (ed). Mesquite, Its biology in two Desert Scrub Ecosystems, pp. 108- 122. Sydney, Autralia.
KNAPP, A. K., P.A. FAY., J.M. BLAIR., S.L. COLLINS., M.D. SMITH., J.D. CARLISLE., C.W. HARPER., B.T. DANNER., M.S. LETT & J.K MCCARRON. 2002. Rainfall variability, carbon cycling, and plant species diversity in a mesic grassland. Science 298: 2202-2205. https://doi.org/10.1126/science.1076347.
LI, M., T. LIU., L. DUAN, Y. LUO., L. MA., J. ZHANG., Y. ZHOU & Z. CHEN. 2019. The scale effect of double-ring infiltration and soil infiltration zoning in a semi-arid steppe Water 11: 2-16. https://doi.org/10.3390/w11071457
LIU, H., T.W. LEI., J. ZHAO., C.P. YUAN., Y.T FAN & L.Q .QU. 2011. Effects of rainfall intensity and antecedent soil water content on soil infiltrability under rainfall conditions using the run off-on-out method. J Hydrol 396: 24-32. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2010.10.028.
LUMBRERAS, D.S., R. PAEZ., E.G. JOBBÁGY & M. NOSETTO. 2019. Cambios en el contenido de carbono orgánico del suelo tras el rolado de bosques secos en San Luis (Argentina). Ecol. Austral 29:112-119. https://doi.org/10.25260/EA.19.29.1.0.815.
MAESTRE, F.T., R. SALGUERO-GÓMEZ & J.L.QUERO. 2012. It’s getting hotter in here: determining and projecting the impacts of global change on drylands. Philosophical Transactions of the Royal Society 367:3062–3075. doi.: 10.7818/ECOS.2016.25-3.21.
MAGLIANO, P. N., R. FERNÁNDEZ, E. L. FLORIO, F. MURRAY, & E. G. JOBBÁGY. 2017. Soil Physical Changes After Conversion of Woodlands to Pastures in Dry Chaco Rangelands (Argentina). Rangeland Ecology and Management. 70:225-229. https://doi.org/10.1016/j.rama.2016.08.003
MAGLIANO, P. N., R.J. FERNANDEZ., R. GIMENEZ., V.A. MARCHESINI., R.A. PAEZ & E.G JOBBÁGY. 2016. Cambios en la partición de flujos de agua en el Chaco Árido al reemplazar bosques por pasturas. Ecol. Austral. 26: 95-106.
MAGLIANO, P., J. WHITWORTH HULSEA & G. BALDIA. 2019. Interception, throughfall and stemflow partition in drylands: Global synthesis and meta-analysis. J. Hydrol 568: 638–645. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2018.10.042.
MARCHESINI, V. A. 2011. Cambios en el uso de la tierra y el balance de agua en ecosistemas semiáridos: el desmonte selectivo en el Chaco árido analizado a diferentes escalas espaciales. Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires.
MARTINELLI, M & I. SLAVUTZKY. 2017. Mapeo participativo del Monte en el área del proyecto. En: MARTINELLI, M & M. INOJOSA (eds). Los bosques del Monte: conservación y manejo de los bienes comunes naturales. pp 115-132. UNSJ. San Juan, Argentina.
MARTINELLI, M., O. KARLIN., M. INOJOSA., G. DIAZ & I. SLAVUTZKY. 2017a. El bosque nativo de la región del Monte. En MARTINELLI, M & M. INOJOSA (eds). Los bosques del Monte: conservación y manejo de los bienes comunes naturales. pp 43-68. UNSJ. San Juan, Argentina.
MARTINEZ DE ESCOBAR, S. & Y. RIBAS FERNANDEZ. 2017. Estructura y estado de conservación del bosque. En MARTINELLI, M & M. INOJOSA (eds). Los bosques del Monte: conservación y manejo de los bienes comunes. pp 177-188. UNSJ, San Juan, Argentina.
MICHELENA, R., C. IRURTIA., M. EIZA., P. CARFAGNO & T. PIROLO. 2010. Manual de Procedimientos de Análisis Físicos de Suelos. Ediciones INTA, Buenos Aires, Argentina.
MIDDLETON, N., D. S. G, THOMAS. 1997. World atlas of desertification 2nd ed. Arnold, London. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9837(199903)24:3<280:AID-ESP955>3.0.CO;2-7.
MORELLO, J. 1958. La Provincia Fitogeográfica del Monte. pp 155 Opera Lilloana II.
NAVAS, A.L. 2019. Funciones ecosistémicas y atributos ecológicos de las costras biológicas en ecosistemas semiáridos-áridos-hiperáridos del centro-oeste de la Argentina. Tesis Doctoral. Universidad Nacional de Cuyo, Argentina.
NELSON, D. & L. SOMMERS. 1982. Total carbon, organic carbon and organic matter. In: SPARKS, D.L., A.L. PAGE., P.A. HELMKE., R.H. LOEPPERT., P.N. SOLTANPOUR & M.A TABATABAI (eds) Methods of Soil Analysis. Soil Science Society of America. pp 961-1010. Madison, Wisconsin, Estados Unidos.
NEWMAN, B. D., B.P. WILCOX., S.R. ARCHER., D.D. BRESHEARS., C.N. DAHM., C.J. DUFFY., N.G. MCDOWELL., F.M. PHILLIPS., B.R. SCANLON & E.R. VIVONI. 2006. Ecohydrology of water-limited environments: A scientific vision. Water Resources Research 42 (10) 1-15. https://doi.org/10.1029/2005WR004141.
NICHOLSON, S. E. 2011. Dryland climatology. Cambridge University Press. doi: https://doi.org/10.1017/CBO9780511973840.015.
NIJENSOHN, L. & H. PILASI. 1962. Correlación entre el contenido de agua a pF0, volumen de sedimentación y porcentaje de arcilla. 2da Reunión Argentina y 1er Congreso Latinoamericano de la Ciencia del Suelo. Córdoba. Argentina.
NOY MEIR, I. 1973. Desert ecosystems, environment, and producers. Annual Review of Ecological Systems 4: 25-51. https://doi.org/10.1146/annurev.es.04.110173.000325.
OUSSIBLE, M., R. CROOKSTON & W. LARSON. 1992. Subsurface compaction reduces the root and shoot growth and grain yield of wheat. J. Agron. 84: 34-38. https://doi.org/10.2134/agronj1992.00021962008400010008x
PASSERA, C., A. DALMASSO & O. BORSETTO. 1983. Método de Point Quadrat modificado En: CANDIA, C & R.H. BRAU (eds).Taller sobre arbustos forrajeros de zonas árida y semiárida. pp 135-152. Mendoza, Argentina.
PEROSA, M. 2010. Distribución potencial de los bosques de Prosopis flexuosa en la Provincia Biogeográfica del Monte, desde Catamarca hasta Mendoza (Argentina). Tesis de grado. Universidad Nacional de Cuyo. Argentina.
POBLETE, A. & J. MINETTI. 1999. Configuración espacial del clima de San Juan. Síntesis del Cuaternario de la Provincia de San Juan. 11º Reunión de Campo del Cuaternario. INGEO, Universidad Nacional de San Juan, San Juan.
PORTA, C., J. LÓPEZ ACEVEDO & C. ROQUERO. 1994. Edafología para la agricultura y el medio ambiente. Mundi Prensa Madrid, España.
PUCHETA, E., M, LLANOS., C, MEGLIOLI., M, GAVIORNO., M, RUIZ & C, PARERA.2006. Litter decomposition in a sandy Monte desert of western Argentina: Influences of vegetation patches and summer rainfall. Ecol. Austral. 31:808 – 816. https://doi.org/10.1111/j.1442-9993.2006.01635.x
REYNOLDS, J. F., F. T. MAESTRE., E. HUBER-SANNWALD., J. HERRICK & P.R. KEMP. 2005. Aspectos socioeconómicos y biofísicos de la desertificación. Ecosistemas 14: 3-21.
RIVERA AGUILAR, V., I. MANUELL CACHEUX & H. GODÍNEZ ALVAREZ, 2004. Las costras biológicas del suelo y las zonas áridas. Ciencias 75: 24–27.
ROCCA, J.A. 1969. Geología de los valles de Tulum y Ullum- Zonda. Centro Regional de Aguas Subterráneas. San Juan, Argentina.
ROIG, F. A., A. BERRA., M. GONZÁLEZ LOYARTE., E. MARTÍNEZ CARRETERO & C. WUILLOUD. 1992. La Travesía de Guanacache, tierra forestal. Multequina 1: 83-91.
ROJAS, F. 2013. Rol de la minería y el ferrocarril en el desmonte, del oeste riojano y catamarqueño (Argentina), en el período 1850-1940. Revista Población y Sociedad. 20: 5-39.
ROJAS, F., M. PRIETO. J. ÁLVAREZ & E. CESCA. 2009. Procesos socioeconómicos y territoriales en el uso de los recursos forestales en Mendoza desde fines de siglo XIX hasta mediados del XX. Revista Proyección 2: 1-33.
Schimel, D. S. 2010. Drylands in the earth system. Science 327: 418-419 https://doi.org/10.1126/science.1184946.
SCHLESINGER, W.H. & S. JASECHKO. 2014. Transpiration in the global water cycle. Agric. Forest Meteorol. 189-190:115-117. https://doi.org/10.1016/j.agrformet.2014.01.011.
SEPÚLVEDA, R.B. 1999. El infiltrómetro de cilindro simple como método de cálculo de la conductividad hidráulica de los suelos. Experiencias de campo en ámbitos de montaña mediterránea. Baética 21: 9-33. https://doi.org/10.24310/BAETICA.1999.v0i21.480.
SMITH, R.E. & Y.Y. PARLANGE. 1978. A parameter–efficient hydrologic infiltration model. Water Resources 14:533–538. https://doi.org/10.1029/WR014i003p00533.
SPAETH, K.E., F.B PIERSON., M.A. WELTZ & J.B. AWANG. 1996. Gradient analysis of infiltration and environmental variables as related to rangeland vegetation. Transactions of the ASAE 39: 67–77. https://doi.org/10.13031/2013.27481.
STEINAKER, D. F., E. G. JOBBÁGY., J. P. MARTINI., D. N. ARROYO., J. L. PACHECO & V. A. MARCHESINI. 2016. Vegetation composition and structure changes following roller-chopping deforestation in central Argentina woodlands. J. Arid Environm 133:19-24. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2016.05.005.
SUVIRES, G. 2004. Distribución de los suelos en función del relieve y de la neotectónica en la región sureste de la provincia de San Juan. Revista de la Asociación Geológica Argentina. 59: 376-384.
TAMHANE, R., D. MOTIRAMANI & Y. BALI. 1978. Suelos: su química y fertilidad en zonas tropicales. Diana. Ciudad de México, México.
TAPIA, R. & M. MARTINELLI. 2019. Impacto de Bulnesia retama (Zigofilácea) sobre la tasa de infiltración en un sitio piloto ubicado en la zona sur de la cuenca del Bermejo, San Juan (Argentina). Multequina 28: 47-57.
TOLLNER, E., G. CALVERT & G. LANGDALE. 1990. Animal trampling effects on soil physical properties of two Southeastern US ultisols. Agriculture, ecosystems & environment 33: 75-87. https://doi.org/10.1016/0167-8809(90)90145-4.
VALENTIN, C., J. D’HERBÈS & J. POESEN, 1999. Soil and water components of banded vegetation patterns. Catena 37: 1-24. https://doi.org/10.1016/S0341-8162(99)00053-3.
VILLAGRA, P. 2000. Aspectos ecológicos de los algarrobales Argentinos. Multequina 9: 35-5.
VOTRUBOVA, J., M. DOHNA., T. VOGEL., M. TESAR., V. JELINKOVA & M. CISLEROVA. 2017. Ponded infiltration in a grid of permanent single-ring infiltrometers: Spatial versus temporal variability. Journal of Hydrology and Hydromechanics. 65:244-253. https://doi.org/10.1515/johh-2017-0015.
WHITFORD, W.G. 2002. Ecology of desert systems. Academic Press. San Diego, USA
WILCOX, B.P., M.S. SEYFRIED & D.D. BRESHEARS. 2003. The water balance on rangelands. In: STEWART B.A & T.A. HOWELL (eds.), Encyclopedia of Water Science, pp. 791- 794. New York.
YAHDJIAN, L., O. SALA & A. AUSTIN. 2006. Differential Controls of Water Input on Litter Decomposition and Nitrogen Dynamics in the Patagonian Steppe. Ecosystems 9: 128-141. https://doi.org/10.1007/s10021-004-0118-7.
ZAPATA SIERRA, A. & F. MANZANO AGUGLIARO. 2008. Influencia de seis especies arbóreas en la infiltración de agua en el suelo. Agrociencia 42: 835-845.
ZAR, J.H. 1999. Biostatistical analysis. Prentice Hall, New Jersey, Estados Unidos.
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