Efectos del manejo silvícola y del ambiente lumínico sobre la vegetación en plantaciones de pino ponderosa en el noroeste patagónico

Abstract

La superficie con plantaciones forestales establecidas en el mundo, incluyendo a la region patagónica, esta en aumento, lo cual conlleva diferentes consecuencias para los ecosistemas naturales. Estas consecuencias dependen de factores como el contexto ecologico, la historia de uso y el manejo forestal. Alcanzar un equilibrio entre la productividad forestal y la conservación de la biodiversidad es un objetivo cada vez mas buscado en las plantaciones forestales, ya que la biodiversidad favorece la estabilidad de las plantaciones al tiempo que contribuye al mantenimiento de la estructura y las funciones de las comunidades naturales en las que se foresta. El manejo forestal es una actividad que permite controlar la estructura forestal, y por lo tanto, contribuir a mantener los recursos necesarios para la persistencia y el desarrollo de las comunidades naturales. En el noroeste patagónico las plantaciones con coníferas exóticas se han establecido desde la decada del ?70; primero para la producción de celulosa y articularmente desde los ?90 para la producción de madera aserrable como objetivo principal. La especie más utilizada en forestaciones es el pino ponderosa (Pinus ponderosa P. Lawson & C. Lawson), la cual se ha establecido en zonas del ecotono y de la estepa patagónica. Si bien se cuenta con estudios que abarcan diversos aspectos de los efectos que pueden causar las plantaciones en la region, hay otros asociados especialmente a las etapas del manejo forestal que no han sido abordados en rofundidad. El objetivo de esta tesis fue evaluar los efectos que producen las plantaciones de pino ponderosa sobre las comunidades vegetales en el noroeste de atagonia, y su relación con las etapas del manejo forestal. Para ello se evaluaron atributos de las comunidades vegetales que se desarrollan bajo el dosel de plantaciones de pino ponderosa que abarcan el rango de las estructuras forestales representativas de las plantaciones en la region. También se seleccionaron tres especies de plantas aracterísticas de la comunidad natural (Berberis microphylla G. Forst, Adesmia volckmannii Phil., y Poa ligularis Nees ex Steud) y se estudio su crecimiento a tres niveles de irradiancia: 20 y 60% de irradiancia respecto al cielo abierto, simulando dos niveles de cobertura del dosel forestal, y 100% de irradiancia. Por otra parte, se evaluó la respuesta durante tres años consecutivos de las comunidades vegetales a alternativas del manejo de los residuos forestales generados por las practicas de poda y raleo que habitualmente se dejan apilados o en escolleras en el suelo forestal. Las prácticas de reducción de residuos evaluadas fueron el triturado, la quema prescripta y su combinación. Por último, se analizó la potencial contribución de la vegetación en superficie y del banco de semillas del suelo a la persistencia de las comunidades vegetales en el borde e interior de lantaciones a la mitad de su ciclo de rotación. Se encontró que las plantaciones de pino ponderosa afectaron a las comunidades vegetales naturales de la estepa y del ecotono al modificar variables que influyen directamente en el desarrollo de la vegetación como la radiación. Tanto la riqueza como la abundancia total de especies disminuyeron linealmente con variables de la estructura forestal como el área basal y la cobertura del dosel, mientras que las especies mas frecuentes y los grupos segun su hábito-duración y origen mostraron diferentes respuestas a la radiación que penetra el dosel arbóreo. erberis microphylla y Adesmia volckmannii mantuvieron su productividad al 60% de irradiancia, en la cual Adesmia volckmannii, además, tendió a aumentarla. Por su parte oa ligularis tendió a disminuir su productividad a partir del 60% de irradiancia. La respuesta general de las comunidades vegetales a tratamientos de reducción de residuos implicó la disminución de su riqueza y su abundancia, seguida por el incremento inmediato de su riqueza y la recuperación más lenta de su abundancia. Si bien las condiciones sitio-específicas influyeron significativamente en la respuesta de la vegetación, en general el triturado fue el tratamiento de reducción de residuos con el menor impacto negativo sobre la vegetación en el corto plazo. El banco de semillas del suelo estuvo conformado principalmente por hierbas anuales exóticas, mientras que en la vegetación predominaron hierbas y arbustos perennes nativos, los cuales disminuyeron hacia el interior de las plantaciones. Todos estos resultados contribuyen al desarrollo de pautas de manejo forestal que permitirían el mantenimiento de atributos de la comunidad vegetal natural. Mantener el estrato herbaceo-arbustivo es necesario, ya que ademas de constituir la estructura fundamental de la comunidad natural, las plantas actúan como fuente de propagulos. Para ello, la radiación disponible en el estrato herbáceo-arbustivo es fundamental y puede regularse mediante el manejo forestal. Mantener un rango amplio de estructuras forestales en una plantación favorecería la heterogeneidad lumínica, lo cual promovería una mayor variedad de micrositios para el desarrollo y la persistencia de las especies vegetales. En los casos donde la vegetación haya sido drásticamente disminuida por las plantaciones otros mecanismos de introducción como plantaciones o siembras de especies nativas deberían ser onsideradas, ya que el banco de semillas del suelo no sería suficiente para su recuperación. Los resultados también reflejaron la importancia de las particularidades de cada sitio, incluyendo su historia de uso, en la respuesta de la comunidad vegetal a las plantaciones y su manejo forestal, con lo cual estos aspectos deben tenerse en cuenta en la selección del manejo forestal mas apropiado para cada situación.

The total area of land under forest plantation is increasing globally and in Patagonia. The consequences of this activity on natural ecosystems vary, depending on factors such as ecological context, history of use, and forest management. Reaching a balance between timber production and biodiversity conservation is one of the aims increasingly pursued in forest plantations, since biodiversity contributes to plantation stability while contributing to the maintenance of the structure and functions of natural communities. Through forest management, forest structure is controlled. Thus, forest management can contribute to maintaining the resources necessary for the persistence and development of natural communities. In northwestern Patagonia, exotic conifer plantations have been established since the ‘70s; first for cellulose production and particularly since the 90’s with timber production as the main objective. The most commonly used species in afforestation is the ponderosa pine (Pinus ponderosa P. Lawson & C. Lawson), which has been established in areas of ecotone and Patagonian Steppe. Although there are studies that cover various aspects of the effects plantations may cause in the region, there are others, especially associated with forest management stages, that have not been thoroughly addressed. The aim of this thesis was to evaluate ponderosa pine plantation effects on plant communities in northwestern Patagonia, and their relation with forest management stages. To achieve this aim, plant community attributes present under the canopy of several ponderosa pine forest structures, representative of the plantations in the region, were evaluated. Also, three characteristic plant species of the steppe (Berberis microphylla G. Forst, Adesmia volckmannii Phil., and Poa ligularis Nees ex Steud) were selected and their growth under three irradiance levels were studied: 20 and 60% simulating two canopy cover level situations, and 100% simulating the open sky situation. Moreover, plant community response to residual slash management generated by prunning and thinning activities, which is usually left on the forest floor, were evaluated during three years in a row. The fuel reduction treatments implemented were mastication, prescribed fire, and their combination. Finally, the potential contribution of above-ground vegetation and the soil seed bank to the persistence of plant communities in the edge and interior of plantations in the middle of their cycle were analyzed. Ponderosa pine plantations affected the steppe and the ecotone plant communities, due to variable modifications that directly influence plant development, such as solar radiation. Both total species richness and abundance decreased linearly with forest structure variables such as basal area and canopy cover, whereas the most frequent species as well as growth form and origin groups showed different responses to the radiation that penetrates the forest canopy. Berberis microphylla and Adesmia volckmannii mantained their productivity at 60% irradiance; Adesmia volckmannii, also, was seen to increase productivity at this level. Poa ligularis productivity tended to decrease at 60% irradiance. The general response of plant communities to fuel reduction treatments involved a decrease of richness and abundance, followed by an immediate increase of richness and a delayed recovery of abundance. Although site-specific conditions influenced plant community response, mastication was, in general, the fuel reduction treatment with the lowest negative impact on initial vegetation recovery. The soil seed bank was mainly composed of exotic annual herbs, whereas native perennial herbs and shrubs predominated in the above-ground vegetation. These groups in the above-ground vegetation decreased from the steppe to the plantation interior. All of these results contribute to the development of forest management guidelines that allow for the maintenance of plant community attributes. The persistence of plants in the herb-shrub stratum is necessary, since they constitute the fundamental structure of natural communities and act as propagule sources. To favor plants persistence, solar radiation availability in the herb-shrub stratum is fundamental, and it can be regulated through forest management. Generating a wide range of forest structures in plantations would favor light heterogeneity, which would promote more microsites for plant species development and persistence. In the cases where vegetation has been drastically diminished by plantations, other mechanisms for their recovery might be considered, such as seedling and planting native species. These results also reflected the importance of site particularities, including the history of use, for plant community responses to plantations and forest management. Thus, considering site particularities it is important to select the most appropriate forest management at each situation.