Soil-geomorphic relationships in a northeastern Patagonian tidal salt marsh, Península Valdés, Argentina

Abstract

Los ecosistemas de marismas han sido ampliamente estudiados sobre la base de la interacción entre procesos geomorfológicos y geoecológicos, pero en Patagonia actualmente se desconoce un enfoque geoquímico del suelo. Este trabajo se llevó a cabo en la marisma de Riacho San José, Patagonia, Argentina, con el objetivo de establecer la relación entre el suelo y la geomorfología, centrándose en el análisis geoquímico y los cambios en la vegetación (plantas con ruta de fotosíntesis C3 vs. C4). El análisis geoquímico se centró en la presencia de materiales sulfídicos y su potencial para la generación ácida, mientras que la relación vegetación-geomorfología se determinó a través de la composición de δ13C de la materia orgánica del suelo. Para ello, se realizaron descripciones de suelos y análisis de laboratorio de muestras de suelos. Los suelos de las marismas de Riacho corresponden al Orden Entisol y al Suborden Aquents. Los suelos correspondientes a las unidades de vegetación Sarcocornia perennis y Limonium brasiliense fueron clasificados como Hydraquents Sódicos, los cuales fueron asociados planicies de marea entre sistemas de cordones litorales holocenos. Por otro lado, el suelo correspondiente a la unidad de vegetación Spartina alterniflora se clasificó como Sulfaquents Háplicos los que se relacionan con los niveles de marisma baja, donde las condiciones de encharcamiento del suelo son favorables para la formación de materiales sulfídicos. Estos suelos son considerados suelos sulfatados ácidos potenciales (PASS) debido a la generación de ácido sulfúrico por procesos de oxidación. Por lo tanto, la oxidación extrema de estos suelos podría liberar metales. La composición de isótopos δ13C de la materia orgánica del suelo, en combinación con la relación C/N, indica que los horizontes arenosos C de los suelos correspondientes a niveles altos de marismas constituirían marismas pioneras, lo que es coherente con el desarrollo de las marismas del Holoceno. El modelo de zonificación vegetal responde a la sucesión ecológica según la evolución geomorfológica. Sin embargo, futuros estudios isotópicos serán necesarios para determinar las contribuciones de diferentes fuentes tanto de escorrentía superficial de materia orgánica de ecosistemas continentales como de materia orgánica de origen marino.

Salt marsh ecosystems have been studied extensively based on the interaction between geo-morphological and geo-ecological processes, but a soil-geochemistry approach is currently unknown in Patagonia. This work was conducted in Riacho salt marsh (Patagonia, Argentina), to establish the soil-geomorphology relationship with a focus on geochemical analysis and vegetation changes (C3 vs. C4 photosynthesis pathway plants). The geochemical analysis was focused on sulfidic material occurrence and their potential acid generation, while the vegetationgeomorphology relationship was determined through the δ13C composition from soil organic matter. To achieve this, soil descriptions and laboratory analyses of soil samples were performed. Riacho salt marsh soils correspond to the Entisol Order and the Suborder Aquents. Soils corresponding to Sarcocornia perennis and Limonium brasiliense vegetation units were classified as Sodic Hydraquents, which were associated with tidal flats occurring between Holocene beach-ridges systems. On the other hand, the soil corresponding to the Spartina alterniflora vegetation unit was classified as Haplic Sulfaquents related to salt marsh lower levels, where waterlogging soil conditions favor the sulfidic materials formation. These soils are considered potential acid sulfate soils due to the generation of sulfuric acid by oxidation processes. Consequently, extreme oxidation of these soils could release metals. The δ13C isotope composition of soil organic matter, in combination with the C/N ratio, indicates that the sandy C horizons from soils corresponding to high salt marsh levels would constitute pioneer salt marshes, which is consistent with the Holocene salt marshes development. The plant zonation model responds to the ecological succession according to the geomorphological evolution. Future isotopic studies will be necessary to determine the contributions of different sources, both surface runoff of organic matter from continental ecosystems and organic matter from marine origin.