Soil erosion as affected by shrub encroachment in northeastern Patagonia

Abstract

La erosion de los suelos es la causa principal de las perdidas irreversibles del potencial productivo de los suelos en la mayoria de los pastizales naturales. En el nordeste de Patagonia, el aumento de la erosion de los suelos ha estado estrechamente asociado al aumento de la cobertura de arbustos en las estepas herbaceas o arbustivas-herbaceas. Nosotros empleamos lluvia simulada para determinar la tasa de infiltracion y la produccion de sedimentos en parches de estepas herbaceas, arbustivas-herbaceas y arbustivas del sitio ecologico Punta Ninfas. Las coberturas de suelo desnudo y de gravas fueron mayores y la cobertura de mantillo menor en la estepa arbustiva respecto a las estepas arbustiva- herbacea y herbacea. En los espacios entre arbustos de la estepa arbustiva, la densidad aparente fue mayor y la macroporosidad y la materia organica fueron menores (P 0.05) que en los monticulos debajo de los arbustos y en las estepas arbustivaherbacea y herbacea. La tasa de infiltration fue un 60 y un 65% mas baja en la estepa arbustiva que en las estepas herbacea y arbustiva-herbacea, respectivamente. Por el contrario, la produccion total y la concentracion de sedimentos fueron mas altas (P s 0.05) en la estepa arbustiva comparado con las estepas herbacea y arbustiva-herbacea. La cobertura de gravas fue la variable que mejor predijo la tasa de infiltracion y la produccion de sedimentos. El contenido de materia organica de los sedimentos, mayormente mantillo, fue similar en la estepa arbustiva y la arbustiva-herbacea y en ambas mayores (P 0.05) que en la estepa herbacea. La remocion de mantillo por el escurrimiento superficial posiblemente represente uno de los procesos que provocan la transicion de la estepa arbustiva-herbacea a la estepa arbustiva. Las altas tasas de remocion de sedimentos, principalmente mantillo, de los espacios entre arbustos de la estepa arbustiva pueden limitar la recuperacion natural de las propiedades fisicas a hidrologicas de los suelos. Estos parches degradados no pueden captar las lluvias incidentes, limitando asi las posibilidades de recuperacion de los pastos perennes y favoreciendo la dominancia de los arbustos.

Soil erosion is the primary cause of irreversible loss of soil productivity on most rangelands. In northeastern Patagonia, the increase in soil erosion has been closely associated with the increase in shrub cover in the grass or shrub-grass steppes. We used rainfall simulation to compare infiltration and sediment production from patches of grass, shrub-grass, and shrub steppes of the Punta Ninfas range site. Bare soil and gravel covers were higher and litter cover was lower in the shrub steppe than in the shrub-grass and the grass steppes. In the shrub inter-spaces of the shrub steppe, bulk density was greater and macroporosity and soil organic matter were lower (P less than or equal to 0.05) than in the mounds beneath shrubs and in the grass and shrub-grass areas. Infiltration rate was 60 to 65% lower in the shrub steppe than in the grass and shrub-grass steppes, respectively. On the contrary, total sediment production and concentration were higher (P less than or equal to 0.05) in the shrub steppe as compared to the grass and the shrub-grass areas. Gravel cover was the variable that best predicted infiltration and sediment production. The organic matter content of the sediment, mostly litter, in the shrub and the shrub-grass steppes were similar and greater (P less than or equal to 0.05) than in the grass steppe. Runoff litter removal may represent one of the processes that drive the transition from shrub-grass to shrub steppes. High rates of sediment removal, mainly litter, from the shrub interspaces of the shrub steppe may limit the natural recovery of the soil physical and hydrological properties. These degraded patches fail to capture incident rainfall and restrict the possibilities for the recovery of perennial grasses favoring the dominance of shrubs.