Soil carbon dynamics in scots pine forests at the Sistema Central of Spain (sierra de Guadarrama)

• Autores: Carlos Ortiz Oñate
• Directores de la Tesis: Marta Benito Capa (codir. tes.), Agustín Rubio Sánchez (codir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Politécnica de Madrid ( España ) en 2017
• Idioma: español
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  • Tesis en acceso abierto en: Archivo Digital UPM
• Resumen

  • Los suelos forestales son clave en el cambio global por el carbono (C) que acumulan y por su capacidad de sumidero de C. Además de factores abióticos como el clima y las propiedades del suelo, la capacidad de los suelos para almacenar C está influenciada por el uso del suelo, los cambios en el uso del suelo y la ordenación forestal, que en última instancia pueden modificar las condiciones microclicámitas, la calidad y cantidad de los residuos vegetales que se incorporan al suelo, así como la comunidad microbiana asociada. En este contexto, la tesis doctoral se centra en el estudio de la dinámica del C del suelo en bosques mediterráneos de pino silvestre y de la influencia que el manejo forestal tiene en él. Para alcanzar estos objetivos, se ha cuantificado el contenido de C del suelo, la protección que sufre la materia orgánica del suelo (MOS) y la respiración del suelo (RS), así como la comunidad microbiana asociada. Además, esta tesis pone de relevancia el comportamiento diferenciado de la dinámica del C en los sistemas mediterráneos comparado con los sistemas templados. Se han utilizado dos escalas de trabajo. Primero, un enfoque regional en dos zonas climáticas diferenciadas (Sistema Central de España y Alpes Occidentales de Austria) para estudiar los efectos de la forestación de pastizales de montaña con especies de coníferas (pino silvestre en la región mediterránea y picea de Noruega y pino cembro en la región templada) en la MOS y la abundancia de isotópica de C. En segundo lugar, se utilizaron dos enfoques locales para estudiar: (i) los efectos del manejo forestal en la RS a lo largo del turno de corta en dos bosques mediterráneos de pino silvestre y, (ii) los efectos de la forestación de áreas de pastizal-matorral en la agregación de la MOS del suelo y la comunidad microbiana en un ecotono mediterráneo de pino silvestre y matorral.

    La forestación aumentó la relación C:N del suelo en ambas regiones, lo que en España fue causado por una disminución significativa de la concentración de N. Las tasas de mineralización no fueron influenciadas por la aforestación. La forestación causó un enriquecimiento de 13C en el suelo. La altitud resultó ser un buen indicador de las condiciones climáticas indicando que el aumento de la altitud en las montañas mediterráneas alivia la limitación del agua, favoreciendo tanto el crecimiento de las plantas como la descomposición de la MOS. Por el contrario, la altitud en las montañas de la región templada se asociaron con severas limitaciones de temperatura, limitando los procesos de transformación de la MOS. A pesar del impacto de la forestación en los procesos biogeoquímicos del suelo, la concentración de C se vio marginalmente afectada, concluyendo que 40 años después de la forestación de pastizales con bosques de coníferas no se mejoró el secuestro de C en el suelo mineral.

    El estudio de larga duración realizado en dos bosques de pino silvestre mostró que la humedad del suelo es la variable abiótica más importante que regula la RS en los bosques mediterráneos. Se encontró un umbral de humedad del suelo (12%) por debajo del cual la RS fue dependiente de la humedad del suelo y por encima del mismo, la RS fue dependiente de la temperatura del suelo. Se encontró una clara interacción entre las variables microclimáticas en todas las edades y manejos. Por otra parte, la gestión forestal moderada dio lugar a una mayor RS en las edades maduras y jóvenes comparando con respecto a la gestión más intensa. Este hecho fue resultado de una mayor densidad de árboles y mayores stocks de C en el horizonte orgánico y los primeros 10 cm del suelo mineral bajo la gestión. La clase de edad tuvo un efecto moderado sobre la RS. Sin embargo, interactuó con el manejo forestal modulando la respuesta de RS a la temperatura y la humedad del suelo.

    Independientemente del uso del suelo, los macroagregados pequeños y los microagregados fueron los más abundantes y comprendieron aproximadamente el 50% y el 20% de la masa del suelo, respectivamente. Además, la concentración de C en los Mi fue mayor en todos los usos estudiados. La forestación resultó en un aumento del diámetro medio ponderado de los agregados. Los macroagregados pequeñpos presentaron mayor concentración de C y N asociados a la materia orgánica particulada que los macroagregados grandes. La concentración de C y N de la materia orgánica asociada a las partículas minerales disminuyó significativamente con el aumento del tamaño de agregado. La forestación resultó en una reducción de las bacterias gram + y de la actividad β-glucosidasa, pero en un aumento en la relación hongo:bacteria.

    En resumen, la tesis ha incrementado el conocimiento del ciclo de C de los suelos forestales de pino silvestre en la región mediterránea, con especial atención en los cambios de la comunidad microbiana del suelo, la distribución de agregados del suelo y la dinámica del C del suelo con la altitud tras la forestación, así como la influencia del manejo forestal en la RS y su dependencia a la humedad y temperatura del suelo.