May 5, 2020

Plantaciones forestales han alterado ciclo de nitrógeno en Chile central

-Magdalena Fuentealba, científica del Instituto de Ecología y Biodiversidad, lideró investigación que fue publicada en la Revista Scientific Reports.

La Laguna Matanzas, en la Región de Valparaíso, es un territorio que ha mostrado cómo los cambios en el uso y cobertura de suelo, particularmente, con la presencia de plantaciones forestales de los últimos 30 años, han alterado el ciclo del nitrógeno, mucho más que las actividades humanas durante los últimos 500 años.

Esta zona mediterránea de Chile Central, que actualmente se encuentra seca debido a la disminución de las precipitaciones y uso del agua para las actividades agroforestales, tuvo un intenso uso humano desde la colonización española, la ocupación de estos espacios por la comunidad jesuita y posteriormente, por el uso del territorio en actividades de agricultura y pastoreo.

Sin embargo, fue a partir de los años 70’ en que dicha área comenzó a experimentar cambios en la dinámica de nutrientes, cuando se incrementó fuertemente la actividad industrial y se impulsó el reemplazo de bosque nativo y pastizales, por plantaciones de pino y eucaliptus.

Así lo determinó un estudio liderado por Magdalena Fuentealba, investigadora del Instituto de Ecología y Biodiversidad, IEB, y de la Universidad Católica de Chile, y que fue recientemente publicado en la Revista Scientific Reports.

La Doctora Fuentealba comenta que “a pesar del intenso uso antropogénico en la cuenca desde la colonización española y particularmente durante los últimos 200 años (agricultura, pastoreo de ganado), estas actividades tuvieron poco impacto en la transferencia de nutrientes y materia orgánica al lago, mientras que los cambios más importantes en la dinámica del nitrógeno comienzan a mediados de la década de 1970”, debido al reemplazo de vegetación nativa por otras exóticas (Pinus radiata y Eucalyptus globulus).

La investigación detalla que el impacto del reemplazo de la cobertura natural del suelo afecta no solo a los procesos de erosión y pérdidas de fertilidad del suelo sino también, a la productividad, acumulación de materia orgánica y el estado trófico de los lagos. Esto último, se refiere a la relación entre el estado de nutrientes en un lago y el crecimiento de la materia orgánica en el mismo.

Pero ¿por qué es tan relevante el nitrógeno y su regulación? Este elemento, un gas incoloro y sin olor, que en su mayoría se encuentra en tierra sólida, constituye además el 78% de nuestra atmósfera, y es fundamental para el ecosistema y seres vivos. Las bacterias, por ejemplo, requieren de nitrógeno para su metabolismo, y para las plantas éste es esencial en su nutrición. El nitrógeno también estimula la producción biológica y actúa como fertilizante. Sin embargo, un desequilibrio e incremento del mismo también puede ser dañino, tal como se observó en Laguna Matanzas.

Según explica Magdalena Fuentealba, un exceso de nitrógeno también puede ocasionar contaminación y un enriquecimiento excesivo en los nutrientes de los cuerpos de agua. Si a esto sumamos la mega sequía e incremento de temperaturas en el país, se genera un daño medioambiental al acentuar el problema de disponibilidad de agua.

“El exceso de nitrógeno es perjudicial pues, al ser un nutriente esencial para la vida comúnmente limita la productividad y diversidad en los ecosistemas terrestres y acuáticos. En este sentido, un cambio en la disponibilidad de este nutriente puede traer efectos en cascadas en los ecosistemas, ocasionando por ejemplo, la acidificación de los suelos, pero también de los ríos y lagos por el vínculo hidrológico que existe entre el lago y su cuenca”, explica Magdalena Fuentealba.

La geógrafa explica también que el exceso de nitrógeno que actualmente está asociado a las actividades humanas, genera N2O, un gas de efecto invernadero que contribuye al calentamiento global.

Magdalena Fuentealba señala que por ahora sólo ha analizado la composición química de los sedimentos en el lago, y que aún no se ha evaluado si hay un cambio en composición de especies acuáticas. “Sin embargo, se ha observado un incremento de un depósito mineral llamado BioSilice, en las últimas décadas, que es un indicador de diatomeas -un tipo común de algas-.

Plantaciones forestales

La investigación también señala que en Chile las plantaciones forestales con especies introducidas han sido fomentadas por subsidios gubernamentales (decreto con fuerza de ley 704), lo que ha favorecido un incremento de esta vegetación en el área de estudio de un 17% en los últimos 30 años. Así mismo, el aumento del uso agrícola y forestal en la cuenca han supuesto un incremento de los flujos de materia orgánica al lago de un 9,4%.

Si consideramos ese panorama ¿Qué podemos decir de otros sectores de Chile, como el Biobío, que concentra un mayor porcentaje de plantaciones forestales? “Aunque ambos sectores son mediterráneos, estos son bien diferentes entre sí. La Región del Bio-Bio es un área más húmeda y previsiblemente el impacto de los cambios de uso y cobertura del suelo han sido históricamente diferentes. Habría que evaluarlo. Sin embargo, mientras mayor es la precipitación, los aportes de nitrógeno a los lagos serán mayores”, comenta la investigadora del IEB.

De acuerdo a eso también, ¿cómo podrían extrapolarse o proyectarse estos resultados y efectos sobre la alteración en el ciclo de nitrógeno en otras zonas del país?

“En Chile se están incrementando las plantaciones forestales con especies introducidas. En el caso de Laguna Matanzas esta situación ha aumentado la disponibilidad de nitrógeno y la acumulación de materia orgánica. Por otra parte, una alternativa para frenar el calentamiento global por parte de los países de la OCDE, es incrementar la superficie de arbórea. Si la opción del Gobierno es seguir fomentando económicamente los monocultivos de especies arbóreas introducidas, las consecuencias en el estado trófico de los lagos, además del suelo, pueden ser catastróficas y hay que tener en cuenta que los lagos son nuestras reservas de agua dulce”, recalca la científica.

El estudio contó con la participación de científicos de la Universidad Católica, Universidad de Chile y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC, España), entre otras instituciones. Y para su desarrollo, se abordaron múltiples enfoques e indicadores: análisis sedimentológicos, geoquímicos de sondeos de Laguna Matanzas, registros históricos, datos climáticos e imágenes satelitales. Todas estas herramientas permitieron evaluar estos diversos cambios en la laguna, durante los últimos cinco siglos.

Gracias a estos resultados, el equipo plantea la utilidad de usar los registros lacustres para contar con una línea de base de gran profundidad temporal, que permita enfrentar de mejor manera los desafíos del actual cambio global.

Figura 1. Cuenca hidrográfica de Laguna Matanzas (Fig. 1a), donde se puede apreciar la estacionalidad típica de las regiones mediterráneas (1b) y que además ha estado bajo una “megasequía” en la década más reciente (flecha roja en Fig. 1c) que ha favorecido la desecación total de la laguna (Fig. 1d)
Laguna Matanzas durante 2017, donde puede observarse que ya se encontraba seca