Riqueza específica en pastizales naturales : su relación con el crecimiento y factores que lo determinan, los efectos de complementación y de muestreo y los microorganismos del suelo

Abstract

La pérdida de riqueza específica tiene graves consecuencias para la humanidad. Las causas principales de la extinción de especies son la sobreutilización de los recursos naturales renovables y la pérdida, degradación y fragmentación del hábitat. Los ecosistemas naturales proveen de importantes servicios a la humanidad que a menudo no pueden ser provistos por los sistemas agrícolas. Por ejemplo, la reducción de los impactos de las sequías e inundaciones, el control de las características fisicoquímicas de la atmósfera, y la preservación de los suelos. En el suelo, los microorganismos son importantes reguladores de la riqueza de especies vegetales, especialmente en ecosistemas semiáridos pobres en nutrientes, donde los simbiontes vegetales son los responsables de la adquisición de nutrientes limitantes. Los efectos de la diversidad vegetal de las comunidades sobre procesos ecosistémicos han recibido recientemente una gran atención. Sin embargo, los efectos de la riqueza específica en el rendimiento de especies vegetales individuales, han sido descuidados. La mayoría de los estudios sobre la riqueza específica vegetal se han centrado en el rol de la productividad primaria como medida del funcionamiento del ecosistema. Pocos estudios han determinado el desempeño de especies individuales en investigaciones a largo plazo relacionadas con el funcionamiento de los ecosistemas y su relación con la riqueza específica y los microorganismos del suelo. La fisonomía de la vegetación en el monte es pastizal con plantas leñosas dispersas. La influencia de la herbivoría, el fuego, el suelo y el clima en ambos estratos de vegetación han sido mayor estudiados. En el presente estudio se evaluaron los efectos de la identidad y riqueza de especies vegetales sobre la demografía, componentes del crecimiento, producción de área foliar, biomasa aérea y sus efectos en distintos parámetros microbiológicos del suelo en especies individuales. Para esto se eligieron 5 especies nativas de la Provincia Fitogeográfica del Monte: Nassella longiglumis; Nassella tenuis; Amelichloa ambigua; Larrea divaricata; Sschinus fasciculatus, y una especie herbácea forrajera naturalizada, Atriplex semibaccata. Estas especies pertenecen a 3 grupos funcionales distintos (gramíneas, arbustos y dicotiledóneas herbáceas). El estudio constó de 54 parcelas. En cada uno de los 6 bloques había una parcela para cada una de las 6 especies (monocultivo) y las combinaciones de 2, 4 y 6 especies. El estudio se llevó a cabo en una clausura ubicada en la Chacra Experimental Patagones (Buenos Aires; 40o39’ 49.7’’S, 62o53’ 6.4’’O), en plantas creciendo bajo condiciones de campo. Los objetivos fueron: Determinar las relaciones entre la riqueza específica vegetal y (1) el crecimiento (y sus factores determinantes), (2) los efectos de complementación y muestreo, (3) la respiración y actividad de la enzima deshidrogenasa de los microorganismos en el suelo, y (4) el porcentaje de colonización del sistema radical por hongos formadores de micorrizas en varias especies vegetales. Los resultados obtenidos, tanto a nivel aéreo como subterráneo, sugieren que la riqueza específica tuvo efectos positivos, neutros y negativos sobre los parámetros estudiados en las especies individuales. Los resultados de demografía y crecimiento no fueron concluyentes. El porcentaje de implantación se redujo en las parcelas con mayor riqueza a diferencia de las parcelas con los monocultivos. El número de macollas y área basal por planta fue mayor en las parcelas con los monocultivos. Estos parámetros compararon especies taxonómica y filogenéticamente muy semejantes entre si, como lo son las gramíneas, lo que puede haber causado la escasa respuesta a cambios en el número de especies. La tasa relativa de crecimiento y el área foliar no se vieron afectadas por un aumento de la riqueza específica en las parcelas. La producción de biomasa aérea fue mayor a medida que aumentaba la riqueza específica de la parcela. La respiración basal del suelo fue similar o se incrementó cuando aumentó la riqueza específica. La actividad enzimática mostró una gran influencia de la estacionalidad y condiciones climáticas, que enmascararon los efectos de una mayor riqueza específica. Cuando la riqueza específica fue de 6 especies, se observó un mayor porcentaje de colonización por micorrizas arbusculares en comparación con los monocultivos en las parcelas experimentales.

Loss of species richness has serious consequences for humanity. The major causes of plant species extinctions are overutilization of renewable natural resources and the loss, degradation and fragmentation of habitat. Natural ecosystems provide of important services to humanity which often cannot be provided by agricultural systems. For example, it includes the reduction of impacts from stressful conditions such as drought and flooding, the control of physicochemical characteristics of the atmosphere, and soil preservation. Soil microorganisms are important in regulating plant species richness, particularly in nutrient-poor semiarid ecosystems, where symbionts are responsible for acquisition of limiting nutrients. The effects of plant community diversity on ecosystem processes have recently received special attention. However, the effects of species richness on yield of individual plant species have received little attention. Most studies on plant species richness have focused on the role of net primary productivity as a measure of ecosystem functioning. Few studies have determined the performance of individual species in long-term research related with ecosystem functioning and its relationship with species richness and soil microorganisms. The physiognomy of the vegetation in the Monte is a grassland with dispersed woody species. The influence of herbivores, fire, soil and climate on both vegetation strata have been studied extensively. The effects of the identity and plant species richness on the demography, growth components, leaf area production, aboveground biomass, and their effects on various soil microbiological parameters were determined in this study at the scale of individual species. With this purpose, five native species of the Phytogeographical Province of the Monte (i.e., Nassella longiglumis, N. tenuis, Amelichloa ambigua, Larrea divaricata, Schinus fasciculatus) and a herbaceous, naturalized forage species, Atriplex semibaccata, were selected for study. These species pertain to three different functional groups (grasses, shrubs and herbaceous dicots). Fifty four plots (9 plots/block x 6 replicates/block) were used in this study. In each of six blocks, there was a plot for each of the six study species (i.e., monocultures) and the combinations of two, four or six species. The study was conducted within an exclosure to domestic livestock in the Chacra Experimental de Patagones, Province of Buenos Aires (40o39’ 49.7’’S, 62o53’ 6.4’’W) on plants growing under field conditions. The study objectives were to determine the relationship between species richness and (1) plant growth and its determinant components, (2) the complementary and sampling effects, (3) the respiration and activity of the dehydrogenase enzyme of the soil microorganisms, and (4) the percentage colonization of fungi forming mycorrhiza in various plant species. Results obtained above- and belowground plant parts suggest that species richness has positive, neutral and negative effects on the study parameters in the individual species. Results of plant demography and growth were not conclusive. Percentage establishment was reduced on plots with greater plant species richness; the reverse was true on plots with monocultures. Tiller number and plant basal area were greater on plots with monocultures. These parameters compared very similar taxonomical and phylogenetic species, like the grasses, which might have caused the scarce response to changes in species richness. Relative growth rates and leaf area were not affected by an increasing species richness in the plots. Aboveground biomass increased when species richness also increased. Soil basal respiration was either similar or increased under increasing species richness. Enzymatic activity showed a great influence of the season and climatic conditions which mask the effects of a greater species richness. Percentage root colonization by mycorrhiza was greater when species richness was of six species in comparison to that in monocultures in the experimental plots.