Evaluation of understory biomass and biodiversity of vascular plants in a silvopastoral system under continuous and rotational grazing

Resumo

RESUMEN Los sistemas agroforestales son formas sostenibles de manejo del territorio que integran un componente arbóreo y herbáceo en la misma unidad territorial. Las prácticas silvopastorales, como tipo de sistema agroforestal, están promovidas por la AGENDA 21, aunque también, por el último reglamento sobre Desarrollo Rural de la Unión Europea 1698/2005, que recomienda la obtención de múltiples productos (animales y árboles) a partir de los sistemas forestales, con el objeto de mantener sistemas ambiental y económicamente sostenibles. Es más, el reglamento 1698/2005 indica que se deben realizar pagos directos destinados al primer establecimiento de sistemas agroforestales, tal y como se hace con la reforestación de tierras agrarias. Es más el uso de ganado en el monte también se considera una actividad clave en el manejo multifuncional de los bosques. Los sistemas silvopastorales, entendidos como la integración de sistemas de producción ganadera extensiva en sistemas forestales, constitutyen un instrumento esencial para el manejo sostenible de los bosques desde una perspectiva, biológica, social y económica. También se puede considerar como una forma de prevención de incendios tanto en ambientes Mediterráneos como de las zonas climáticas de transición Atlánticas en Europa, además de ser una herramienta que puede contribuir a la conservación de la biodiversidad y al reciclaje de nutrientes en algunas áreas, y en comparación con sistemas de uso exclusivamente agrícola o forestal. Los sistemas silvopastorales empleados como herramienta en la prevención de incendios podrían ser altamente relevante en Galicia, uno de las zonas con más incendios y mayor superficie quemada de Europa. Sin embargo, hasta la fecha, se han desarrollado muy pocos estudios sobre el efecto de diferentes tipos de pastoreo sobre la productividad, el riesgo deVincendios y la biodiversidad de los diferentes tipos de sotobosque que se desarrollan bajo el arbolado en las áreas forestales. Pinus radiata es una especie exótica, originaria de Norte América, donde crece de forma natural en tres zonas dibujadas por una estrecha franja de el Sur de California y dos pequeñas islas de la costa de Méjico. Esta especie tiene un notable y creciente interés para su uso forestal debido a su elevada tasa de crecimiento y a la calidad de su madera. Esta especie forestal es una de las más importantes desde un punto de vista silvopastoral empleadas en diferentes países del mundo como Chile, Nueva Zelanda y Australia. En la actualidad, el 80% de las masas de pino radiata gallegos se ubican en la provincia de Lugo. La mayoría de los propietarios forestales la han escogido para realizar reforestaciones en tierras agrícolas, debido a su elevado crecimiento y a la versatilidad del uso de su madera, con una gran variedad de usos industriales. Sin embargo , se han llevado a cabo pocos estudios con el objeto de entender el impacto de esta especie exótica sobre la productividad y biodiversidad en Galicia. Esta tesis doctoral tiene por objeto evaluar el efecto de diferentes sistemas de pastoreo (rotacional y continuo) con ganado equino en tres tipos de sotobosque (pasto, tojo y silva) en masas adultas de Pino radiata desde un punto de vista productivo, del riesgo de incendios y de la biodiversidad. Los principales resultados de este estudio señalan que la fitomasa total se vió significativamente reducida durante el período de pastoreo en aquellas especies que fueron más activamente consumidas por el caballo de pura raza gallega: el tojo y la hierba. Sin embargo, la recuperación del pasto herbáceo sólo se detecto en el pastoreo rotacional si las condiciones climáticas lo permitían, debido a la más rápida tasa de recuperación del pasto herbáceo que del tojo durante la época de pastoreo. Por el contrario, la fitomasa de la especie menos apetecida por el ganado (silva) no varió entre tratamientos ni entre períodos durante toda la época de pastoreo. Por otra parte, se encontró una recuperación adecuada de todos los tipos de sotobosque evaluados, una vez que cesó el pastoreo, lo que puede ser explicado por la ausencia de presión animal (pisoteo, consumo) o los efectos positivos del ganado equino en la producción de fitomasa a través de la fertilización previa con las heces que produjeron. La mayor fitomasa del tojo en comparación con la silva o el pasto explica mejor el mayor riesgo de incendio de esta especie y justifica el uso adecuado de animales como los caballos para reducir este riesgo. Con respecto a la fracción consumible, el pasto herbáceo presentó mayor proporción de fracción consumible y tasa de recuperación del pastoreo que el tojo o la silva, lo que hace este tipo de sotobosque más interesante desde un punto de vista de la producción animal. La mayoría de la producción de fitomasa de silva formaba parte de las fracciones de menos de 5 cm de diámetro, siendo esta variable significativamente menor en comparación con los tojos, lo que le confiere un menor riesgo de incendios junto a la menor fitomasa asociada a la fracción fina en la silva que en el tojo. La fracción fina del tojo no se vió modificada a través del período de pastoreo o por los tratamientos. Sin embargo, la recuperación de la fracción fina en tojo fue mejor bajo pastoreo rotacional debido a la ausencia de pastoreo durante el período de reposo, que probablemente promovió el desarrollo de los brotes jóvenes. Por otra parte, la fracción gruesa del tojo resultó ser menor en los sotobosques que en zonas de matorral abierto,d ebido al efecto limitante de la ausencia de luz. La fracción gruesa asociada a la fitomasa del tojo y su porcentaje fue mayor que la de silva en la masa de pino radiata. La preferencia de los caballos por el tojo cuando se permite el acceso libre a toda la parcela (pastoreo continuo), aumentó la fracción gruesa asociada a la fitomasa del tojo, fracción que por el contrario se recuperaba en el pastoreo rotacional durante el período de rebrote y a pesar de que la fitomasa de tojo era similar en ambos tratamientos de pastoreo. Por lo tanto, el pastoreo redujo significativmente la proporción y producción de las hojas de tojo ya que los animales consumen preferencialmente esta fracción de la planta. Esta tendencia no se observó en las plantas menos preferidas de silvas. Después de tres años y medio de pastoreo con caballo, que causó una reducción de tallos y hojas del tojo, las plantas de tojo que persistieron fueron capaces de recuperarse hasta alcanzar los valores de la situación inicial, lo que también incrementó la producción de fitomasa. En relación a la comparación de tojo y silva relativa a la producción de fitomasa leñosa y su porcentaje, estas variables resultaron ser significativamente más altas en tojo que en la silva, lo que incrementa el riesgo de incendios de la primera especie. El sistema de pastoreo continuo permitió la selección de los componentes foliares del tojo, que inicialmente incrementó la proporción del componente leñoso de esta especie en el tratamietno continuo, ya que esta fracción no se recuperó durante los primeros períodos de pastoreo. Sin embargo, al final del experimento, no se encontraron diferencias entre tratamientos entre el tojo o la silva con respecto a la proporción o fitomoasa de la fracción leñosa. Por otra parte, los arbustos presentaron unos mayores porcentajes de materia seca que el pasto, lo que incrementa el riesgo de inflamabilidad de los primeros, y por lo tanto el riesgo de incendios. El tratamiento continuo provocó un aumento del porcentaje de materia seca en el tojo, ya que las hojas fueron continuamente consumidas, pero bajo pastoreo rotacional la proporción de materia seca del arbusto menos preferido (silva) se incrementó debido a la mayor carga instantánea de este tratamiento. El porcentaje de materia seca del pasto herbáceo se vió incrementado en el pastoreo rotacional debido a la recuperación permitida durante el período de reposo o rebrote. Los principales resultados de la fitomasa indican que tanto el pastoreo rotacional como el continuo redujeron significativametne la fitomasa del tojo, apareciendo este efecto antes en el pastoreo continuo que en el rotacional. Por lo tanto el pastoreo con caballos puede ser una herramienta útil para reducir el riesgo de incendios en masas de pino radiata. Es más la fitomasa de tojo bajo Pinus radiata fue menor que bajo Pinus pinaster or Eucalyptus globulus, lo que provoca que se debe aplicar una menor carga bajo Pinus radiata. La fitomasa total y la fracción fina de tojo fueron menores que las que se encuentran en zonas de matorral abierto, probablemente debido a la ausencia de luz. Estas variables también fueron mayores en los sotobosques de pasto herbáceo y tojo que en el de silva bajo el pino radiata. La fitomasa total, la fracción fina y las hojas de pasto y tojo se vieron negativamente afectadas por ambos tipos de pastoreo, aunque también por inadecuadas condiciones climáticas. Lo contrario se encontró con las fracciones gruesas. El pastoreo rotacional permitió la recuperación del pasto herbáceo durante el período de reposo pero no del tojo, lo que hace que el pasto herbáceo sea más productivo que el del tojo en estos sistemas extensivos. Por otra parte, el efecto del tratamiento sobre la recuperación de la fitomasa total durante el período de post-pastoreo dependió del tipo de sotobosque. El pasto herbáceo no se vió significativamente afectado por elos tratamientos debido a la elevada capacidad de recuperación que presenta durante el prolongado período de postpastoreo (casi dos años). La recuperación de la fitomasa de tojo fue mejor en el pastoreo continuo probablemente debido a la menor carga ganadera instantánea que posee en comparación con el pastoreo rotacional. Por el contrario, la fitomasa total y la fracción fina de Rubus fue mayor en el pastoreo rotacional, lo que se puede explicar por el menor consumo global de esta especie, pero con un consumo más intenso en el sistema de pastoreo rotacional (debido a la mayor carga ganadera instantánea), lo que probablemente promovió la aparición de brotes y por tanto que la fracción fina y la fitomasa global de esta especie en el pastoreo rotacional se incrementase, una vez que cesó el pastoreo. Finalmente, el riesgo de incendio dependió del tipo de sotobosque, la acumulación de fitomasa, el contenido en materia seca, y el tipo de sotobosque. Aunque la acumulación de fitomasa fue mayor en el sotobosque de pasto herbáceo, el mayor riesgo de incendios debe asociarse al tojo, debido a la acumulación similar de fitomasa acumulada encontrada en comparación con el pasto herbáceo en algunos períodos de pastoreo, la menor proporción de fraccion fina, y por lo tanto los mayores porcentajes de fracciones leñosas y gruesas en comparación con el pasto, lo que provocó un aumento de en el contenido de materia seca. La silva también presentó un menor riesgo de incendio que el tojo ya que mostró una menor altura, menor producción global de la fitomasa y una menor producción de fracción leñosa y fina. En relación a los principales resultados obtenidos en biodiversidad, se puede decir que la familia de las leguminosas fue una de las más representadas al principio del experimento, pero fue sustituida por las gramíneas al final. El número de familias se vió aumentado como resultado de la implementación del pastoreo, probablemente debido a los huecos dejados por el pisoteo, pastoreo y por el aporte de heces. Alrededor del 30% de las especies encontradas en el sotobosque de radiata tiene una distribución limitada en Galicia. La mayor parte de las especies iniciales son arbustos, que van siendo reemplazados por especies herbáceas al final del estudio, fundamentalmente en el pastoreo rotacional, debido a la mayor afectación causada a los arbustos por la elevada carga ganadera instantánea. Los diagramas de abundancia muestran una clara dominancia de Ulex y Rubus en sus respectivos estratos, con valores que superan el 75%. Por el contrario se observa una clara codominancia de las especies encontradas bajo el estrato del pasto herbáceo. En general, durante todo el período de estudio, el sistema de pastoreo rotacional favoreció tanto la presencia de especies que estaban presentes antes del pastoreo, como la aparición de nuevas y la reducción de la tasa de desaparición. Pero estos efectos fueron diferentes en función de de los distintos tipos de sotobosque estudiados. Si comparamos la situación inicial y final del estudio, en el pastoreo continuo, se observa que sólo desaparece una especie en todos los tipos de sotobosque. Por otra parte la tasa de desaparición de especies fue nula en los sotobosques de tojo y silva, pero muy alta en el pasto herbáceo. En el pastoreo rotacional, el porcentaje de especies que permanecen durante todo el período de estudio fue del 14, 18 y 20% en el sotobosque de tojo, silva y pasto herbáceo, respectivametne. De nuevo, sólo una especie desapareció en el sotobosque de tojo, y la tasa de aparición de especies fue mayor en el sotobosque de tojo (79%) en comparación con los otros dos tipos de sotobosque (46%). Con respecto a los valores del índice de Shannon-Wienner, éstos fueron similares a los encontrados en experiencias en el área desarrolladas en masas forestales jóvenes de Pinu radiata en zonas reforestadas sobre tierras agrícolas abandonadas. Los niveles del índice de Shannon-Wiener index fueron generalmente mayores en el caso del pastoreo rotacional en comparación con el continuo en cada tipo de sotobosque. En general, el pastoreo causó una importante variación en el tipo de especies de diferentes sotobosques desde el principio hasta el final del experimento, siendo el impacto mayor en el estrato herbáceo durante el período de pastoreo y menor cuando se trataba del pastoreo continuo. En el sotobosque de tojo, el sistema de pastoreo continuo afectó en menor grado a este arbusto debido a la mejor competencia con el pasto herbáceo que se desarrollaba bajo este tipo de sotobosque. La diversidad botánica se vió afectada de forma diferente por el tipo de pastoreo, ya que las especies que compartían ambos tratamientos se fue reduciendo con los suscesivos períodos de pastoreo. El porcentaje de especies que comparten los sistemas rotacional y continuo fue mayor durante el período de pastoreo en el pasto herbáceo, siendo muy menor durante el período de post-pastoreo, lo que es indicativo de una diferente capacidad de recuperación en términos de biodiversidad (número de especies botánicas compartidas) entre el pastoreo continuo y rotacional. Es más las mayores diferencias entre tipos de sotobosque se encontraban al principio de la experiencia debido a la elevada dominancia de los arbustos en sus respectivos sotobosques. Al final del estudio, los arbustos más afectados por el pastoreo (tojo en el pastoreo rotacional) aumentaron el número de especies compartidas con el tipo de sotobosque definido como pasto herbáceo. Por el contrario, cuando se comparan los arbustos, los diferentes tipos de sotobosque compartieron una mayor proporción de especies en el pastoreo continuo, debido al aumento de similitud ambiental. Tanto el índice de Jaccard como el de Magurran mostraron que el pastoreo produjo un claro incrementto de la biodiversidad ßeta, siendo especialmente alta con el índice de Magurran en el caso del tratamiento rotacional debido a que el mayor número de especies modifica este índice en mayor medida que al índice de Jaccard. El índice de Magurran también resalta el mayor impacto positivo del sistema de pastoreo rotacional sobre la biodiversidad y el sotobosque de tojo. Incluso aunque el índice de Magurran también muestra una elevada diversidad ß entre los pastoreos rotacional y continuo, cuando se comparan la situación inicial y final, el índice de Magurran resultó ser más sensible a la reducción del número de especies causada por el pastoreo o cuando aparecían condiciones climáticas inadecuadas, en comparación con el índice de Jaccard. El menor porcentaje de especies compartidas entre el pastoreo continuo y rotacional durante el período de post-pastoreo también provocó un aumento de la biodiversidad ß. El índice de Magurran indicó que los sotobosques de silva y tojo presentaron una menor biodiversidad ß que la comparación entre los arbustos y el pasto herbáceo, que también se vió incrementada por el pastoreo rotacional. Se ha encontrado que el pastoreo aumenta en gran proporción la relación de nuevas especies cuando se evalua todo el período de estudio o sólo el de pastoreo. Sin embargo, el índice de complementariedad se vió reducido en el período de pastoreo en el sotobosque de Ulex, probablemente debido a la menor proporción de especies únicas durante este período en los pastoreos continuo y rotacional. La proporción de especies únicas asociadas con los sistemas de pastoreo rotacional y continuo fue muy elevada al final de la experiencia. Al inicio del experimento, hubo una elevada proporción de especies únicas en la mayoría de los sotobosques, que se vió reducida en los sucesivos períodos de pastoreo. La proporción de especies únicas fue generalmente mayor en el pastoreo continuo que en el rotacional cuando se comparaban los estratos de sobosque arbustivo y de pasto herbáceo. Todas las especies encontradas en este experimento poseen una amplia distribución en Galicia, aunque cerca del 30% poseen una distribución restringida a la parte del suroeste atlántico de Europa. Las especies del sotobosque típico gallego en los bosques de coníferas son capaces de ser mantenidas bajo especies forestales exóticas como es el caso del Pinus radiata. El pastoreo causó un incremento de la biodiversidad, siendo este efecto mayor en el pastoreo rotacional debido a la más elevada carga ganadera instantánea que incrementó el pisoteo, número de huecos a ser colonizados, el consumo y la deposición de heces en el período de descanso de pastoreo, lo que modificó la relación de competencia y permitió el desarrollo y recuperación de las especies herbáceas sin que se les cause daño. El pastoreo en el monte ha demostrado ser una herramienta adecuada para reducir la fitomasa y por lo tanto el riesgo de incendios, su manejo inadecuado puede provocar pérdidas o mejoras en la biodiversidad botánica. La clara dominancia de las especies arbustivas en los sotobosques arbutivos se vio reducida con el tiempo debido a la reducción en altura y fitomasa causada por el pastoreo, que hizo que las especies herbáceas se mostraron en mejores condiciones para competir y aumentar su presencia al final de la experiencia. Es más, el mayor impacto negativo del pastoreo rotacional en la biomasa de tojo en comparación con el pastoreo continuo mejoró todos los índices de biodiversidad evaluados al final de la experiencia. El sotobosque de pasto herbáceo estuvo representado por todas las familias encontradas en la experiencia, lo que se justifica por la menor altura del sotobosque herbáceo que permitió un aumento del número de especies por unidad territorial. El mayor número de especies y la ausencia de especies claramente dominantes en el sotobosque herbáceo aumentó el índice de Simpson en comparación con el resto de los sotobosques evaluados. El porcentaje de especies que comparten los diferentes tipos de sotobosque al comienzo de la experiencia resultó ser muy bajo, incrementandose posteriormente los índices de biodiversidad evaluados. Al final de la experiencia, la diversidad beta fue menor en el pastoreo rotacional que en el continuo cuando se comparan los sotobosques de Ulex y pasto herbáceo debido al mayor daño ocasionado sobre las plantas de tojo, que permitió que especies herbáceas colonizasen los huecos previamente ocupados por el tojo en el sistema de pastoreo rotacional. Sin embargo, la diversidad beta fue menor cuando Ulex y Rubus se comparan en el sistema de pastoreo continuo debido a la menor presión de pastoreo que sufren estos estratos, y al ambiente similar que proporcionan a las plantas de tipo herbáceo (reducción de los insumos de luz, reducida temperatura, elevada humedad y competencia). Los caballos demostraron presentar una marcada preferencia a la hora de consumir los estratos arbustivos de pasto y tojo. Ambos, el pastoreo continuo y rotacional permitieron un buen control del tojo, el tipo de sotobosque con mayor riesgo de incendios, cuando las parcelas fueron pastadas. Sin embargo, cuando el pastoreo cesa, el control biológico de este sotobosque fue mejor bajo el pastoreo rotacional debido al mayor daño causado pero el pastoreo, que mejoró la biodiversidad alpha y beta. El sotobosque de pasto herbáceo fue capaz de recuperarse cuando mejoraban las condiciones climáticas, presenta un menor riesgo de incendios (el contenido en materia seca nunca alcanzó valores del 60%), y una biodiversidad promovida por el pastoreo rotacional. La fitomasa del sotobosque de silva, el de menor preferencia por el ganado, no se vió significativamente afectado por el pastoreo, pero, su crecimiento se promovió por el pastoreo rotacional dos años después de que cesase el pastoreo, debido a la estimulación del rebrote. Desde un punto de vista productivo y ecológico, el sistema de pastoreo rotacional debería promoverse en relación al continuo ya que incrementa la productividad del sotobosque y la biodiversidad al mismo tiempo que reduce el riesgo de incendios a más largo plazo y la calidad del forraje. Se deberían realizar estudios económicos que permitiesen evaluar la rentabilidad de los sistemas continuo y rotacional en un contexto socioeconómico particular.