Dissolved organic carbon in water fluxes of <i>Eucalyptus grandis</i> plantations in northeastern Entre Ríos Province, Argentina

Abstract

Water fluxes in tree plantations and other ecosystems carry dissolved organic carbon (DOC) provided by atmospheric inputs, autotrophic and heterotrophic metabolisms and from the lysis of dead material. These compounds may be colorless or provide a yellow-to-brown color to water and may also absorb visible light due to the presence of chromophores in the chemical structure. Concentration and composition of DOC and DOC annual flux in water pathways of a Eucalyptus grandis plantation were studied in Entre Ríos, Argentina. Samples of bulk precipitation, throughfall, stemflow, litter lixiviation, surface runoff and water table were analyzed for DOC concentration and color (optical density). Regression analyses for DOC concentration vs water fluxes intensity and for DOC concentration vs color were done. A DOC circulation model was calculated using available information on water budgets fluxes. Results showed that molecular features, values and range of DOC concentrations varied among fluxes, which may be explained by factors and processes influencing water gains and losses and by composition and availability of organic matter that may be dissolved in water in contact with biomass, necromass, soil and subsoil. Regression parameters from DOC concentration vs optical density were useful for DOC chemical composition analyses and interpretation of DOC changes. Annual circulation of DOC (in kg ha-1 year-1) showed that atmospheric contribution is low (ca. 30), aboveground biomass lixiviation is about 3-4 times the atmospheric input (126.7 to 101.4), and inputs to mineral soil (374.4 to 348.0) came mainly (74 to 78 %) from litter lixiviation.

Los flujos de agua en los ecosistemas transportan carbono orgánico disuelto (COD) de los aportes atmosféricos, el metabolismo autotrófico y heterotrófico y la lisis de materia muerta. Estos compuestos pueden ser incoloros o coloreados, y absorber luz visible debido a la presencia de cromóforos. Se estudiaron la concentración, composición y flujo anual de COD en las vías hídricas de una plantación de Eucalyptus grandis, Entre Ríos, Argentina. Se determinó la concentración de COD y color (densidad óptica) en muestras de agua de precipitación bruta, trascolación, flujo caulinar, lixiviación del mantillo, escurrimiento superficial y napa freática. Se realizaron regresiones COD vs flujo hídrico y COD vs color. Se modeló la circulación de COD. Las características moleculares y los valores y rangos de concentración de COD variaron entre flujos hídricos que se explicarían por factores y procesos que influencian las ganancias y pérdidas de agua y la composición y disponibilidad de materia orgánica que puede disolverse en aguas en contacto con la biomasa, la necromasa, los horizontes del suelo y el subsuelo. Los parámetros de regresión COD vs color resultaron útiles para analizar la composición del COD e interpretar los cambios en COD en las aguas. La circulación anual de COD muestra que la contribución (kg ha-1 año-1) atmosférica es baja (ca. 30), el lixiviado de la biomasa aérea es alrededor de 3-4 veces el suministrado por la atmósfera (126,7 a 101,4) y el ingreso al suelo (374,4 a 348,0) deriva principalmente (74 a 78 %) de la lixiviación del mantillo.