Modelación numérica de los cambios hidrogeoquímicos en la zona no saturada del suelo sometida a distintos usos primarios en la región centro-sur bonaerense

Abstract

El cambio en el uso del suelo es un fenómeno que ocurre en todo el mundo y que se ha intensificado drásticamente en los últimos años generando una serie de impactos ambientales. Esta tesis se enfoca específicamente en las consecuencias del reemplazo de ecosistemas naturalmente herbáceos por plantaciones forestales en ambientes de la llanura pampeana. Para evaluar este fenómeno se recabó información de campo de distintos ambientes a lo largo de toda la región. Con esto, sumado a los trabajos previos, se observó que existen una gran cantidad de factores ambientales que afectan el proceso, y por lo tanto que es de una gran complejidad. Se determinó que los principales elementos que desencadenan la salinización están relacionados con la posibilidad de la forestación de acceder a fuentes hídricas subterráneas. Para profundizar en estos aspectos, por un lado, se realizó un monitoreo intensivo de las variables hidrológicas en una parcela para evaluar los flujos hídricos a través del horizonte petrocálcico, característica común en la región. Con esta información se elaboró un modelo de flujo y transporte. Así, se determinó que la presencia de estos horizontes constituye una barrera al crecimiento de las raíces de la forestación y a los flujos hídricos, alterando la disponibilidad de agua para la vegetación. Los horizontes petrocálcicos son una característica del ambiente que disminuye el riesgo de salinización causado por la forestación, ya que reduce la posibilidad de que esta acceda al acuífero freático. Por otro lado, para identificar y caracterizar cuáles son los procesos hidroquímicos-biológicos que se desencadenan por la forestación de pastizales, se estudió un sitio con evidencias de salinización, característico de la Pampa Deprimida. En este caso, además de mediciones hidrológicas se contó con información hidroquímica del sitio. Se utilizó la herramienta de modelación de transporte reactivo para evaluar los mecanismos de intrusión, toma selectiva, exudación, reciclaje (cycling) y mayor tasa de respiración; que produjeron salinización, sodificación, acidificación, alcalinización en los distintos sectores de una forestación de eucaliptos. El modelo nos permitió desentrañar los mecanismos, las interacciones y la magnitud de todos estos procesos de la rizósfera. A partir de esto se determinó la gran importancia de considerar las características hidrogeoquímicas del sitio, a tal punto que pueden llevar a resultados muy diferentes partiendo de una situación aparentemente igual. Además, el impacto en el ambiente puede ser irreversible, inutilizando áreas de cultivo o ambientes naturales. La salinización de pastizales forestados es un fenómeno complejo que difícilmente pueda ser abordado sin la herramienta de la modelación. En la región Pampeana esta es una problemática que sólo afecta a algunos ambientes y con prácticas de manejo adecuadas, que tengan en cuenta las características hidrogeoquímicas del sitio, se puede llevar a cabo un plan de manejo que permita la producción forestal evitando la salinización.

The change in land use is a phenomenon that occurs throughout the world and has intensified dramatically in recent years, generating a series of environmental impacts. This thesis focuses specifically on the consequences of replacing naturally herbaceous ecosystems with forest plantations in environments of the Pampas plain. To assess this phenomenon, field information was collected from different environments throughout the region. It was observed that there are a large number of environmental factors that affect the process, and therefore that it is of great complexity. It was determined that the main elements that trigger salinization are related to the possibility of afforestation to access groundwater sources. To deepen these aspects, on the one hand, intensive monitoring of the hydrological variables was carried out on a plot to assess water flows across the petrocalcic horizon, a common characteristic in the region. With this information, a flow and transport model was developed. Thus, it was determined that the presence of these horizons constitutes a barrier to the growth of the roots of afforestation and water flows, altering the availability of water for vegetation. Petrocalcic horizons are a characteristic of the environment that decreases the risk of salinization caused by afforestation, since it reduces the possibility of access to the water table. On the other hand, in order to identify and characterize which are the hydrochemical-biological processes that are triggered by grassland afforestation, a site with evidence of salinization, characteristic of the Pampa Deprimida, was studied. In this plot, in addition to hydrological measurements, there was available hydrochemical information. In this study case, the reactive transport modeling tool was used to evaluate the mechanisms of intrusion, selective root uptake, exudation, cycling and the higher respiration rate; that produced salinization, sodification, acidification, alkalization in the different sectors of a eucalyptus afforestation. The model allowed us to understand the mechanisms, interactions and magnitude of all these rhizosphere processes. From this, the great importance of considering the hydrogeochemical characteristics of the site was determined. According to their hydrogeochemical characteristics the systems could evolve in a very different ways. In addition, the impact on the environment can be irreversible, leaving areas of cultivation or natural environments, useless. Salinization of afforested grasslands is a complex phenomenon that can´t be addressed without the modeling tool. In the Pampean region, this is a problem that only affects certain environments and with appropriate management practices, taking into account the hydrochemical characteristics of the site, a management plan that allows forest production and avoid salinization could be carried out.