la multifuncionalidad de los pastos: producción ganadera sostenible y...

La multifuncionalidad de los pastos:producción ganadera sostenible

y gestión de los ecosistemas

¡3?WSVW'Í

Ramón ReinéOlivia BarrantesAlfonso BrocaCarlos Ferrer

ECOLOGÍA Y BOTÁNICA DE PASTOS

MULTIFUNCIONALIDAD DE LOS PASTOS CON AGROSTISCASTELLANA 1.

J. PASTOR1, A.J. HERNÁNDEZ2

JDpto. de Ecología de Sistemas, COMA, CSIC, e/Serrano, 115 dupl. Madrid. 2Dpto.de Ecología, Edificio Ciencias, Campus Universitario, Universidad de Alcalá, Madrid.jpastor@ccma. csic. es

RESUMENNos aproximamos en primer lugar a la caracterización de atributos con significado ecoló-

gico de los pastos con Agrostis castellana (capa superficial edáfica, densidad radicular, riquezade especies, biomasas aérea y radicular) ubicados en el centro peninsular para servirnos dereferencia en una evaluación de los mismos en relación a los principales cambios que vamospercibiendo en los últimos 30 años (climático y de usos del suelo). Por otra parte, la abundan-cia de la especie referida, en pastos ubicados en emplazamientos de minas metálicas aban-donadas en la zona centro y su presencia en algunos vertederos, nos ha llevado al análisis delcontenido en metales de la especie creciendo en diferentes tipos de suelo, algunos de ellos concontenidos de más de tres metales pesados en niveles elevados. Un análisis integrado de losresultados nos conduce a la discusión de la multifuncionalidad de estos sistemas: (1) un buenescenario para el seguimiento sistemático que nos conduce a conocimientos acerca del cambioglobal; (2) la importancia de la estabilidad que tiene una comunidad vegetal de vallicar con A.castellana como para establecerse en condiciones edáficas no propias de su ubicación original;y (3) el protagonismo de A. castellana en orden a la fitoestabilización de metales pesados ensuelos contaminados por éstos.

Palabras clave: pastos oligotrofos, suelos contaminados, metales pesados, fitoestabiliza-ción.

INTRODUCCIÓNLas comunidades de la alianza Agrostion castellanae que reciben la denominación

de vallicares, agrupa pastos acidófilos, mediterráneos o submediterráneos, densos,dominados por herbáceas vivaces, en su mayoría gramíneas, de talla medía a alta, defenología tardía, que terminan agostándose a finales de verano. Los autores que es-tudian estas comunidades se refieren por lo general a que esta característica se debea fenómenos de freatismo estacional que terminan desapareciendo en pleno verano yque se dan habitualmente en vaguadas, depresiones, proximidades de manantiales,arroyos, ríos o charcas. Por eso, los vallicares se integran en Madrid en las series devegetación de bosques climatófilos submediterráneos, como los rebollares de Quercus

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LA MULTIFUNCIONALIDAD DE LOS PASTOS: PRODUCCIÓN GANADERA SOSTENIBLE Y GESTIÓN DE LOS ECOSISTEMAS

pyrenaica, o en las de bosques termohigrófilos o higrófilos, como las fresnedas de Fraxi-nus angustifolia o las alamedas de Populus sp., en todo caso de carácter oligotrófico.Estos hábitats aparecen tipificados por San Miguel (2001). En áreas de Extremaduray Andalucía, pueden desarrollarse también en el piso termomediterráneo sobre suelosafectados por fenómenos de freatismo prolongado (Pastor y Hernández, 1989). Sinembargo, no es tan frecuente la descripción de su carácter oligotrofo mediante pará-metros que nos permitan comprender aspectos relacionados con la multifuncionalidadque presentan estos pastos. Debido al conocimiento que tenemos en la actualidad delos mismos, pretendemos en este trabajo aproximarnos al perfil que pueda ir definien-do este carácter multifuncional.

MATERIAL Y MÉTODOSSe ha realizado un muestreo fitoedáfico en 16 localidades de vallicares representati-

vos de Cáceres, Toledo y Ávila, mediante 5 cuadrículas al azar de 25 cm2 en cada uno deellas. Asimismo se realizaron 15 inventarios florísticos en pastos con A. castellana en elterritorio arcósico de Madrid, algunos muy antropizados a los que les afecta la salinidad,según un muestreo aleatorio de 4 cuadrículas de 0,50 m2 donde se recogieron plantasy muestras de la capa superficial de suelo (0-10 cm) para realizar los correspondientesanálisis (Hernández y Pastor, 1989). Por otra parte, se realizó un muestreo represen-tativo de la especie y de los suelos en donde crece, en 41 parcelas de lm2 ubicadasen 5 emplazamientos de minas abandonadas de Madrid y Toledo. Finalmente, se haefectuado un ensayo en microcosmos en invernadero durante 6 meses para estudiar larespuesta de la comunidad, cuando crece en suelos contaminados con 300, 500 y 700ppm Zn en forma de cloruro (3 replicaciones por tratamiento y testigo), al ser éste elmetal de mayor relevancia y el Cl el anión más representado en los suelos antropizadosy salinizados de la CAM (Hernández y Pastor, 2008).

RESULTADOS Y DISCUSIÓNLa reflexión conjunta sobre las listas florísticas y los datos del medio edáfico de

los 16 vallicares representativos de los diferentes escenarios en que estos pastos seencuentran en el centro oeste peninsular, permiten diferenciar aquéllos en que Agrostiscastellana está acompañada también por A. pourretii, de aquéllos en que solamente seencuentra el primero de los Agrostis (Tabla 1). La acidez de los suelos de estos vallicaresoscila, en su pH en agua, entre 4,8 y 6, teniendo un pH en KCI comprendido entre 4 y4,6 en 11 de las localidades. Hecho que nos ha conducido a profundizar en el signifi-cado ecológico de este parámetro edáfico, ya que la acidez de los suelos confiere unascaracterísticas a sus propiedades generales que los diferencia de manera significativa:a) La dispersión de arcilla provoca la destrucción de agregados del suelo y degradaciónde su estructura. El deterioro de sus propiedades físicas se refleja en el decrecimientoprogresivo de su capacidad de retención de agua útil para las plantas. La disminución dela porosidad del suelo origina impermeabilidad, implicando una seudogleyzación (Pastory Hernández, 1989). b) Estos suelos ácidos se consideran como "complejos de infertili-dad" debido a sus bajas concentraciones en elementos nutritivos de su capa superficial.Oligotrofia, considerada como un estrés al que se encuentran sometidos los vegetales.Pero la respuesta nutricional puede ser considerada como tolerancia de las plantas al Alcambiable de los suelos fuertemente ácidos. Ello puede deducirse de los índices evalua-

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tivos siguientes: la facilidad para tomar Ca, Mg y P en concentraciones bajas en los sue-los, altas concentraciones de Fe y Mn en la parte aérea en muchas especies de vallícar(Pastor etal., 1995), mayor densidad radicular y biomasa subterránea (Hernández etal,1995); la alta producción de estos pastos (Hernández etal., 1994).

Tabla 1. Características vegetacionales y algunas edáficas de los vallicares estudiados.

Parámetrosedáficos

y devegetación

Limo

CapacidadCampoMateria

ánica

N° Total sp.

N° Gramíneas

N° Leguminosas

N° otras

A. cast +A. pourrt.

32,3 63,2

30 39,1

5,3 9,6

50

14

11

A. castellana Parámetrosde

vegetación

A. cast +A, pourrt.

A. castellana

25

20 30 Reto, tot sp anual 51,2 86,3 59,3 80,5

21 29 Reto, Gramíneas 22,1 57,3 37,4 51,9

9,7 13,5 Reto. Leguminosas 18,3

4,0

8 30

20 40 Reto Gram. perennes

9 15 Reto. Leg. perennes

7 13 Reto. Otras perennes

3 13 Psgcnr2

29,8 26,1 49,4

24,4 13,2 19,5

0,0

5,0

1,7

24,3

1,0 3,5

4,0 11,6

369,4 1497 638 1859

% para variables edáficas y cobertura, valores mínimos (m) y máximos (M). Rcto.= Recubrimiento; Ps =peso seco.

La zona centro peninsular presenta sistemas dedicados a explotaciones ganaderasy a usos cinegéticos, que se corresponden con diferentes tipos de pastos con presenciade A. castellana, estabilizados en mayor o menor grado, o bien soportan un manejoconvencional con una agricultura mecanizada intensiva. Además, existen enclaves conescombreras y suelos contaminados por metales pesados procedentes de antiguos em-plazamientos mineros (Tablas 2 y 6) en los que se encuentra la especie aludida.

Tabla 2. Contenidos de metales, medias y desv. típicas, mg/kg, en las principales familiasbotánicas de los pastos del entorno de la mina de cobre abandonada de Garganta

de los Montes y que presentan al menos 3 metales a niveles tóxicos en los suelos.

Familias n° muestras

Gramíneas

Leguminosas

Otras

WHO Refer..Foods

46

20

108

566 ±1568 223 ±244 6 ± 0,9 7 ±11 2 ±4 3 ±4

28 ±26 87 + 22 3 ± 5 1 ± 1,4 1,3 ±1,8 0 + 0

37 ±50 153 + 175 6 ±8 0,04 ± 0,09 0,9 ±1,1 0,7 ±1,5

<2,9 <45,0 < 1,0 <30,0 < 9,8

En la mayoría de los suelos analizados en los emplazamientos de minas abandona-das están presentes más de tres metales entre los analizados (Cu, Zn, Pb, Cd, Cr, Ni yAl), con niveles contaminantes y altamente contaminantes en su capa superficial (Her-nández y Pastor, 2005). Entre las especies que en ellos crecen se encuentran: Agrostiscastellana, Bromus hordaceus, Dactylis glomerata, Plantago lanceolata, Trifoliumstria-

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tum, Sanguisorba minor, Vulpia myuros, Scirpoides holoschoenus. Las comunidadesvegetales que en ellas se asientan corresponden a pastos herbáceos, formaciones depastos arbustivos y pastos con arbolado, aprovechados por ganado vacuno, ovino y portauna silvestre (ver Tabla 3). En ella se muestra un ensayo realizado en microcosmosde 26 x 22 cm, y se puede apreciar como los contenidos de Zn afectan a la riqueza deespecies y a la cobertura vegetal.

Tabla 3. Diversidad y cobertura vegetal en un bioensayo en microcosmos con suelocontaminado con diferentes niveles de Zn, donde crecía A. castellana.

Tratamiento(mg/kg Zn)

0

300

500

700

Riqueza de especies(Media y desv. típica)

20, 0± 2,0 a

11,7 ± 2,3 a

6,0 ± 1,0 b

4,7 ± 0,6 b

% Cobertura(Media y desv. típica)

70,0 ± 8,9 a

53,7 ± 2,1 b

30,0 ± 4,0 c

14,7 ± 4,2 d

Letras distintas por columnas indican diferencias significativas al 95%

La percepción de la realidad descrita nos llevó a estudiar este conjunto de siste-mas y los procesos de degradación de los suelos (Hernández y Pastor, 2008), a los quelas especies y comunidades vegetales asentadas en ellos parecen adaptarse. Los resul-tados obtenidos nos llevan a afirmar que estas comunidades pueden ser un referenteadecuado para actuaciones de restauración ecológica, propiciando la fitoestabilización(acumulación de los metales en rizomas y raíces). También en la zona centro nos en-contramos con áreas de vallicares de A. castellana, que están sufriendo un cambio apeor por las fuertes sequías padecidas en el último decenio. Durante los últimos trein-ta años se ha ido constatando un aumento general en la duración e intensidad de laaridez y la disminución de las precipitaciones anuales, si bien con cierto aumento delas estivales (Hernández et al. 1995). Como consecuencia de todo ello existe el peligrode una creciente alteración de la composición florística de los vallicares, que tienenprecisamente unas características fundamentales para la conservación de los suelos.Este hecho ya se había comprobado en el área, en el caso de los majadales, cada vezmás escasos y antropizadas. Así su composición florística, ya es menos típica que laobservada y estudiada por nosotros con anterioridad.

Las comunidades herbáceas de todos los pastos estudiados en estos sistemas consuelos degradados y/o contaminados, están ligadas a procesos de oligotrofia, nitrofiliay ruderalización, proceso este último vinculado muchas veces también a la fosforofilia,(Pastor y Hernández, 2001). En las Tablas 4, 5 y 6a y 6b, se muestran los resultadosde la composición mineral de 88 muestras de A. castellana (parte aérea) y subterránea(8 muestras). Lo más destacable es el papel que parece jugar la especie en la fijaciónde metales pesados en sus rizomas en los suelos (fitoestabilización), por los valoresmás elevados de Zn, Cu, Cd y Pb de antiguas minas, mientras estos metales no alcan-zan niveles considerados como muy peligrosos en la parte aérea para el ganado y lafauna silvestre que pasta estos ecosistemas, apenas algunos valores algo elevados deCu y Zn, en algunas de las muestras de la especie.

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Tabla 4. Contenido de metales (mg/kg) en la parte aérea de A. castellana en vallicaresde zonas de dehesas sobre suelos graníticos (22 muestras) y arcósicos (12 muestras).

f Zonas de Dehesa en Granitos

Media

Desv. típica

Mínimo

Máximo

Zonas de Dehesa en Arcosas

Media

Desv. típica

Mfnimo

Máximo

H^ ^HHB ^HH93,88

133,48

30,0

415,0

465,44

503,73

70,0

2080,0

•TffH.... — _ . — — — _162,49

83,86

50,0

340,0

64,31

82,05

4,0

277,0

_„. — _

16,30

12,71

10,2

45,0

jam25,02

12,79

6,0

58,0

HQII HM^ I

4,87

0,45

4,2

5,5

3,50

2,27

0,0

7,5

H HIi H BHII Hi HM^ H HB B

n.d n.d n.d n.d

n.d n.d n.d n.d

BHH^ HHHi ^ l HB B HBI B

n.d n.d n.d n.d

n.d n.d n.d n.d

n.d: no detectable

Tabla 5. Contenido de metales (mg/kg) en la parte aérea de A. castellanaen 3 zonas de suelos arcósicos recogidas en vertederos.

1 Zonas antropízadas en Arcosas

Media

Desv. típica

Mínimo

Máximo

249,67

137,95

122,0

396,0

•24,67

25,72

6,0

54,0

n.d: no detectable

Tabla 6a. Contenido de metales (mg/kg) en la

i Mina de Cu de Colmenarejo (Cu, Zn)

Media

Desv. típica

Mínimo

Máximo

Mina de Ag de Bustarviejo (Zn, Cu, Pta)

Media

Desv. típica

Mínimo

Máximo

Mina de Ba de Navas del Rey (Ba, Zn, Cu, Pb)

Media

Desv. típica

Fe

1061,70

1275,34

160,0

1964,0

Fe

862,02

1021,3

130,0

2029,0

282,83

178,96

•M

134,

m17,33

3,21

15,0

21,0

parte aérea de

110

78,35

78,

189

177,

114

77,

302

532,

278,

7

,5

277

,4

0

,0

169

35

•137,

_55

83,93

78,

196

E151,

95,

79,

2

,9

I22

9

0

260,0

B~278,

140,

_54

54

71,7

77,92

16,6

126,8

15,7

21,3

0,5

40,0

13,58

2,43

•2,

1,

1,

4,

^dl

0 n.d n.d n.d

0 n.d n.d n.d

0

0

Dn.d

n.d

A. castellana en las minas.

0,0

0,0

0,0

0,0

•mi

0,0

0,0

0,0

0,0

•ffifl

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

15,83

27,4

0,0

47,5

0,0

0,0

D3,55

5,02

0,0

7,1

O1,29

2,2

0,0

3,9

D0,23

0,40

o24,80

35,07

0,0

49,6

D1,67

2,9

0,0

5,0

O3,68

2,24

-

-

-

-

1014

1185

176

1852

119,21

53,34

47


Mínimo

Máximo

Mina de Cu de Garganta de los Montes (Cu, Zn, Cd)

Media

Desv. típica

Mínimo

Máximo

Mina de Ag del Guajaraz (Zn, Pfa, Ni, Cd)

Media

Desv. típica

Mínimo

Máximo

76

392

Fe

164

152

0

.0

_,7

99

32

585

Fe

250,

132,

59,

_22

59

0

493,0

329,0

850,0

173,03

100,05

40

423

345,91

416,81

56,0

1518,0

103,0

438,1

D71,06

61,76

21

330

D374,01

231,74

103,0

589,7

4,0

16,3

25,29

56,79

0,6

278,5

6,67

2,95

2,0

12,0

0,0

0,0

0,07

0,22

0,0

0,8

•£•

1,42

3,11

0,0

10,4

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

0,0

66,38

117,13

0,52

387,0

0,0

0

I0

1,

0

3

I91

,7

•96

15

,0

,8

•,78

268,90

0,0

857,0

1,1

5,1

D1,38

4,62

0,0

19,5

D2,0

3,71

0,0

10,0

71,0

177,0^^^^^^^^_MM

88,67

76,63

49,0

177,0

159,74

124,80

41,0

318,0

Tabla 6b. Contenido de metales en rizomas y raíces de A. castellana (8 muestras).

Mina de Ba de Navas del Rey

Media

Desv. típica

Mínimo

Máximo

2349,1 670,5 923,3 79,5 8,3 337,5 13,8 65,0 1651,2

1429,8 273,8 241,6 69,8 8,9 390,0 13,5 63,1 1991,5

1036,0 421,0 592,5 18,5 0,0 0,0 0,5 1,6 234,0

4327,0 992,0 1132,2 163,4 17,3 690,9 30,4 136,1 4545,0

Mina de Cu de Garganta de los Montes

Media 1602,2 783,8 278,8 808,8 8,6 11,6 17,3 17,3 2263,0

Desv. típica 1565,5 187,6 154,7 1412,3 16,9 17,5 18,5 27,9 2632,8

Mínimo 163,0 52,0 11,6 9,0 0,0 0,0 0,1 0,0 187,0

Máximo 5670,0 588,0 962,0 4744,0 64,0 55,1 95,6 63,5 7001,0

Mina de Ag del Guajaraz

Media 3354,7 267,0 2420,2 28,2 559,9 132,42 29,7 44,4 1930,2

Desv. Típica 2008,7 168,3 643,2 20,2 786,5 165,9

M í n i m o 1934,0 148,0 1965,4 13,9 3,7 15,13 23,0

Máximo 4775,0 386,0 2875,0 43,0 1116,0 165,9 36,3 44,4 1930,2

A la vista de todos los estudios efectuados mostramos en la Figura 1 la síntesis de lainterpretación de los resultados obtenidos con el fin de poder aproximarnos a la mul-tifuncionalidad que presentan los vallicares. Podemos también decir que la salinidades el principal factor que condiciona la presencia y crecimiento de especies herbáceaspropias de vallicares en las áreas de descarga de lixiviados en muchos de los vertederosque hemos estudiados, algunos de ellos con A. castellana. Además, el metal que seencuentra en mayores cantidades en las cubiertas edáficas de vertederos sellados, esel Zn, por lo que los resultados expuestos en la Tabla 3 son importantes. Gramíneas con

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Suelos pobres ennutrientes

SUELOS ÁCIDOS

Las comunidades vegetalesexhiben estrategiasde éxito, especialmente:

-Conservación de nutrientes-Endurecimiento deestructuras morfológicas

-Tolerancia al aluminio

OLIGOTROFIA

i Suelos degradados i

Suelos empobrecidos ennutrientesSUELOS

ÁCIDOS Y NEUTROS

Pérdida de la riquezaen nutrientes pordiversas causas:-Sobrepastoreo-Excesos de abonosquímicos-Vertidos y pesticidas-urbanizaciones

NITROFILIA + FOSFOROFILIARUDERALIZACIÓN

Suelos con erosión y/ocontaminación por

metales pesadosSUELOS

ÁCIDOS y NEUTROS

Degradación física de lacapa superficial edáfica:-Pérdida de elementos finos

Degradación químicacapa superficial edáfica:- Pérdida nutrientes o

incremento de falta dedisponibilidad de losmismos a causa de lainteracción con metalespesados

- Ganancia en sales

iSUELOS DESNUDOS

Gradiei jnidades de maye • riqi a florística a menor

Figura 1. Gradiente de pastos pobres, empobrecidos, contaminados y degradados.

rizomas como A. castellana, cubriendo gran parte de la zona baja cercana a las cunetasde los taludes de carreteras secundarias y rurales, son igualmente valoradas como ele-mentos positivos para la protección y colonización de taludes, minimizando los arrastreserosivos (Pastor y Hernández, 2008).

CONCLUSIONESSe han caracterizado distintos tipos de vallicares de A.castellana, así como la ana-

lítica de metales en 96 ejemplares de la parte aérea y rizomas y raíces de la especiemuestreados en los diferentes ecosistemas en los que crece: seminaturales, antropiza-dos y fuertemente alterados en zonas abandonadas de minería metálica. Un análisisde los resultados nos permite hablar de la multifuncionalidad de estos sistemas: sonun buen escenario para un seguimiento sistemático que lleva al conocimiento del cam-bio de patrones de la diversidad vegetal en suelos salinizados y contaminados y con losactuales cambios de usos del suelo; la importancia de la estabilidad de un vallicar deA. castellana es interesante como para establecerse en suelos y condiciones edáficasno propias de su ubicación original como son los suelos de minas; y el protagonismode A. castellana en estas comunidades, en orden a su papel en la fitoestabilización demetales pesados en suelos contaminados por éstos.

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AGRADECIMIENTOSPrograma EIADES (CM) y Proyecto CTM2005-02165/TECNO (MEC).

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SUMMARY

MULTIFUNCTIONALITY OF PASTURES OF AGROSTIS CASTELLANA L.

We describe an initial approach to characterizing the attributes of ecological significance ofpasturelands of Agrostis castellana in central mainland Spain. The characteristics determinedwere parameters of topsoil layer, root density, species richness, and aboveground and root bio-

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mass. These data were used as reference for an assessment of the effects of changes we haveobserved in land use in the last 30 years. In addition, the abundance of this species in pasturesfound overiying oíd abandoned mines prompted us to analyze the mineral composition of thisspecies growing in the different soil types, some of which contain high levéis of more than threeheavy metáis. After an integrated analysis of the results, we discuss the multifunctionality oftríese systems. The findings of our studies suggest: (i) these pastures are a good scenario formonitoring global change; (ii) the importance of the stability of a plant community to sustain A.castellana and become established in atypical soil with polluted conditions; and the importantrole played by A. castellana in phytostabilizing heavy metáis in these polluted soils.

Key words: oligotrophic pastures, polluted soils, heavy metáis, phytostabilization.

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la multifuncionalidad de los pastos: producción ganadera sostenible y...

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