Grasslands are extensively distributed in flatland areas around the world, such as the Pampas in South America. It is one of the most economically productive landscapes and, as in other regions, they are being replaced by forests at increasing rates. Soil salinization emerges as a negative consequence associated with water deficit and forest groundwater consumption (∼250–500 mm/yr, in this region). An assessment of forest groundwater consumption is crucial for risk evaluation of soil salinization on flatland environments. For this aim, numerical modeling based on physical/biological processes and atmospheric boundary conditions was successfully applied in monitored grassland and afforested plots. Modeling results suggested a partial hydraulic disconnection between forest and phreatic aquifer due to the presence of petrocalcic horizons. Forest transpiration estimates were approximately 13% of total groundwater usage. Forest water consumption was then restricted to that soil portions above the petrocalcic horizons. Estimated forest transpiration rates (∼723 mm/yr) were similar to and even exceeded those reported in salinized sites with similar features. However, the risk of salinization of these soils was unlikely, because forest transpiration was restricted to the upper soil portions filled with fresh rainwater. The petrocalcic horizon retained water and prevented both deep drainage and, indirectly, soil salinization.

R������. El reemplazo de pastizales por forestaciones es uno de los cambios más extremos en el uso del suelo por su impacto en el suelo y en el funcionamiento de la vegetación. En los ecosistemas de llanuras, este cambio generó, en muchos casos, alteraciones químicas en los suelos como salinización, sodificación y alcalinización/ acidificación. Si bien los procesos hídricos, químicos y biológicos que tienen lugar fueron extensamente caracterizados, debido al acoplamiento entre estos procesos y su no-linealidad, la tarea de cuantificarlos es difícil y, hasta el momento, no existen estudios que los hayan evaluado. El presente trabajo intenta caracterizar, mediante la modelación del transporte reactivo, los procesos físico-químicos que tienen lugar en un pastizal forestado con Eucalyptus camaldulensis en la Pampa Deprimida (Castelli, provincia de Buenos Aires). Para ello, se utilizó información hidrológica y química (agua, suelo y plantas). El modelo numérico simula los flujos de agua y las potenciales reacciones químicas en el contexto de reproducir 1) las alteraciones hidrológicas que causa la forestación y por 2) la intrusión de agua salina profunda, 3) la absorción y la exudación de nutrientes por las raíces, y 4) la respiración y el reciclaje de solutos. Los resultados de la modelación sugieren que factores como la composición química de la napa freática, el intercambio catiónico de los materiales del suelo con la solución del suelo, la precipitación/disolución de minerales y la interacción con la rizósfera (toma/exclusión/ exudación de solutos) son los mecanismos dominantes que controlarían la dirección del cambio químico en el suelo (acidificación vs. alcalinización). Este cambio muestra contrastes marcados en distancias cortas (250 m) desde el pastizal, pasando por el margen, hasta el centro del sector forestado. Finalmente, la intensidad y la dirección de los cambios, y la transformación del suelo dependerá tanto del nuevo ecosistema que los humanos imponen como de la naturaleza química e hidrológica del sitio.[Palabras clave: cambio en el uso del suelo, salinización, sodificación, acidificación, alcalinización, modelo de transporte reactivo] A�������. Modeling soil chemical changes induced by afforestation of natural grasslands in large plain ecosystems. The replacement of grasslands by forests is one of the most extreme changes in land use due to its impact on soil and vegetation functioning. On large plain ecosystems, this shift causes, in many cases, soil chemical changes such as salinization, sodification and alkalization/acidification. Although the hydrological, chemical and biological processes involved have been extensively characterized, due to their coupling and non-linearity, their quantification is a hard task, and until the present day, they were not addressed by any research work. The present work intends to capture though reactive transport modeling, the physical-chemical processes that take place in an afforested grassland with Eucalyptus camaldulensis located on the Flooding Pampas (Castell...

No 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.