Invasió de pastures de muntanya per bàlec (Cytisus balansae ssp europaeus): patrons espacials i efectes sobre el segrest de carboni.

Abstract

[cat] La invasió de pastures per arbustos és un fenomen global. Als Pirineus, el bàlec (Cytisus balansae ssp europaeus) és un dels arbustos que més freqüentment envaeix pastures de muntanya. La presència de bàlec comporta alguns efectes negatius, com poden ser la reducció de la productivitat de pastures, homogeneïtat d’hàbitats, pèrdua d’hàbitat per a algunes espècies animals amb interès de conservació o increment del risc d’incendis. Degut als efectes negatius, la invasió de pastures per bàlec s’ha gestionat freqüentment amb foc prescrit o desbrossament mecànic, juntament amb pasturatge per reduir la capacitat de colonització de les pastures per bàlec. Tot i que es creu que la disminució de l’activitat agrària ha afavorit la invasió de pastures per bàlec, les causes d’aquesta invasió són incertes i podrien ser degudes a la combinació de múltiples factors que interaccionen i que per tant, són difícils de considerar de forma aïllada. A escala regional, el canvi climàtic podria contribuir a la invasió de pastures per bàlec. A escala local, les pertorbacions (com el pasturatge i el foc) podrien ser claus per entendre la dinàmica de la vegetació en aquests sistemes. A la mateixa escala, també les interaccions entre plantes (competència i facilitació) podrien determinar la dinàmica de la vegetació en les pastures. A la tesi, s’intenten analitzar les causes de la invasió de pastures per bàlec a escala local, considerant les pertorbacions amb foc, el pasturatge i les interaccions entre plantes en diferents comunitats de pastures com a determinants de la invasibilitat d’aquestes.

Entre els efectes de la invasió de pastures per arbustos, s’ha observat una reducció en la capacitat de segrest de carboni dels sòls que podria contribuir de forma decisiva al canvi climàtic, tenint en compte la gran superfície de pastures del planeta que estan sent envaïdes per arbustos. A la tesis s’intenten detectar els efectes de la invasió de pastures per bàlec sobre el segrest de carboni, així com detectar els principals mecanismes que explicarien aquests canvis.

Sobre les causes de la invasió de pastures per bàlec es conclou que els processos a petita escala com la competència i la facilitació poden ser claus per entendre la dinàmica de la invasió de pastures per arbustos. Pastures amb diferent palatabilitat van mostrar diferent invasibilitat. Així, el bàlec apareixia amb més freqüència en pastures amb espècies palatables, i en menor freqüència en pastures no palatables, malgrat que en aquestes últimes podria existir una menor mortalitat dels arbusts juvenils degut a una menor pressió de pasturatge. Diferents pertorbacions amb foc també van demostrar tenir efectes diferents sobre la cobertura de bàlec després de la pertorbació, amb els focs prescrits repetits mostrant un efecte similar al dels incendis.

Sobre els efectes de la invasió de pastures per arbustos sobre el segrest de carboni, es va observar que no disminuïa el contingut de carboni del sòl. Fins i tot, en els primers centímetres de sòl existia un lleuger increment del carboni sota els arbustos, respecte del carboni sota les pastures. La baixa qualitat de la fullaraca dels arbustos s’apunta com la causa de l’augment de carboni en els primers centímetres de sòl sota els arbustos. Un increment de temperatura com a conseqüència del canvi climàtic podria causar una pèrdua de carboni del sòl tant en les pastures com en els arbustos. Tot i així, la fracció més recalcitrant del carboni dels sòls sota bàlec semblava ser més sensible a increments de temperatura que la fracció de carboni total.

[eng] Land use changes are one of the main components of the global change and they have important effects on ecosystems. Woody plant encroachment into grasslands is a worldwide phenomenon. In the Pyrenees, the most abundant shrubs encroaching into mountain grasslands are a legume shrub (Cytisus balansae ssp europaeus) and a conifer shrub (Juniperus communis ssp alpina). This thesis focuses on the understanding of the causes and consequences of shrub encroachment into mountain grasslands in the Pyrenees. The main objectives of the thesis are: (i) understanding the role of different grassland communities and different fire disturbances on grassland invasibility by shrubs, and thus on shrub proliferation dynamics; (ii) understanding how shrub encroachment into grasslands affects carbon (C) sequestration, in order to know if shrub encroachment may contribute to increase global warming. Our results show that fine-scale spatial heterogeneity in grasslands is crucial to understand shrub encroachment into grasslands. Shrubs established more often close to palatable grasses, but the associational resistance mechanism may contribute to decrease shrub mortality rates close to unpalatable grasses. The effects of repeated prescribed burning were similar to those of wildfire on reducing shrub cover and shrub patch size. Contrary to previous works, our results show that shrub encroachment into mesic grasslands increased sequestered C between 4 and 5 kg m-2 with respect to grasslands, mainly due aboveground and belowground biomass and litter. In addition, shrub encroachment increased soil organic C in the top 15 cm of soil with an accretion rate of 28-42 g C m-2 year-1. Shrub encroachment caused changes in the quantity and quality of organic matter and microclimate, although changes in aboveground quality may be the main mechanism to increase soil organic C after shrub encroachment. Increases in temperature, as a consequence of climate change, may reduce C stored in soils both under grasslands and shrublands. However, plant functional type (legume vs. conifer shrub) may have a different effect on C sequestration, and soil C under legume shrubs may be more vulnerable to climate change than soil C under conifer shrubs or grasslands.