Ciclo de macronutrientes en pastizales serranos de Sierra de la Ventana | Macronutrient cycling in mountain grasslands of Sierra de la Ventana, Argentina:

Los pastizales serranos de Sierra de la Ventana no muestran variaciones en la productividad primaria neta (PPN) a lo largo de un gradiente altitudinal a pesar de que la elevación determine condiciones de clima y suelos menos favorables para el crecimiento. No obstante, a lo largo de ese gradiente aumentan el cociente entre la biomasa subterránea y aérea, y la fracción de la PPN asignada a los tejidos subterráneos. El objetivo de este trabajo consistió en determinar si la falta de variación de la PPN, previamente documentada, se alcanza mediante cambios en la asignación y en las vías de circulación de nutrientes que resultan en cambios en su eficiencia de utilización. Se analizaron los cambios en concentración, mineralomasa, asignación y flujos de nutrientes en los distintos sitios a lo largo de un gradiente altitudinal. Con la mayor elevación aumentó el almacenaje de N, P, Ca y Mg en los tejidos vivos mientras que el K mostró una mayor mineralomasa en el sitio inferior. A mayor elevación aumentó el cociente entre mineralomasa subterránea y mineralomasa aérea. Los requerimientos de nutrientes decrecieron con el aumento de altitud, mientras que la redistribución de N, P y K disminuyó su contribución absoluta y porcentual a los requerimientos. La absorción fue la principal contribución a los requerimientos de N, P, Ca y Mg, pero no de K. El retorno de nutrientes se debió mayormente a la senescencia radical, excepto para el K que dependió de la caída aérea. Los sitios no difirieron en las eficiencias de redistribución de nutrientes. La eficiencia de redistribución de N fue elevada y la de P completa. El cociente foliar N:P y la tasa de circulación relativa de nutrientes sugirieron limitación por P en todo el gradiente estudiado. A mayor elevación hubo mayores eficiencias en el uso de P, K, Ca y Mg, debido a tiempos de residencia mayores y una mayor inversión de biomasa y producción en raíces cuyas concentraciones de nutrientes son más bajas que en los tejidos aéreos. El N no pareció actuar como limitante de la productividad en ninguno de los sitios. Estos resultados sugieren que la PPN similar, en ambientes diferentes, se logró mediante la combinación de cambios en dos componentes estratégicos en la obtención y uso de recursos: (1) las fracciones de carbono fijado asignados a la productividad y biomasa aérea y subterránea, y (2) la concentración, mineralomasa aérea, subterránea y total, requerimientos y vías de suministro de nutrientes, y tasas de renovación de minerales, que causan diferencias en sus eficiencias de utilización. Los cambios resultaron específicos para cada nutriente y evidenciarían su disponibilidad y limitación edáfica en relación a la demanda.

Macronutrient cycling was assessed in mountain grassland sites located on a NE slope at 550, 850 and 1025 m asl, in Sierra de la Ventana, Buenos Aires, Argentina. Previous studies showed ecosystem changes with elevation increase: 1) temperature decreased, 2) evaporation increased, 3) clay and base content of soils decreased, 4) net primary productivity (NPP) did not change significantly, 5) the below-above-ground biomass ratio increased and, 6) NPP allocation to aboveground tissues diminished and to belowground tissues increased. The objective was to establish if similar NPP along the environmental gradient is attained through changes in nutrient allocation and cycling pathways resulting in nutrient use efficiency (NUE) changes. Plant biomass and necromass were harvested during one year and separated in compartments. Plant and soil samples were analyzed for N, P, K, Ca and Mg. Mineral mass was calculated as the product of nutrient concentration per dry mass. Nutrient fluxes and NUE were calculated. Aboveground live tissues had the highest concentration, Ca excepted. With elevation increase we noted that: i) the concentration of P, K and Mg in green grasses decreased, ii) the mineral proportion stocked in roots incremented, iii) requirements decreased in the range (kg ha-1 y-1) 120 - 107 N, 9 - 6 P, 84 - 44 K, 41 - 34 Ca and 12 - 9 Mg; and iv) Nitrogen, P and K resorption decreased its absolute and percent contribution to requirements. Except for K, absorption was the main pathway contributing to N, P, Ca and Mg requirements. The OM and mineral return input to soil was due mainly to root senescence (55 to 92% of total return, depending on nutrient and site), except for K whose main return was via litter fall. At leaf level, there were not differences in nutrient resorption among sites; the resorption ranges were 70-80 % K, 57-68% P and 42-48% N. Nitrogen resorption proficiency was high and P resorption proficiency was complete. Foliar N:P ratio (=11 to 18) suggested P-limitation at intermediate and upper sites. The Gray’s relative turnover rate indicated P-conservative behavior suggesting P was limiting also at the lower site. Nutrients circulated slower than biomass. With the exception of N, NUE was higher at higher elevation. Apparently, N was not limiting in any site. A comparison of grasslands sites located at both environmental - elevation gradient extremes showed that: 1) the grassland in more favourable environment invested more in ANPP, resulting in higher macronutrient requirements; this grassland had high turnover rates (except for K), the NPP was less-dependent on external –absorption- supply and had a more conservative relative circulation of K and P; 2) the grassland in less favourable environment was more P, K, Ca and Mg nutrient-use efficient (higher dry matter production per absorbed nutrient unit), due to higher residence time and a higher biomass and productivity allocation to roots. We concluded that similar NPP in different environments was attained through combined changes in two strategic components involved in nutrient acquisition and use: 1) Carbon fractions allocated to above- and below- ground net productivity and biomass, and 2) Nutrient concentration, total-, above- and below- ground mineralmass, requirements and nutrient supply pathways, and mineral turnover rates, that change NUE. Changes are nutrient specific and may be evidence of soil nutrient availability and limitation with regard to demand.

Laboratorio de Investigación de Sistemas Ecológicos y Ambientales (LISEA)