Effects of soil moisture and vegetation cover on biomass growth in water‐limited environments

Abstract

Soil moisture has a direct influence on biomass production, food security, and ecosystem functioning, thus resources management in water‐limited environments could be improved if feedbacks between water and vegetation were fully understood. This study tries to define the sensitivity of annual pastures under the influence of different vegetation covers to soil water availability during two contrasting growing seasons, dry and wet. For this reason, soil water content was continuously monitored during two complete hydrological years using capacitance sensors, which were gathered in soil moisture stations located in open grasslands and beneath tree canopies. Pasture growth was recorded by measurements of its height and by biomass cuts. The study was conducted on three private farms located in savanna‐like ecosystems of Spain (dehesa) with Mediterranean climate. Results highlighted the importance of the topsoil (first 15 cm) as the main layer for water supply of natural grasses. Soils below canopies registered longer and more intense water deficits than those located in grasslands. This was reflected in biomass growth, given that when growing conditions were dry, pasture yield decreased more than 40% in grasslands and more than 50% below tree canopies. The studied ecosystems occupy millions of hectares in Spain and Portugal and present a canopy cover up to 40%. If dry episodes become more frequent in the present century due to climate change, important surface, especially under trees, could become drier, less productive, and therefore more prone to land degradation.

La humedad del suelo tiene una influencia directa en la producción de biomasa, la seguridad alimentaria y el ecosistema. funcionando, por lo que la gestión de recursos en entornos con escasez de agua podría ser mejoraría si se comprendieran plenamente las retroalimentaciones entre el agua y la vegetación. Este estudio Intenta definir la sensibilidad de los pastos anuales bajo la influencia de diferentes tipos de vegetación. cubre la disponibilidad de agua en el suelo durante dos estaciones de crecimiento contrastantes, seca y húmedo. Por esta razón, el contenido de agua del suelo fue monitoreado continuamente durante dos años hidrológicos utilizando sensores de capacitancia, que se recolectaron en la humedad del suelo. estaciones ubicadas en pastizales abiertos y debajo de las copas de los árboles. Crecimiento de pastos se registró mediante mediciones de su altura y cortes de biomasa. El estudio se realizó en tres fincas privadas ubicadas en ecosistemas tipo sabana de España (dehesa) con Clima mediterráneo. Los resultados resaltaron la importancia de la capa superficial del suelo (primeros 15 cm) como capa principal para el suministro de agua de pastos naturales. Suelos bajo marquesinas registrados déficits hídricos más prolongados e intensos que los localizados en pastizales. Esto era reflejado en el crecimiento de la biomasa, dado que cuando las condiciones de crecimiento eran secas, los pastos el rendimiento disminuyó más del 40% en los pastizales y más del 50% debajo de las copas de los árboles. Los ecosistemas estudiados ocupan millones de hectáreas en España y Portugal y presentan una cobertura del dosel hasta un 40%. Si los episodios secos se vuelven más frecuentes en el presente siglo Debido al cambio climático, superficies importantes, especialmente debajo de los árboles, podrían volverse más secas. menos productivos y, por lo tanto, más propensos a la degradación de la tierra.