Absorción foliar de agua en especies de ecosistemas áridos.

Abstract

La absorción foliar de agua ha recibido considerable atención en los últimos años, pero los estudios han sido más focalizados sobre los ecosistemas boscosos tropicales y templados y menos sobre los áridos/semiáridos. En estos ecosistemas, como la estepa patagónica, las precipitaciones son escasas y ocurren en forma de pequeños eventos tal que la cantidad de agua que precipita no es siempre accesible a las raíces. Sin embargo, el agua depositada sobre las hojas, ya sea de eventos de lluvia o por formación de rocío, podría subsidiar los requerimientos hídricos de las plantas, particularmente durante el periodo de mayores temperaturas y déficit hídrico. El objetivo general de este estudio fue evaluar la capacidad de especies vegetales de la estepa patagónica de aprovechar los pulsos de lluvia o formación de rocio a traves de la absorción foliar y analizar su relación con características hídricas e hidráulicas y el intercambio gaseoso. Se analizó, además, la plasticidad fenotípica de la absorción foliar al aumento y a la disminución experimental en la disponibilidad de agua edáfica. El estudio abarcó determinaciones en condiciones de campo, experimentos manipulativos a campo y en laboratorio, y la aplicación de distintas técnicas ecofisiológicas y ecohidrológicas en 8 especies (6 arbustivas y 2 herbáceas) con diferentes profundidades de raíces y, por lo tanto, diferentes estrategias para la captura de agua. En las estepas patagónicas del SO de Chubut, Argentina, el 48% de las precipitaciones ocurren en pulsos menores a 1mm y el 40% en pulsos entre 1 y 5 mm. Más el 50% del agua precipitada en eventos pequeños es interceptada por el canopeo. Los eventos de formación de rocio tambien son frecuentes en primavera y verano. El tiempo que las hojas permancen mojadas luego de cada evento varía entre 3 h (rocio) a 4,5 h (lluvia).Todas las especies analizadas exhibieron absorción foliar de agua, variando de acuerdo a la profundidad del sistema radical y de la estación, mayor en las especies con raíces superficiales y en verano. Si bien la cantidad de agua absorbida a través de las hojas no fue de gran magnitud (0,04 mmol m-2 s-1 a 0,75 mmol m-2 s-1) su efecto fue significativo para el balance hídrico y la tasa de transpiración. El incremento del potencial hídrico de las hojas debido a la absorción foliar dependió de la elasticidad del tejido, siendo mayor en las especies con paredes celulares más rígidas. Las especies con mayor capacidad de absorción foliar fueron aquellas con mayor tasa de transpiración en primavera y verano. Las superfices de las hojas de todas las especies fueron clasificadas como muy humectables y con extrema capacidad de retención de gotas de agua lo cual favorece el aprovechamiento de los eventos de mojado de las hojas. En un experimento de irrigación a largo plazo y en uno de sequía a corto plazo se observó que la absorción foliar es una característica plástica. Bajo condiciones más secas las especies de la estepa patagonica hacen un uso mas conservativo del agua, disminuyendo la transpiración, aumentando la absorción foliar y la eficiencia de uso de agua. Los resultados sugieren la reconsideración del agua interceptada por la vegetación como agua perdida del ecosistema. El estudio demuestra la importancia de los pequeños pulsos de lluvia y formación de rocío para las plantas en el mantenimiento de un balance hídrico adecuado para el intercambio gaseoso durante los periodos de menor disponibilidad de agua en el suelo. Teniendo en cuenta los escenarios climáticos para las estepas patagónicas, las especies resistirían el aumento de la sequía incrementando la capacidad de aprovechamiento de los pulsos de lluvia.

Foliar water uptake has received increasing attention in the last decades. However, the interes for this mechanism was more focused on tropical and temperate forests than on arid and semiarid ecosystems. In these ecosystems, like Patagonian steppe, precipitations are scarce and occur in small and erratic pulses which not always increase the soil moisture close to roots. Intercepted water by leaf surface from rainfall pulses or deposited by dew formation can subsidize plant water demand, particularly during the seasons with higher water deficit. The main objective of this study was to evaluate the capacity of species of patagonian steppe to take advantage of rainfall pulses and dew through foliar water uptake and their relationships with water relations, hydraulic traits and gas exchange. In addition, phenotypic plasticity in morphological and functional traits to irrigation and water deficit treatments was analized. This study included determinations under field and laboratory conditions and the application of ecophysiological and ecohydrological methods. Eight species (six shrubby and two grasses) were selected. The especies explore different soil layers with different soil moisture. In the Patagonian steppe, of NW of Chubut Province, Argentina, 48% of precipitations occur in pulses < 1mm and 40% in pulses between 1 and 5 mm. Plant canopy water interception of small rainfall pulses is higher tan 50%. Dew formation is also frequent in spring and summer. Leaf wetness period varies between 3 h (dew) to 4,5 h (rainfall). All study species exhibited foliar water uptake, but the magnitude depended on rooting depht and season (higher in species with shallow roots and during summer). Despite the amount of water absorbed from leaf surface was relatively small (0.04 mmol m-2 s-1 a 0.75 mmol m-2 s-1), it had a significant effect on water balance and transpiration rate. The improvement of leaf water potential as result of foliar water uptake depended on tissue elasticity, with higher positive effect in species with more rigid cell wall. Species with higher foliar water uptake had higher transpiration rates during spring and summer. Leaf surface of all study species were classified as wettables and with large capacity to retain water drops, which favor the foliar water uptake. Experimental manipulation of soil water content indicated that foliar water uptake is a plastic trait. Under drought conditions species of Patagonian steppe have a more conservative strategy, by decreasing transpiration and increasing foliar water uptake and water use efficiency. The results of this study suggest the reconsideration of rainfall interception as water lost of the ecosystem. This study demonstrates the importance of small rainfall pulses and dew in plants of arid ecosystems to maintain the water balance and gas exchange during periods with low soil water availability. Taking into account the climatic scenaries for Patagonian Region, species would to cope with increasing drought by increasing foliar water uptake during rainfall events.