Individual plant and population biomass of dominant shrubs in Patagonian grazed fields

Abstract

Estimating aboveground biomass of vegetation is essential for population, community and ecosystem studies. In systems dominated or co-dominated by woody species, biomass estimation is difficult, and rapid and non-destructive methods are needed. In this study, we describe biomass distribution in different components (i.e., wood, leaves) and how this changes with shrub size for the three dominant species of shrubs in the Occidental District of the Patagonian steppe. We also describe the population size structure of the three species in grazed fields and estimate their contribution to total abundance and biomass through a non-destructive method. We developed allometric equations to estimate aboveground biomass components of individual shrubs from structural descriptors (i.e., diameter and height of the crown), sampling individual plants of different sizes. The variable that best predicted biomass of the three species was the sum of the height and the average diameter of the crown (calculated with the largest diameter and its perpendicular). Allometric models for each species explained more than 83% of the variability of individual aboveground biomass. At the individual level, species had different proportions of wood, leaves and specific wood weight. Increasing shrub size was accompanied by changes in the proportion of leaves to wood, and in some cases, the percentage of dead crown. At the population level, the three species differed in size distribution in moderately grazed fields. Development of allometric models from a population perspective is important to study demographic processes that drive community and ecosystem responses to environmental and land-use changes.

La estimación de la biomasa aérea de la vegetación es clave para llevar a cabo estudios de Ecología de Poblaciones, de Comunidades y de Ecosistemas. En sistemas dominados o codominados por leñosas, esta estimación es dificultosa, y es importante contar con métodos rápidos y no destructivos. En este estudio describimos cómo se distribuye la biomasa aérea en distintos componentes (i.e., leño, hojas) y cómo cambia con el tamaño de arbusto para las tres especies dominantes de arbustos del Distrito Occidental de la estepa Patagónica. Además, describimos la estructura poblacional de tamaños de las tres especies en campos pastoreados y estimamos su contribución a la abundancia y la biomasa total a través de un método no destructivo. Desarrollamos ecuaciones alométricas para estimar la biomasa de los componentes aéreos de los individuos de arbustos a partir de descriptores estructurales (i.e., diámetros y altura de la copa). La variable que mejor predijo la biomasa aérea en las tres especies de arbustos fue la suma de la altura y el diámetro promedio (entre el diámetro mayor y el perpendicular) de la copa. Los modelos alométricos explicaron para cada especie más de 83% de la variabilidad de la biomasa aérea individual. En el nivel de individuo, las especies tuvieron distinta proporción de leño, hojas y distinto peso específico del leño. El aumento del tamaño individual de los arbustos fue acompañado por cambios en las proporciones de hojas/leño y en algunos casos por el porcentaje de copa muerta. En el nivel de población, las tres especies difirieron en la distribución de tamaños en pastizales pastoreados. La perspectiva poblacional utilizada para el desarrollo de los modelos alométricos es clave para estudiar los procesos demográficos que explican las respuestas de las comunidades y los ecosistemas áridos a los principales cambios ambientales y de uso.