PARENT SESSION
Poster Session 3 / Sesion Carteles 3: Production Systems / Sistemas de Produccion
Thursday, January 12 / Jueves, 12 de Enero, 6:00 - 7:30 pm, Salon Yucatan, Lobby Level, Fiesta Americana

Water source partitioning among Mexican native trees growing on shallow karst soils in a seasonally dry tropical climate.

Estrada Medina, Hector^{*,1, 2}, Querejeta, Ignacio³, Alen, Michaell¹, Jimenez-Osornio, Juan ², Ruenes, Maria², ¹ University of California-Riverside, Riverside, CA, USA² Universidad Autónoma de Yucatán, Merida, Yucatan, Mexico³ Departamento de Conservación de Suelos y Aguas, Espinardo, Murcia, Espana

ABSTRACT- The sources of moisture used by woody vegetation growing on karst soils in dry tropical regions are little known. In northern Yucatan (Mexico), trees withstand 4-6 months of annual drought in spite of the small water storage capacity of the shallow karst soil. We hypothesized that adult evergreen trees tap the aquifer for reliable supply of water during the dry season. The naturally occurring concentration gradients in oxygen and hydrogen stable isotopes in soil, bedrock, groundwater and plant stem water were used to determine the sources of moisture used by native evergreen and drought-deciduous tree species. While the trees studied grew over a permanent water table (9-20m depth), pit excavation showed that roots were largely Restricted to the upper 2m of the soil/bedrock profile. At the peak of the dry season, the 18O signatures of potential water sources for the vegetation ranged from 4.1‰ in topsoil to −4.3‰ in groundwater. The oxygen isotope composition of tree stem water ranged from −2.8‰ in Talisia olivaeformis to 8.5‰ in Cedrela odorata, demonstrating vertical partitioning of water sources among tree species. Stem water 18O values were significantly different from that of groundwater for all the tree species investigated. Plant water samples plotted to the right of the meteoric water line, indicating utilization of moisture sources subject to evaporative isotopic enrichment. Foliar 13C in adult trees varied widely among species, ranging from −25.3‰ in Enterolobium cyclocarpum to −28.7‰ in Talisia olivaeformis. Contrary to expectations, data suggest that native trees growing on shallow karst soils in northern Yucatan use little or no groundwater and depend mostly on water stored within the upper 2-3m of the soil/bedrock profile. Moisture storage in subsurface soil-filled cavities and in the porous limestone bedrock is apparently enough for sustaining even adult evergreen trees throughout the pronounced dry season. These results are relevant to the design and management of agroforestry systems and water balance studies in Yucatan.

SPANISH ABSTRACT- Las fuentes de agua utilizadas por la vegetación arbórea que crecen sobre suelos kársticos en el trópico seco son poco conocidas. En el norte de Yucatán, México, la vegetación, que crece sobre suelos calizos y someros de baja capacidad de retención de agua, soporta de 4 a 6 meses de sequía anual. Se hipotetizó que las especies arbóreas perenifolias eran capaces de tomar agua del manto freático (entre 9-20m)durante la época seca. Para determinar las fuentes de humedad de especies arbóreas seleccionadas, se aprovechó la variabilidad natural en las concentraciones de isótopos estables de oxígeno e hidrógeno del agua del suelo, roca madre, manto freático y tejido leñoso vegetal. La mayor abundancia radicular se encontró en los primeros dos metros del perfil suelo-roca. Durante el pico de la época seca, las fuentes potenciales de agua para la vegetación mostraron valores de O18 entre 4.1‰ en el suelo superficial y −4.3 ‰ en el agua del manto freático. La composición isotópica de oxígeno del agua del tejido leñoso de las especies estudiadas varió de −2.8 ‰ en Talisia olivaeformis a 8.5 ‰ en Cedrela odorata, indicando segregación vertical en las fuentes de agua utilizadas. Los valores de 18O del agua de los tallos fueron significativamente diferentes de los del manto freático para todas las especies estudiadas. Los valores isotópicos de H y O del agua del tejido leñoso en todas las especies mostraron una desviación a la derecha de la línea de agua meteórica, indicando enriquecimiento isotópico evaporativo. Los valores de 13C foliar variaron ampliamente entre especies, desde −25.3‰ en Enterolobium cyclocarpum hasta −28.7 ‰ en Talisia olivaeformis. Los datos sugieren que las especies arbóreas estudiadas usan poca o nada de agua del manto freático y dependen principalmente del agua almacenada dentro de los primeros 2-3m del perfil de suelo/roca. El agua que se almacena en cavidades subsuperficiales donde el suelo lixiviado se acumula y, en los poros de algunos tipos de roca caliza, es aparentemente suficiente para satisfacer las necesidades de las especies arbóreas perenifolias durante la época de sequía. Estos resultados son relevantes para el diseño de sistemas agroforestales así como en estudios sobre el balance hídrico en Yucatán.