Resumen de The influence of Mediterranean riparian forests on stream nitrogen dynamics: a review from a catchment perspective

Anna Lupon Navazo, Francesc Sabater Comas, Susana Bernal Berenguer

• español

  Las zonas de ribera son filtros naturales de nitrógeno (N) y disminuyen substancialmente los aportes terrestres de N que llegan a los ríos. Sin embargo, entender cómo las riberas regulan el exporte de N a escala de cuenca es aún un reto porque extrapolar los estudios de parcela a escala de cuenca es difícil, así como también lo es discernir la contribución de los procesos que ocurren en las cabeceras, riberas, y en los propios ríos en la química del agua. En esta revisión, se resumen distintos estudios que examinan los procesos hidrológicos y biogeoquímicos mediante los cuales los bosques de ribera mediterráneos regulan el exporte de agua y N aguas abajo. La revisión se centra en las zonas mediterráneas, ya que su marcada estacionalidad climática permite discernir la estrecha relación entre el clima, la hidrología de la ribera y las exportaciones de N. Los estudios analizados muestran que los suelos ribereños pueden ser puntos calientes de mineralización y nitrificación dentro de las cuencas mediterráneas gracias a las condicionas relativamente húmedas del suelo y a la hojarasca enriquecida en N. Tasas de nitrificación extremadamente altas suceden puntualmente (i.e. momentos calientes) e incrementan las exportaciones de N; sugiriendo que los suelos ribereños son fuentes de N para los ríos. Además, los árboles ribereños contribuyen a la disminución del nivel freático durante el periodo vegetativo y promueven el movimiento de agua del río hacia la ribera. Durante épocas de alta retención hidrológica, el exporte de agua disminuye y su señal química depende principalmente de los procesos biogeoquímicos fluviales. El dosel ribereño también puede afectar al exporte de N aguas abajo, ya que controla las entradas de luz y hojarasca. En primavera, la asimilación fotoautotrófica de N aumenta justo antes de que las hojas broten, mientras que los aportes de hojarasca pueden incentivar los procesos de mineralización en verano y otoño. Finalmente, la influencia de las riberas mediterráneas sobre la hidrología y biogeoquímica del río incrementa a lo largo del río y modula el exporte de N a escala de cuenca. En conjunto, los resultados de esta revisión cuestionan la idea de que los ecosistemas de ribera mediterráneos son filtros eficientes de N; y ponen de manifiesto la importancia de integrar el funcionamiento de los bosques de cabecera, las zonas de ribera y los ríos para avanzar en el conocimiento sobre la hidrología y biogeoquímica a escala de cuenca.

• English

  Riparian zones are considered natural filters of nitrogen (N) within catchments because they can substantially diminish the exports of N from terrestrial to aquatic ecosystems. However, understanding the influence of riparian zones on regulating N exports at the catchment scale still remains a big challenge in ecology, mainly because upscaling plot scale results is difficult, as it is disentangling the effects of riparian, upland, and in-stream processes on stream water chemistry. In this review, we summarize previous studies examining key hydrological and biogeochemical processes by which Mediterranean riparian zones regulate catchment water and N exports. We focus on Mediterranean regions because they experience a marked climatic seasonality that facilitates disentangling the close link between climate, riparian hydrology, and stream N exports. We show that Mediterranean riparian soils can be hot spots of N mineralization and nitrification within catchments given their relatively moist conditions and large stocks of N-rich leaf litter. Extremely large nitrification rates can occur during short-time periods (i.e. hot moments) and lead to increases in stream N loads, suggesting that riparian soils can be a potential source of N to adjacent aquatic systems. Moreover, riparian trees can contribute to decrease riparian groundwater level during the vegetative period, and promote reverse fluxes from the stream to the riparian zone. During periods of high hydrological retention, stream water exports to downstream ecosystem decrease, while stream water chemistry is mostly determined by in-stream processes. Riparian tree phenology can also affect catchment N exports by shaping the temporal pattern of both light and litter inputs into the stream. In spring, light enhances in-stream photoautotrophic N uptake before riparian leaf-out, while riparian leaf litter inputs promote in-stream N mineralization in summer and fall. Finally, we illustrate that the impact of Mediterranean riparian zones on stream hydrology and biogeochemistry increases along the stream continuum, and can ultimately influence catchment N exports to downstream ecosystems. Overall, findings gathered in this review question the well-established idea that riparian zones are efficient N buffers, at least for Mediterranean regions, and stress that an integrated view of upland, riparian, and stream ecosystems is essential for advancing our understanding of catchment hydrology and biogeochemistry.