How vegetation, soils, and precipitation control passive and dynamic storage change in high–elevation tropical catchments?

Comprender como las cuencas de montaña tropicales almacenan y liberan agua es crucial para el manejo de recursos hídricos en las poblaciones aledañas. Sin embargo, a pesar de que la investigación en ecosistemas andinos se ha enfocado en la generación de escorrentía, todavía existe un vacío de conocimiento en el almacenamiento hídrico de las cuencas. Consecuentemente, este estudio se enfoca en la investigación del almacenamiento hídrico y los factores que controlan su variabilidad espacial en siete cuencas de páramo (0.2-7.53 km2) ubicadas en el sur del Ecuador. Para esto se utilizaron datos hidrometeorológicos, de isótopos estables, y propiedades hidrofísicas de suelos recolectadas durante Noviembre 2011-Octubre 2014 para estimar el almacenamiento pasivo (PasS) y dinámico (DynS). También se analizó las relaciones entre estos almacenamientos y variables hidrométricas usando regresión lineal. El PasS y DynS de las cuencas fueron de 313-617 mm y 29-35 mm, respectivamente. El PasS incrementa al aumentar la proporción de Histosoles en la cuenca, y el DynS incrementa al aumentar la intensidad de la precipitación. Además, las estimaciones de PasS usando distintas metodologías concuerdan. Juntos estos resultados evidencian: 1) solo del 6-10% del almacenamiento mezclado de la cuenca (DynS/PasS) está hidrológicamente activo en el balance hídrico, 2) la importancia de los Histosoles al aprovisionar el PasS, y 3) la influencia del ingreso constante de precipitación de baja intensidad en mantener la recarga de los Histosoles, y así, el suministro de agua anual en las cuencas de páramo. Estos hallazgos son clave para mejorar el manejo de recursos hídricos.Understanding how tropical montane catchments store and release water is crucial for water resource management at surrounding elevations and downstream populations. Nevertheless, although research in montane tropical ecosystems has focused on streamflow generation, a lack of knowledge regarding catchments’ water storage remains. Consequently, this study focuses on the investigation of catchment storage and the factors controlling its spatial variability in seven páramo catchments (0.20–7.53 km2) located in south Ecuador. We used a hydrometeorological, water stable isotopic, and soils’ hydrophysical properties dataset collected during Nov 2011–October 2014 to estimate catchments’ passive (PasS) and dynamic (DynS) storages. We also investigated relations between these storages and landscape and hydrometric variables using linear regression analysis. The catchments’ PasS and DynS were 313–617 mm and 29–35 mm, respectively. Catchments’ PasS increased as their areal proportion of wetlands (Histosol soils) increased, and their DynS increased as the intensity of precipitation increased. Results also showed that PasS estimations using different methodologies were in agreement. Altogether, results evidence: 1) that only 6–10% of the catchments’ mixing storage (DynS/PasS) is hydrologically active in their water balance, 2) the importance of wetlands for the provisioning of the catchments’ PasS, and 3) the influence of the constant input of low intensity precipitation to sustain the wetlands recharge, and thus, the year–round water supply of páramo catchments. Findings that are crucial towards improvement of soil, vegetation, and water resources management in the páramo and other environments where the presence of peaty–like soils dominates.Magíster en EcohidrologíaCuenc