A comparative study on the effect of a eucalyptus and a mixed acacia-eucalyptus plantation on the water balance of a small Ecuadorian Andes catchment

This study examines the elements of the water balance of a small catchment near Riobamba in the Ecuadorian Andes, where Eucalyptus Globulus was introduced in 1865. The study location is a 30-ha eucalyptus plantation into which 0.35-ha of acacias –Acacia Macracantha- were planted in 2003. A primary forest located 20km away at the same altitude was also studied for comparison purposes. The infiltration rates, moisture content and organic matter content were significantly lower in the eucalyptus forest, larger in the acacia patch and vastly superior in the primary forest. Higher evaporation rates were encountered in the eucalyptus forest due to (i) the poor canopy cover provided by eucalyptus and (ii) to their allelopathy, which results in bare soils, further desiccation and a loss in organic matter. This in turn negatively affects infiltration rates, moisture content and soil structural stability. A 1-D, 3-layer model was developed using the data from field experiments to simulate the water balance of the eucalyptus and mixed acacia-eucalyptus plantations. The model results indicate that while transpiration is be 15% higher in the mixed plantation, the evaporation, decreased by 43%, allows for the groundwater recharge to be multiplied by 4. The models suggest that adding acacias to eucalyptus monocultures could lead to a more efficient use of water in dry areas. It would also improve groundwater recharge and thus would have a positive impact on the water balance of the region.L'eucalyptus, originaire d'Australie, est une espèce d'arbre largement cultivée à travers le monde pour la construction, l'industrie du papier et comme combustible pour usage domestique. Sa croissance rapide en a fait une espèce très populaire parmi les pays en voie de développement, mais ses impacts négatifs sur l'environnement, notamment sa forte consommation d'eau et son allélopathie, l'ont mis au centre d'une controverse (Calder et al., 1997; del Moral & Muller, 1970; Kholi & Singh, 1991; Scott & Prinsloo, 2008). Récemment, certaines études portant sur l'ajout d'acacias à des monocultures d'eucalyptus ont montré que cette combinaison permettait une utilisation plus efficiente des ressources en eaux et que les propriétés physiques du sol étaient améliorées (Forrester et al., 2006; Forrester et al., 2010). Cette étude porte sur les éléments de la balance hydrique de deux types de plantations : l'une composée d'eucalyptus et l'autre composée d'eucalyptus et d'acacias, dans laquelle les acacias ont été plantés en 2003. Le lieu d'étude est situé près de Riobamba dans les Andes Équatoriennes, où l'Eucalyptus globulus a été introduit en 1865. Une forêt primaire située à 20km de là à la même altitude a aussi été étudiée pour des fins de comparaison. La vitesse d'infiltration, la conteneur en eau et en matière organique étaient faibles pour le sol de la plantation d'eucalyptus, un peu meilleures dans la biculture d'acacias et eucalyptus, et largement supérieure dans la forêt primaire. L'élévation du taux d'évaporation dans la forêt d'eucalyptus a été attribué à sa canopée plus sporadique et à son allélopathie, qui entraine des sols dénués de végétation. La perte de matière organique entraine à son tour des taux d'infiltrations et de conteneur en eau plus bas, et contribue à l'érosion des sols. Un modèle 1-D de 3 couches de la balance hydrique a montré que, au cours de l'année, bien que la biculture d'acacias et eucalyptus menait à une augmentation de 15% en transpiration par rapport à la monoculture d'eucalyptus, les pertes en évaporation diminuaient de 43% et le volume d'eau infiltrée était multipliée par 4. Ceci implique que l'ajout d'acacias dans les monocultures d'eucalyptus pourrait contribuer à une meilleure utilisation de l'eau dans les zones arides à semi-arides des Andes, en limitant les pertes dues à l'évaporation. Les recharges en eaux souterraines pourraient être augmentées, ce qui aurait un impact positif sur la balance hydrique de la région