The decline of cork oak woodlands: biotic and abiotic interactions in Portuguese montados

Abstract

O sobreiro (Quercus suber L.) é uma espécie arbórea perenifólia cuja distribuição mundial se restringe à parte ocidental da bacia mediterrânica. Os maiores bosques de sobreiro encontram-se no Sul de Portugal onde são conhecidos como montados. Este ecossistema mediterrânico tem a aparência característica de uma savana, que é o resultado de longas dinâmicas ecológicas e de uso do território que moldaram a paisagem. Em alguns casos, a sobreexploração destes territórios causou a degradação do solo e a ausência de regeneração natural de sobreiro que estão a pôr em risco a conservação deste ecosistema de elevada importância ecológica e económica. Nesta tese foram estudados os factores envolvidos no declínio do montado, em particular aqueles que podem ter um efeito na regeneração de sobreiro atendendo especialmente às prácticas de gestão. A avaliação inicial das dinâmicas nutricionais do sobreiro demonstrou que a quantidade de folhas caídas é idêntica em diferentes usos de solo, existe uma lenta taxa de decomposição em solos expostos (ausência de arbustos), e a qualidade da folhada apresenta diferenças entre usos de solo. Estes parâmetros têm provavelmente um efeito nas dinâmicas da microfauna do solo e consequente libertação de nutrientes. As comunidades de nemátodes do solo foram então estudadas para testar diferenças entre usos de solo. A composição de nemátodes foi um bom predictor de alterações no processo de decomposição nas cadeias tróficas do solo e na sucessão de plantas no montado, no entanto as variações temporais exerceram uma maior influência nos resultados que os usos de solo. Adicionalmente, o grupo de nemátodes parasitas de plantas foi muito abundante no solo mas não foram registados em raízes de plântulas de sobreiro, e daí não são provavelmente uma limitação à regeneração de sobreiro. A ausência de regeneração em populações de sobreiro é a maior ameaça ao futuro do montado e, no terceiro capítulo desta tese, os factores mais importantes que limitam o sobreiro durante as fases iniciais de regeneração foram identificados e relacionados com as práticas de gestão. A temperatura e a humidade relativa regulou a emergência e a sobrevivência das plântulas, e plântulas que emergiram mais cedo demonstraram maior tolerância à seca e capacidade de rebentar. Bolotas maiores e maior cobertura de plantas beneficiaram significativamente a emergência, sobrevivência e rebentação das plântulas, sugerindo que a preservação de um estrato arbustivo e a reflorestação por sementeira directa podem ser estratégias importantes para suplantar a ausência de regeneração nos montados a curto prazo. De modo a suportar estas conclusões, foi desenvolvido um Modelo de Dinâmicas de Sistema para recriar as prácticas de gestão associadas ao montado de sobro e os principais factores ambientais que influenciam este ecossistema, i.e. germinação de bolotas, competição, fogo, seca, danos por gado, remoção de arbustos, e morte de árvores. As previsões do modelo confirmaram que a sustentabilidade deste ecossistema pode ser garantida se a quantidade e qualidade de gado forem limitadas e o período entre sucessivas limpezas do estrato arbustivo for alargado. Esta tese apresenta evidências de que o futuro do montado de sobro está bastante ameaçado enquanto práticas de gestão inadequadas forem comuns.

Cork oak (Quercus suber L.) is an evergreen tree species restricted to the western Mediterranean basin. The largest cork oak woodlands are found in southern Portugal where they are known as montados. This Mediterranean ecosystem has a distinctive patchy appearance, which is the result of long-term ecological and land use dynamics that have shaped the landscape. In some cases, overexploitation of the land has led to soil degradation and lack of cork oak natural regeneration which is putting at risk the conservation of this ecosystem. This thesis studied the factors implicated in the decline of the montado, most particularly those which can have an effect on cork oak regeneration paying special attention to management. The initial evaluation of cork oak nutritional dynamics showed that the amount of leaf fall was identical in different land uses, there was a delayed decomposition rate in exposed soils (shrubs absent), and litter quality varied according to land use, which probably had an effect in soil microbial dynamics and in resultant nutrient release. Soil nematode communities were thus studied in order to test for differences among land uses. Nematode composition was a good predictor of changes in decomposition in the soil food web and plant succession in the montado, however temporal variations had a greater influence on results rather than land uses. Additionally, plant-parasitic nematodes were highly abundant in the soil but were not found in roots of cork oak seedlings, and therefore are not likely a limitation to cork oak regeneration. The lack of regeneration in cork oak populations severely affects the future of the montado, and on the third chapter of this thesis the most important limitations to cork oak during the early stages of regeneration (seedling emergence and survival to the first summer) were identified and related to management practices. Temperature and relative humidity regulated seedlings emergence and survival, and early-emerging seedlings showed higher drought tolerance and resprouting ability. Bigger acorns and higher plant cover significantly assisted emergence, survival and resprouting of seedlings, putting forward the preservation of the shrub layer and the reforestation by direct sowing as important strategies to overcome the lack of cork oak regeneration in montados in the short-term. To better support these conclusions, a System Dynamics Model was developed to recreate the management practices associated with cork oak montado and the main environmental factors influencing this ecosystem, i.e. acorn germination, competition, fire, drought, livestock damage, shrub clearing, and cork oak death. Model predictions confirmed that the long-term sustainability of this ecosystem seems to be guaranteed if we limit the quantity and quality of livestock and if we extend the shrub clearing period. This thesis presents evidence that the future of the cork oak montado is severely threatened while inadequate management practices are common.