Degradación de hojarasca y aporte de nutrientes del manglar en la Laguna Mecoacán, Golfo de México / Leaf litter degradation and nutrient supply in the mangroves of Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico

Resumen Los manglares son ecosistemas de importante productividad primaria, donde se establece un flujo de energía (nutrientes) con zonas adyacentes y su ambiente acuático, impulsado principalmente por los procesos de degradación. El objetivo del estudio fue estimar el coeficiente de degradación diario (k) de hoja de mangle por medio de bolsas de degradación, en relación con los factores físico químicos del suelo y el aporte de nutrientes (fósforo y nitrógeno) en sedimento del manglar de la Laguna Mecoacán, Golfo de México. El coeficiente de degradación se estimó por medio de bolsas de degradación de hojarasca en seis sitios de monitoreo mensual. Se identificó una rápida degradación durante el primer mes de hasta 51 % en Avicennia germinans (L.) Stearn asociado a procesos de lixiviación por condiciones de inundación. La degradación (k) de Rhizophora mangle L. (k= 0.0052 ± 0.0002) (F= 12.2 p<0.05 n= 216) y Laguncularia racemosa (L.) Gaertn (k= 0.005 ± 0.0003) (F= 3.7 p= 0.02 n= 108) difieren significativamente de A. germinans (k= 0.009 ± 0.0003) (F= 1.2 p= 0.02 n= 216). En relación al T50 de R. mangle y L. racemosa presentaron mayor tiempo de degradación (133 y 138 días respectivamente) comparado con A. germinans (74 días). Se registró una correlación significativa entre la materia orgánica y la humedad del suelo con la constante de descomposición de A. germinans (r= 0.65 p< 0.05 y r= 0.55 p< 0.05 respectivamente). El más alto contenido de nitrógeno total se dio en Pajaral (2 683 mg.Kg) y presentó alta correlación con el contenido de materia orgánica (r= 0.9 p= 0.03); en relación al fósforo total, el nivel más alto se presentó en Boca (2 031 mg.Kg) correlacionado de forma negativa con el pH (r= -0.61 p< 0.05). En conclusión, las diferencias en la velocidad de degradación de las hojas de mangle dependen de la especie (composición foliar), tiempo de exposición o inmersión en agua (patrón de inundación) y heterogeneidad del sedimento (i.e., textura, pH, contenido de humedad y densidad aparente).

Abstract Mangroves are ecosystems with a high primary productivity that is mainly driven mainly by degradation processes. Energy (nutrients) flows from mangroves toward adjacent zones and the surrounding aquatic environment. The objective of the present study was to estimate the daily degradation coefficient (k) of mangrove leaves in relation to physical-chemical soil factors and in situ nutrient supply (phosphorus and nitrogen) in Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico. Leaf litter degradation bags were placed at six monthly monitoring sites to evaluate degradation and to calculate the corresponding degradation coefficients. A rapid degradation of up to 51 % was observed for Avicennia germinans (L.) Stearn during the first month in association with leaching resulting from flood conditions. The degradation of Rhizophora mangle (L.) (k= 0.0052±0.0002) (F= 12.2 p< 0.05 n= 216) and Laguncularia racemosa (L.) Gaertn (k= 0.005±0.0003) (F= 3.7 p= 0.2 n= 108), differed significantly from that of A. germinans (k= 0.009 ± 0.0003) (F= 1.2 p= 0.2 n= 216) did not present significant differences. To reach T50 degradation, R. mangle and L. racemosa required more time (133 and 138 days, respectively) than A. germinans (74 days). Organic matter and soil humidity were significantly correlated with the decay constant of A. germinans (r= 0.65 p< 0.05 and r= 0.55 p< 0.05, respectively). Total nitrogen content was highest in the Pajaral site (2 683 mg.kg) and was also highly correlated with organic matter content (r= 0.9 p= 0.003). Total phosphorus content was highest in the Boca site (2 031 mg.kg) and was also negatively correlated with pH (r= -0.61 p= 0.004). In conclusion, differences in the rate of mangrove leaf degradation depend on the involved species (leaf composition), time of exposure or immersion in water (flooding patterns) and sediment heterogeneity (i.e., texture, pH, humidity content and bulk density). Rev. Biol. Trop. 66(2): 892-907. Epub 2018 June 01.

Atributos estructurales, productividad (hojarasca) y fenología del manglar en la Laguna Mecoacán, Golfo de México / Structural attributes, productivity (leaf litter) and mangrove phenology in Mecoacán Lagoon, Gulf of Mexico

Resumen Los manglares se distribuyen a lo largo de gradientes topográficos en zonas costeras, donde las variaciones en salinidad y períodos de inundación influyen en la composición y productividad primaria. En este estudio se evaluaron los atributos estructurales y producción de hojarasca de los manglares de la Laguna Mecoacán, Golfo de México. En seis sitios de monitoreo se determinó durante la segunda semana de julio 2014, la composición florística, el diámetro a la altura del pecho (DAP), altura, densidad del mangle adulto, juveniles, reclutas y plántulas. Además, se calcularon el área basal, índice de valor de importancia (IVI) y cobertura. Se tomaron muestras mensuales (noviembre 2014 a octubre 2015) de producción de hojarasca de las especies de mangle mediante trampas de captura, mientras que los parámetros físico-químicos de agua superficial, intersticial y subterránea fueron determinados mediante piezómetros. Los sitios de estudio en la Laguna Mecoacan se clasificaron en dos tipos fisonómicos: Borde (Boca, Aspoquero, Arrastradero y Pajaral) y cuenca (Cerros y Mojarrero). La densidad promedio del manglar fue de 2 870 árboles. ha-1. El área basal más alta se encontró en Pajaral (41.7 m-2. ha). Avicennia germinans (L.) Stearn presentó los valores más altos de IVI en todos los sitios. Se registró una cobertura media de 17.5 m2. Las especies mostraron zonación con los niveles de salinidad de agua intersticial; A. germinans con mayor densidad en áreas de alta salinidad (hipersalinas), mientras Laguncularia racemosa (L.) Gaertn y Rhizophora mangle L. en áreas de menor salinidad. La producción de hojarasca fue de 5.15 ton. ha-1. año-1, mostró una correlación positiva con la precipitación y alta correlación negativa con los niveles de salinidad y ORP intersticial y subterránea. Los resultados indican que la variabilidad en la composición, la estructura y la producción de hojarasca en la Laguna Mecoacán está determinada localmente por la capacidad de adaptación a las condiciones ambientales (precipitación, salinidad, potencial redox) de las especies presentes. Se recomienda establecer los sitios como parcelas permanentes de monitoreo y estimar la biomasa en pie y debajo del suelo para entender mejor la dinámica de nutrientes como una de las principales fuentes de energía in situ y exportado a zonas adyacentes.

Abstract Mangrove forests are distributed along the topographical gradients of coastal areas, where variations in salinity and flooding influence the composition and primary production of these forests. This study evaluated the structural attributes and production of leaf litter of mangrove species in Mecoacán Lagoon. We established six monitoring sites and studied the floristic composition, diameter at breast height (DBH), and density of adult, juvenile and recruited trees, as well as seedling density; additionally, the basal area, importance value index (IVI), and coverage were also calculated. Monthly samples (from November 2014 to October 2015) of the leaf litter production of different mangrove species, were collected using litter traps, and the physicalchemical parameters of surface, interstitial, and subterranean water were determined using piezometers. The study sites were classified into two physiognomic types: fringe (Boca, Aspoquero, Arrastradero, and Pajaral) and basin (Cerros and Mojarrero). The average density of mangrove trees was 2 870 trees. ha-1. The highest basal area was found in Pajaral (41.7 m2. ha-1). Avicennia germinans presented the highest IVI value in all sites. An average coverage of 17.5 m2 was recorded. The species were zoned with respect to interstitial salinity levels. A. germinans had a greater density in areas with high salinity (hypersaline) and Laguncularia racemosa and Rhizophora mangle in areas of lower salinity. The leaf litter production was 5.15 ton. ha-1. year-1 and showed a positive correlation with rainfall and a highly negative correlation with salinity level as well as with interstitial and subterranean oxidation redox potential (ORP). The results indicated that variability in the composition, structure, and production of leaf litter in Laguna Mecoacán is locally determined by the species capacity to adapt to environmental conditions (rainfall, salinity, redox potential). Several recommendations include the establishment of the sites evaluated in this study, as permanent monitoring areas and to estimate the above and belowground biomass, in order to understand the nutrient dynamics, as mangroves provide sources of energy both in situ and that may be exported to neighboring areas.