Environmental changes in biodiversity hotspot ecosystems of
South Ecuador: RESPonse and feedback effECTs (FOR2730)

Abstract:

Mit Hilfe des Snapshot Samplings wurde an drei Tagen entlang des 14,2 km langen Flusses Quinoas in 50 m Abständen Wasserproben gesammelt. Das Untersuchungsgebiet liegt in den ecuadorianischen Anden (auf ca. 3.300-3.900 m) und die Hauptvegetation des EZGs ist Páramo. Alle Wasserproben wurden auf ihre Nitrat-N-, BSB- und EL-Konzentrationen untersucht. Die gemessenen Konzentrationen wurden auf ihre Korrelation zu den prozentualen Landnutzungsflächen (vor allem Páramo, Wald und Weide) der jeweiligen EZG analysiert, als Maßzahl wurde der Rangkorrelationskoeffizient nach Spearman gewählt. Bei Nitrat-N waren im Durchschnitt die Korrelationen zu Wald und Weide am höchsten. Der starke Zusammenhang zwischen Nitrat-N und Wald konnte nicht eindeutig geklärt werden. Der Anstieg der Nitrat-N-Konzentration durch einen höheren Anteil an Weide im EZG ist vermutlich durch Düngerausbringung zu erklären. Es zeigte sich, dass Nitrat-N vermutlich vermehrt aus tieferen Bodenschichten ausgewaschen wird. Die Korrelation zwischen Nitrat-N und Páramo ist mittelmäßig stark und negativ. Nährstoffe in diesen Böden liegen oft stark gebunden oder in Pflanzen gespeichert vor und können nur schwer ausgewaschen werden. Aus den Waldflächen des EZG wird relativ gesehen wenig BSB ausgewaschen. In den Wäldern wird nur nach Perioden mit vielen Niederschlägen etwas organische Materie in den Fluss geschwemmt. Der Großteil der organischen Materie der Páramoböden liegt gebunden vor und daher ist der Zusammenhang zwischen BSB und Páramo zwar positiv, aber nicht besonders stark. Die Korrelationen zwischen BSB und Weide sind im Durchschnitt negativ. Die Weideflächen im EZG werden nur extensiv bewirtschaftet und die Tieranzahl ist sehr gering. Im Gegensatz zu den anderen Parametern zeigten sich bei BSB basierend auf verschiedene Wetterverhältnisse sehr unterschiedliche Ergebnisse zwischen den drei Messterminen. Wie bei Nitrat-N ist die Korrelation zwischen EL und Páramo negativ und zwischen EL und Wald, sowie Weide positiv. Bei EL sind die Spearmans Rangkorrelationskoeffizienten im Allgemeinen sehr hoch. Allerdings kann hier nicht ausgeschlossen werden, dass eigentlich andere Faktoren (wie Geologie oder Bodentyp) vorrangig entscheidend sind. Einflüsse von Forellenfarmen konnten basierend auf den Ergebnissen dieser Arbeit nicht gefunden werden. Einige große Zuflüsse können einen Teil der Parameterkonzentrationsschwankungen im Flussverlauf erklären. Ob die Parameterkonzentrationen der Zuflüsse sich auf Grund ihrer Landnutzung vom Hauptfluss unterscheiden konnte nicht eindeutig geklärt werden.

Abstract:

This report examines the impact of climate changes and variations in land use based on water samples taken from the alpine grassland ecosystem Páramo in the South of Ecuador. For this purpose, two monitoring points were identified, which hold a different level of anthropogenic influences. Predominantly, the Virgin area exists of natural Páramo. In contrast, the area of Chirimachay is by far more versatile since its components are natural Páramo, nature forest, livestock as well as trout farming. In order to analyse the climate in a diurnal and seasonal cycle, date of temperature and precip-itation has been evaluated. For the purpose of this report, fluxes of nitrogen-nitrate (N-NO3), chemical and biochemical oxygen demand (COD / BOD) and turbidity were analysed. In order to examine the fluxes, concentrations of the mentioned parameters were measured in a five minutes routine in the first step. Afterwards, they were multiplied with current discharge data. Analysis of the data does not illustrate a correlation between nutrient fluxes and air temperature. In terms of precipitation, however, it was possible to identify a relation to COB and BOD (given R=0,829 each in Chirimachay area) by using a linear correlation matrix. Additionally, in the Chirimachay area, evidence for a relation between precipitation and turbidity was found. Even though there is no linear correlation between N-NO3 and precipitation, it is still possible that there is another relation based on the characteristics of moving in soil during different environ-mental conditions. Furthermore, land use has different effects on each parameter. By using scatter plots and statis-tical tests it was possible to analyse the extent of differences in fluxes due to the specific land use. Therefore, N-NO3 fluxes are not influenced while COD, BOD, and on a minor scale, tur-bidity, are correlating to each other.

Abstract:

To improve our knowledge of the influence of land-use on solute behaviour and export rates in neotropical montane catchments we investigated total organic carbon (TOC), Ca, Mg, Na, K, NO3 and SO4 concentrations during April 2007?May 2008 at different flow conditions and over time in six forested and pasture-dominated headwaters (0.7?76 km2) in Ecuador. NO3 and SO4 concentrations decreased during the study period, with a continual decrease in NO3 and an abrupt decrease in February 2008 for SO4. We attribute this to changing weather regimes connected to a weakening La Nina event. Stream Na concentration decreased in all catchments, and Mg and Ca concentration decreased in all but the forested catchments during storm flow. Under all land-uses TOC increased at high flows. The differences in solute behaviour during storm flow might be attributed to largely shallow subsurface and surface flow paths in pasture streams on the one hand, and a predominant origin of storm flow from the organic layer in the forested streams on the other hand. Nutrient export rates in the forested streams were comparable to the values found in literature for tropical streams. They amounted to 6?8 kg ha−1 y−1 for Ca, 7?8 kg ha−1 y−1 for K, 4?5 kg ha−1 y−1 for Mg, 11?14 kg ha−1 y−1 for Na, 19?22 kg ha−1 y−1 for NO3 (i.e. 4.3?5.0 kg ha−1 y−1 NO3-N) and 17 kg ha−1 y−1 for SO4. Our data contradict the assumption that nutrient export increases with the loss of forest cover. For NO3 we observed a positive correlation of export value and percentage forest cover.