El cambio en el uso del suelo es considerado una de las principales dimensiones del cambio global, y puede alterar la dinámica natural del carbono (C) a distintas escalas espaciales, modificando la provisión de servicios ecosistémicos (SE) intermedios y finales. La expansión de cultivos anuales y pasturas ha sido la causa principal de las transformaciones en el uso y cobertura del suelo en la región Chaqueña Semiárida. El objetivo general de esta tesis fue analizar y cuantificar los cambios en la provisión de SE asociados a las ganancias de C, al carbono orgánico del suelo (COS) y al secuestro de C, como consecuencia del cambio en el uso del suelo, de las prácticas de manejo y de la variabilidad climática. Específicamente se buscó: 1) Caracterizar, mediante sensores remotos, los cambios en la provisión de un SE intermedio (PPN) como consecuencia de los cambios en el uso del suelo, 2) Analizar, mediante el modelo CENTURY, los cambios en la provisión de SE intermedios (PPN y COS), considerando los distintos usos del suelo, las diferentes prácticas de manejo y la variabilidad climática, 3) Estimar, a escala regional, los cambios en la provisión de un SE final (secuestro de C) para diferentes escenarios futuros de uso del suelo bajo distintos grados de cumplimiento de la ley de Ordenamiento Territorial de Bosques Nativos (OTBN) y tasas de deforestación. Para ello se combinaron diferentes aproximaciones metodológicas basadas en experimentos de campo, sensores remotos a bordo de satélites, muestreos de campo y modelos de simulación puntuales y espacialmente explícitos. Los resultados de esta tesis sugieren que: a) los cambios en la estacionalidad resultaron de mayor magnitud que las diferencias en las ganancias totales de C luego del cambio en el uso del suelo, b) la reducción en el carbono orgánico del suelo (COS) estuvo explicada principalmente por una disminución en las ganancias de C más que por cambios en la respiración del suelo, c) las secuencias de doble cultivo tuvieron una menor productividad total que los monocultivos, impactando negativamente sobre el COS, mientras que la presión de pastoreo fue el factor que mayor importancia relativa tuvo en la variación del COS, tanto en las pasturas puras como en los sistemas silvopastoriles, d) la variación en el nivel de cumplimiento de la ley de OTBN no alteró la superficie desmontada en los escenarios futuros de uso del suelo simulados, con excepción de aquellos que consideraban el cumplimiento estricto de la ley, e) la quema de la biomasa vegetal y la descomposición del material orgánico remanente representaron entre el 97.4 y el 99.7% de las emisiones totales de C, representando los cambios en el COS superficial una pequeña proporción. La tesis permitió evaluar el impacto sobre la dinámica del C de múltiples escenarios de manejo y usos del suelo, siendo los resultados obtenidos potencialmente utilizados como base para el establecimiento de políticas vinculadas con la planificación del uso y ordenamiento del territorio.