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Tesis para obtener el grado de Doctor en Ciencias Agropecuarias, de la Universidad Nacional de Córdoba, en 2017

Fil:De Pietri, Diana Elba. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Tesis para obtener el grado de Doctor em Recursos Florestais e Engenharia Florestal, de la Universidade Federal de Santa Maria (Brasil), en 2006

Trabajo Final (Especialización en Producción de Cultivos Extensivos)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2016.

La región semiárida del sudoeste de la provincia de Buenos Aires, Argentina (SOB), presenta características climáticas y edáficas que la diferencian de la región pampeana central. A partir de la difusión de la siembra directa (SD) en el SOB, es necesario el conocimiento de diversos factores que afectan tanto la productividad como la sostenibilidad de estos agroecosistemas. Además, dada la importancia de los residuos superficiales en los sistemas de SD, es necesario el estudio de los factores que afectan su dinámica. El objetivo general de la tesis fue investigar aspectos poco conocidos de la implementación de la SD en el SOB, que permitan una adecuada implementación de esta práctica en la región. Se propuso evaluar diferentes factores relacionados con los residuos superficiales, propiedades físicas del suelo, ciclado del carbono orgánico del suelo (COS) y disponibilidad de nutrientes. A partir de la evaluación del estado actual de residuos en superficie (123 lotes) y fertilidad física (17 lotes) en sitios con historia bajo SD del SOB, fue posible establecer que la mayoría de estos no presentarían una adecuada cobertura y macroporosidad. Si bien no es posible atribuir la pérdida de porosidad a la SD, la forma en que se ha implementado en la región no aseguró una apropiada fertilidad física. La respiración del suelo (RS), presentó importantes variaciones en diferentes suelos bajo SD del SOB, lo que tendría diferentes efectos en el ciclado del COS. Debido a la elevada RS en algunos sitios del SOB, se observaron elevadas pérdidas potenciales de C-CO2 durante el barbecho químico estivo-otoñal. En consecuencia, el cultivo de trigo (Triticum aestivum L.) continuo, con barbecho químico largo, podría producir elevadas pérdidas de COS. Las diferencias en los balances de COS estarían influenciadas por el tipo de suelo, las precipitaciones durante el barbecho y el aporte de C de los residuos. El incremento de los residuos en superficie en suelos bajo SD provocó el aumento de la humedad edáfica y de la RS, asi como mayor disponibilidad de N y P para los cultivos. La mayor disponibilidad de estos nutrientes no provendría del aporte de los residuos sino se debería a mejores condiciones para la mineralización de la materia orgánica durante el barbecho. Sin embargo, dado el aumento de la actividad de microorganismos heterótrofos por el aumento de la cobertura del suelo, sería necesario el estudio de su efecto sobre las pérdidas potenciales de C-CO2 durante el barbecho químico. A pesar que el manejo bajo SD en el SOB representó un gran cambio frente a los sistemas convencionales de cultivo bajo labranza, sería necesario el avance en nuevas prácticas que permitan la adecuada implementación de la SD en la región. Debido a la baja cobertura del suelo y ausencia de rotaciones, no sería posible definir al manejo predominante actual de la SD como agricultura de conservación (AC). La transición del manejo actual de la SD a un manejo que integre los otros principios de la AC es compleja y representa un cambio a nivel holístico, requiriendo la adaptación y/o generación de prácticas de manejo apropiadas a cada situación. El aumento de la cobertura, la disminución de los períodos de barbecho y la adecuación e intensificación de las rotaciones, serían herramientas válidas para mejorar el manejo de SD en el SOB. Además, a partir de la implementación de estas prácticas sería posible el aumento del secuestro de C en suelos bajo SD del SOB. Este incremento del COS serviría para promover una mejora en la estructura del suelo, lo que ayudaría a revertir los problemas de degradación de los suelos de la región.

En el Capítulo 1 se provee el marco teórico y los objetivos planteados en este estudio. En elCapítulo 2 se presentan las grillas de precipitación y temperatura hechas a partir de unarecopilación de datos mensuales en la región. Se compilaron 218 y 114 registros deprecipitaciónytemperaturarespectivamente,provenientesdeinstitucionesgubernamentales y privadas de la región. Estos datos fueron interpolados mediante latécnica de co-kriging para obtener grillas de precipitación y temperatura de 20 km x 20 kmcubriendo el norte de la Patagonia desde 63° a 75° longitud Oeste y 35° a 45° latitud Sur.Estas nuevas grillas (Grillado Climático para Patagonia Norte, o GCPN) representan lasvariaciones de los rasgos espaciales en los campos medios de temperatura y precipitaciónde una manera más realista que las grillas climáticas globales disponibles en la actualidad.También se comparó el desempeño de estas grillas con otras grillas climáticas globales deuso común en la región. A partir del trabajo realizado en este capítulo se ha publicado unartículo científico en una revista indexada (DOI: 10.1007/s13351-015-5058-y).En el capítulo 3 se analizó la variabilidad espacial y temporal de la precipitación y latemperatura (utilizando las grillas presentadas en el capítulo 2) y su relación con fenómenosclimáticos de gran escala. La variabilidad espacio-temporal de los campos de precipitacióny temperatura a escala regional fue establecida aplicando un Análisis de ComponentesPrincipales (ACP) a los datos grillados. Una vez determinados los patrones dominantes, seexploraron los forzantes del sistema climático a escala hemisférica y global asociados a lavariabilidad en la temperatura y precipitación en el norte de la Patagonia. A grandes rasgos,el análisis de componentes principales aplicado a las series de precipitación y temperaturaidentificó cuatro grandes patrones de variabilidad temporal en la región. El patrón asociadoal sector noroeste de la región presenta un clima tipo mediterráneo. El patrón asociado alsector Este y Noreste coincide con el clima frio semiárido. El patrón asociado al sector Sury Sudeste coincide con el clima árido frio, mientras que el patrón asociado a la región Sur ySudoeste coincide con la región de clima oceánico. La comparación de estos patrones dominantes de variabilidad en la temperatura y laprecipitación sobre el norte de la Patagonia con índices de circulación océano/atmosferaarrojó algunas relaciones de interés. Por ejemplo, existe una relación negativa entre laprecipitación en el Oeste de la región de estudio (clima tipo Mediterráneo) durante laprimavera, el verano y el otoño y la Oscilación Antártica (AAO). El fenómeno El Niño-Oscilación del Sur (ENOS) está relacionado, en su fase cálida, a un aumento deprecipitación sobre la Cordillera de los Andes, particularmente al Oeste de esta durante laprimavera. En el invierno, los eventos cálidos ENOS están asociados a mayoresprecipitaciones en el sector Este de la región. Los índices del Océano Atlántico (SAODI yTSA) solo muestran una relación negativa con la precipitación en el Este de la regióndurante el invierno. La AAO resulta ser el principal forzante de las variaciones en latemperatura en el norte de la Patagonia. Muestra relaciones positivas con esta variable en elSur de la región durante el verano, el otoño y la primavera; y en el Este de la región duranteel invierno.En el capítulo 4 se analiza la variabilidad espacial y temporal del Índice de VegetaciónNormalizado (IVN) mediante el análisis de componentes principales, y se comparan lasregiones que resultan de este análisis con clasificaciones previas de la vegetación en laregión que tienen en cuenta atributos estructurales o funcionales de la misma. Lavariabilidad espacio-temporal del IVN derivado de sensores remotos fue analizada tanto anivel de Región Ecológica Homogénea o Tipo Forestal , como a escala regional aplicandoel Análisis de Componentes Principales (ACP). La variabilidad temporal se analizó a nivelintra-anual e interanual, filtrando el ciclo anual mediante el cálculo de los desvíosestandarizados. Se pudieron reconocer, a grandes rasgos, cuatro regiones donde lavariabilidad temporal del IVN se comporta de manera relativamente homogénea: 1) Regiónde Clima Mediterráneo, que se corresponde con los Tipos Forestales Araucaria, Coihue ?Raulí ? Roble, las Regiones Ecológicas de Pastizales Subandinos y de Sierras y Mesetas(en transición con el clima Frio Semiárido), y el Tipo Forestal Lenga, en transición con elclima Templado Oceánico; 2) Región de clima Semiárido Frío y Árido Frío, quecomprende a las Regiones Ecológicas de Sierras y Mesetas, Distrito central de Chubut yDistrito del Golfo (que a su vez conforman la Provincia Fitogeográfica Patagónica); 3) Región de climas Templado Oceánico y Subpolar Oceánico, que comprende a los TiposForestales Alerce, Siempreverde Valdiviano y Lenga adyacentes; 4) Región de Clima Friosemiárido, representada principalmente por la Provincia Fitogeográfica del Monte (MonteAustral y Monte Oriental). A grandes rasgos, se puede observar que el ciclo anual es elrasgo predominante de la variabilidad del IVN hacia el Noroeste de la región (zona declima mediterráneo). El ciclo anual pierde su amplitud hacia el Sur y hacia el Este, amedida que adquieren mayor importancia los ciclos intra- e inter-anuales.En el capítulo 5 se analiza la relación entre la variabilidad en el IVN y las variaciones en lasprecipitaciones y la temperatura, considerando diferentes escalas temporales en las que sepueden manifestar estas relaciones. La temperatura, particularmente al comienzo de laestación de crecimiento, parece ser el factor climático determinante del crecimiento de losBosques Templados y de algunas regiones ecológicas pertenecientes a la ProvinciaFitogeográfica de la Patagonia (Distritos del Golfo y Central de Chubut). Para la regiónecológica del Monte Oriental, la precipitación de verano es el factor determinante de ladinámica del IVN a escala intra-anual. Este acoplamiento entre la precipitación y el IVN enesta región no ha sido reportado en trabajos anteriores. Esta relación pareciera estarasociada a la mayor abundancia relativa de especies C4 en esta región. Las especies C4 sonparticularmente eficientes para aprovechar los eventos esporádicos de lluvia durante elverano. Este acoplamiento entre el IVN y la precipitación es evidente a diferentesfrecuencias temporales, particularmente en la escala interanual.En el capítulo 6 se abordó el estudio de la relación entre la variabilidad del IVN y lasvariaciones climáticas de gran escala. Los índices muestran diferentes asociaciones con lospatrones de IVN según la región y la época del año. En líneas generales, la AAO influenciatodos los patrones de IVN. Esto probablemente se deba a que su influencia en laprecipitación y la temperatura abarcan casi la totalidad de la región estudiada. El fenómenoEl Niño-Oscilación del Sur también muestra asociaciones con tres patrones, pero surelación más notoria con el IVN se observa en los Bosques Siempreverde y de Alercedurante la primavera y el verano. Por su parte, tanto los índices asociados a la circulacióndel Océano Atlántico, así como las TSM del Atlántico tropical, influyen las variaciones en los patrones que corresponden a las Regiones Ecológicas del Monte Austral y MonteOriental y la Provincia Fitogeográfica de la Patagonia.

En este trabajo se describieron las variaciones de abundancia de los roedores en un agroecosistema, relacionándolas con las variaciones en condiciones climáticas, de la vegetación, del uso de los campos y de la depredación. El seguimiento se realizó a lo largo de 3 años (comenzando en época de baja densidad y de inicio de la estación reproductiva) y en tres sitios distintos, pudiendo evaluar el grado de variabilidad entre sitios (debidos principalmente al uso de los campos) y a lo largo del tiempo, influidos por cambios de los cultivos y de condiciones climáticas. Se construyeron modelos generales mixtos para explicar las variaciones de abundancia de las dos especies más capturadas, A. azarae y C. laucha. La abundancia de roedores presentó ciclos estacionales y variaciones entre años, tanto debido al efecto de variables climáticas como a las variaciones en el uso de los campos. A. azarae fue la especie más abundante y se capturó principalmente en los bordes de los campos de cultivo, C. laucha fue la segunda especie en importancia y se capturó tanto en los campos como en los bordes. Los efectos de los distintos factores mostraron variaciones según la estación del año, pero en general los modelos que describieron la variación de abundancia de A. azarae incluyeron variables relacionadas con la precipitación, la temperatura y características de la vegetación de los bordes mientras que las variaciones de abundancia de C. laucha estuvieron relacionadas con la precipitación, las características de la vegetación y el tipo de cultivo de los campos, así como la depredación por Leopardus geoffroyi (gato montés).

El balance de agua de ecosistemas situados sobre planicies áridas y semiáridas se encuentra determinado por la precipitación (principal entrada de agua) y la evapotranspiración (principal salida de agua). La fracción de la precipitación que ingresa en el suelo y su redistribución espacial son los principales controles del funcionamiento de dichos ecosistemas, como por ejemplo de su productividad primaria neta. En esta tesis se exploró la dinámica superficial del agua en planicies semiáridas dedicadas a la ganadería extensiva, evaluando el papel de las precipitaciones y de la cobertura vegetal a distintas escalas espaciales. En el centro de Argentina, la distribución relativa de tamaño de eventos de precipitación resultó constante en el espacio (sitios dispuestos a lo largo de un gradiente de precipitación de ~1000 mm/año) y en el tiempo (50 años); encontrándose que el 10 por ciento de los eventos de precipitación de mayor tamaño explicó casi la mitad de la precipitación anual. El reemplazo de bosques secos nativos por pasturas en el Chaco Árido, por un lado, aumentó la evaporación potencial del suelo y el escurrimiento superficial a escala de parcela (~1 ha); por otro lado, redujo a la mitad la conductividad hidráulica saturada y generó una reducción de la variabilidad espacial del agua del suelo a escala de parche (0,25 m2). La intensidad de los eventos de precipitación resultó el factor determinante para explicar los procesos de redistribución de agua del suelo de los bosques secos nativos; parches menos vegetados capturaron más agua en eventos de precipitación poco intensos (mayor a 10 mm/h), mientras que parches más vegetados capturaron más agua en eventos más intensos ((menor a 20 mm/h). La cosecha de agua de lluvia en represas o tajamares representó menos del 1 por ciento de la precipitación anual, desempeñando un papel menor en el balance de agua regional (~20000 km2); sin embargo, a escala de parcela o lote (1-100 ha) puede afectar profundamente la partición de flujos de agua, por ejemplo generando recarga inducida como resultado de las pérdidas por infiltración de las represas. Los resultados obtenidos en esta tesis aportan nuevas perspectivas para entender la dinámica superficial del agua en sistemas ganaderos semiáridos, y por lo tanto, para mejorar la producción primaria y secundaria de los mismos.