Operating water balance model for agriculture (OWBA)

p.31-47

Condición física de los suelos limosos bajo siembre directa : caracterización, génesis y manejo

En el norte de la región pampeana durante los últimos 20 años se produjo un importante reemplazo de los sistemas de labranza convencional (LC)por los de siembra directa (SD). Los impactos sobre el suelo de dicho reemplazo no han sido aún bien identificados, dificultando la adopción de estrategias de manejo adecuadas. El primer objetivo de esta Tesis fue la identificación de indicadores edáficos para monitorear la calidad de los suelos. Los suelos agrícolas (LC y SD)presentaron 23 por ciento menos de contenido de carbono orgánico y mayor densidad aparente y compactación relativa que los cuasi-prístinos. En relación a LC, la SD disminuyó la inestabilidad estructural pero aumentó en 0,77 MPa la resistencia a la penetración en los primeros centímetros. La tasa de infiltración (TI)fue similar en SD que en LC en suelos francos, pero en los suelos franco limosos y franco arcillo limosos SD presentó menores valores, estando asociados a la presencia de estructuras laminares. El segundo objetivo fue identificar los factores que se relacionan con la presencia de estas estructuras. Su frecuencia fue mayor en zonas de mayor tránsito (cabeceras de lote)y fue menor luego del doble cultivo trigo/soja de segunda. En 12 ensayos de campo y tres campañas agrícolas, se halló que la descompactación mecánica mejoró la calidad física de los suelos manejados con SD e incrementó en promedio 6,2 por ciento los rendimientos de maíz. La perdurabilidad de la descompactación no llegó al año, debido a la recompactación del suelo durante la cosecha del maíz. A partir de variables de fácil determinación (carbono orgánico, contenido de arena y sistema de manejo), se ajustaron ecuaciones de edafotransferencia para estimar la densidad máxima de los suelos y el contenido hídrico crítico. Argentina es el segundo país del mundo con mayor superficie en SD. Ello genera un escenario estratégico para el estudio y evaluación del efecto de este sistema de manejo sobre la evolución de la calidad de los suelos, detectando potenciales problemáticas. La presente tesis aporta información novedosa sobre el impacto de la SD en la calidad física de los suelos y, en especial, demuestra la interacción entre la textura de los suelos y el comportamiento de la infiltración en SD. Este comportamiento se asocia a la conformación de una estructura laminar desfavorable. Su conformación estaría relacionada tanto con factores naturales como antrópicos (tránsito de maquinaria). A partir de los resultados de esta Tesis, se recomienda monitorear la calidad física de los suelos controlando periódicamente su tasa de infiltración y su resistencia a la penetración evitando las generalizaciones acerca de una evolución favorable de la calidad del suelo tan solo por presentar una alta estratificación del componente orgánico. La calidad física mejora cuando el manejo con SD se combina con presencia de raíces vivas y tránsito agrícola controlado.

Economías de tamaño en la agricultura pampeana : el caso de Pergamino

p.245-252

Respuesta fotoperiódica de tres cultivares de lino (Linum usitatissimum L.)

p.265-270

Sequía e inundación en la hiperllanura pampeana : una mirada desde el lote al municipio

p.71-77

Eficiencia de implantación de la secuencia anual trigo - soja, mediante los sistemas de siembra directa y con labranza previa

p.181-186

Sensibilidad de trigo y cebada al anegamiento y su interacción con la disponibilidad de nitrógeno

El anegamiento impone una restricción importante al crecimiento y producción de los cultivos a nivel mundial, y su importancia está prevista que aumente dado el proyectado aumento a futuro en la frecuencia de eventos climáticos extremos. La mayoría de los trabajos que han evaluado el efecto del anegamiento en trigo y cebada se centraron en un momento particular del ciclo del cultivo y las aproximaciones son preferentemente a nivel de planta u órgano, pero son muy escasos los trabajos que evaluaron variables de crecimiento a nivel de cultivo y a lo largo del ciclo ontogénico. El objetivo de esta tesis fue evaluar la respuesta de los componentes ecofisiológicos que definen el rendimiento y la acumulación de biomasa de trigo y cebada sometidos a anegamiento prolongado en distintos momentos de su ciclo ontogénico y con dosis contrastantes de disponibilidad nitrogenada. Utilizando una aproximación a nivel de planta, se identificó que el período de mayor sensibilidad al anegamiento en lo que respecta a pérdidas de rendimiento, se centra previo a floración tanto en trigo como en cebada, y las pérdidas de rendimiento fueron de similar magnitud en ambas especies. También se detectó que la ocurrencia de anegamiento en estados tempranos del desarrollo produjo un alargamiento del período emergencia-floración, redujo la tasa de macollaje y prolongó el período de aparición de macollos, y este efecto fue más marcado en cebada que en trigo. Además, el anegamiento produjo una severa pérdida de la biomasa de raíces y longitud radical por planta en ambas especies, y afectó la acumulación y mantenimiento de la biomasa aérea, en donde los efectos del anegamiento se observaron más tardíamente. Utilizando una aproximación a nivel de microcultivo se observó que un incremento en la disponibilidad de nitrógeno al inicio del cultivo no mitigó de manera significativa la respuesta al anegamiento, o incluso magnificó los efectos negativos del anegamiento en el caso de cebada. Las pérdidas de biomasa por anegamiento se dieron tanto por caídas en la capacidad de captura de radiación (por pérdidas del área foliar)como por caídas en su eficiencia de uso en ambas especies. Para la Región Pampeana se determinó, utilizando el modelo de simulación CERES-Wheat, una probabilidad de ocurrencia de anegamiento durante el período crítico de hasta el 25 por ciento. En conclusión, el anegamiento afecta la producción de trigo y cebada en Argentina y provoca efectos inmediatos y a largo plazo sobre la producción de biomasa y rendimiento en ambos cultivos, cuya magnitud depende del estado ontogénico del cultivo durante la ocurrencia del estrés.

Productividad de los suelos pampeanos para el cultivo de trigo

La productividad de los suelos determina su capacidad de producir biomasa y es importante entenderla y cuantificarla ya que regula el rendimiento. El objetivo general fue determinar la productividad de los suelos con respecto al cultivo de trigo ya que su distribución espacio-temporal ubicua permite analizar los amplios gradientes biofísicos pampeanos. La información de rendimiento de trigo de 165 partidos, correspondiente al período 1967-2006, fue asociada a variables biofísicas y de manejo que tuvieron que ser agregadas espacialmente a este nivel de análisis. Se generaron 1440 mapas climáticos de interpolación y se modelizaron en profundidad 7 variables de 1000 perfiles de suelo. La información se modelizó por diferentes estrategias. El mejor modelo explicativo del rendimiento se obtuvo usando una red neuronal artificial (RNA) (R2 igual a 0,641; P igual a 0,05) que permitió establecer que el carbono orgánico y la capacidad de almacenamiento de agua útil de los suelos y su interacción regulan el rendimiento alcanzando un óptimo en los niveles medios-altos de ambas variables. También se utilizó esta RNA como herramienta para generar un índice de productividad de suelos que mostró una performance muy superior (R2 = 0,728; P igual a 0,05) a la metodología de la FAO usada en Argentina hasta el momento (R2 igual a 0,433; P igual a 0,05). Con una función de frontera estocástica se estimó el rendimiento máximo alcanzado en diferentes áreas de la Región Pampeana. Adicionalmente se calculó la brecha de rendimiento que caracteriza espacialmente áreas productivas con respecto a valores medios de potencial de producción. Esta brecha está determinada por las dos mismas variables edáficas que definen la productividad con un mínimo cercano a la combinación donde se registra la máxima productividad. La brecha de productividad fue mayor en la Región Semiárida Pampeana y la Pampa Mesopotámica por lo que los esfuerzos para achicarla deberían concentrarse allí.

Sensibilidad de trigo y cebada al anegamiento y su interacción con la disponibilidad de nitrógeno

El anegamiento impone una restricción importante al crecimiento y producción de los cultivos a nivel mundial, y su importancia está prevista que aumente dado el proyectado aumento a futuro en la frecuencia de eventos climáticos extremos. La mayoría de los trabajos que han evaluado el efecto del anegamiento en trigo y cebada se centraron en un momento particular del ciclo del cultivo y las aproximaciones son preferentemente a nivel de planta u órgano, pero son muy escasos los trabajos que evaluaron variables de crecimiento a nivel de cultivo y a lo largo del ciclo ontogénico. El objetivo de esta tesis fue evaluar la respuesta de los componentes ecofisiológicos que definen el rendimiento y la acumulación de biomasa de trigo y cebada sometidos a anegamiento prolongado en distintos momentos de su ciclo ontogénico y con dosis contrastantes de disponibilidad nitrogenada. Utilizando una aproximación a nivel de planta, se identificó que el período de mayor sensibilidad al anegamiento en lo que respecta a pérdidas de rendimiento, se centra previo a floración tanto en trigo como en cebada, y las pérdidas de rendimiento fueron de similar magnitud en ambas especies. También se detectó que la ocurrencia de anegamiento en estados tempranos del desarrollo produjo un alargamiento del período emergencia-floración, redujo la tasa de macollaje y prolongó el período de aparición de macollos, y este efecto fue más marcado en cebada que en trigo. Además, el anegamiento produjo una severa pérdida de la biomasa de raíces y longitud radical por planta en ambas especies, y afectó la acumulación y mantenimiento de la biomasa aérea, en donde los efectos del anegamiento se observaron más tardíamente. Utilizando una aproximación a nivel de microcultivo se observó que un incremento en la disponibilidad de nitrógeno al inicio del cultivo no mitigó de manera significativa la respuesta al anegamiento, o incluso magnificó los efectos negativos del anegamiento en el caso de cebada. Las pérdidas de biomasa por anegamiento se dieron tanto por caídas en la capacidad de captura de radiación (por pérdidas del área foliar)como por caídas en su eficiencia de uso en ambas especies. Para la Región Pampeana se determinó, utilizando el modelo de simulación CERES-Wheat, una probabilidad de ocurrencia de anegamiento durante el período crítico de hasta el 25 por ciento. En conclusión, el anegamiento afecta la producción de trigo y cebada en Argentina y provoca efectos inmediatos y a largo plazo sobre la producción de biomasa y rendimiento en ambos cultivos, cuya magnitud depende del estado ontogénico del cultivo durante la ocurrencia del estrés.

Inundaciones y su relación con el clima y la hidrología subterránea en el Noroeste de Buenos Aires (1980-2010) : aplicación de percepción remota

Gran parte de la llanura pampeana Argentina presenta una escasa red de drenaje superficial y niveles freáticos cercanos a la superficie que, junto a los excesos hídricos, producen a menudo inundaciones provocando un fuerte impacto sobre los ecosistemas naturales y modificados. En esta tesis, mediante la utilización de sensores remotos, caractericé el área inundada y su relación con condicionantes climáticos, hidrológicos y de uso de la tierra para el período 1980-2010 en una superficie de 24.000 km2 en el noroeste de la provincia de Buenos Aires. La estimación de la fracción del área inundada mediante una clasificación con umbral en la banda 5 de imágenes Landsat presentó alta confiabilidad cuando se la comparó con un método más complejo de clasificación preexistente (r2=0,99, EEest = 1 por ciento, n = 10). Se observaron fuertes oscilaciones de la superficie inundada lo largo del período de estudio con valores extremos de 0,96 y 27,7 por ciento. Se identificaron claramente dos grandes ciclos completos de inundación en 1987 y 2001, los que llegaron a cubrir el 22,5 y 27,7 por ciento del territorio respectivamente y retrayéndose a niveles menor a 5 por ciento en los siguientes dos años en ambos episodios. La utilización del producto MOD13Q1 del sensor MODIS para estimar el área inundada empleando la técnica de Análisis Lineal de Mezclas Espectrales presentó altos niveles de error cuando se lo comparó con las estimaciones realizadas con Landsat. El análisis que vinculó al área inundada con la precipitación (PPT), el nivel freático absoluto y sus variaciones, la evapotranspiración potencial (ETP) y el balance hídrico, mostró que la precipitación fue el factor que más estuvo asociado a los eventos de inundación aún con períodos largos de integración de 24 y 36 meses. La inclusión de la evapotranspiración en el análisis, tanto en forma directa como a través del balance PPT-ETP, no mejoró en forma apreciable la explicación de las inundaciones. El nivel freático absoluto mostró una asociación alta con el área inundada (mayor inundación con niveles más superficiales) a la escala de 3 meses, perdiendo peso como variable explicativa en períodos más extensos. Ante la posibilidad de que se desarrollen nuevos eventos de inundación masiva en la llanura pampeana es trascendental avanzar en el conocimiento de las interacciones entre la hidrología, el clima y el uso del suelo a fin de compatibilizar estrategias agrícolas con estrategias de ordenamiento hidrológico del territorio para reducir el impacto de dichos eventos

Sustentabilidad de los agroecosistemas pampeanos : análisis cualitativo y cuantitativo de la provisión de servicios de los ecosistemas

La conversión de ecosistemas naturales en sistemas agrícolas ha promovido un creciente interés por la sustentabilidad de los agroecosistemas, pudiendo ser evaluada a través de su capacidad de proveer servicios de los ecosistemas (SE). El abordaje de esta temática se realizó a partir del desarrollo de un modelo conceptual representando, de manera cualitativa, el conjunto de variables que determinan la provisión de ocho SE (Balance de C del suelo, Balance de N del suelo, Mantenimiento de la estructura del suelo, Balance hídrico en el suelo, Control de emisión de N2O, Regulación de adversidades bióticas, Control de contaminación del agua subterránea, Mantenimiento de la riqueza de especies) en Región Pampeana. La parametrización de cuatro sectores (Balance de C y N del suelo, Control de emisión de N2O, Control de contaminación del agua subterránea) desprendidos del modelo conceptual se realizó mediante una metodología probabilística denominada Redes Bayesianas, en la cual se vislumbran de manera clara y sencilla el conocimiento y la incertidumbre inherentes al funcionamiento de los agroecosistemas. Posteriormente, la aplicación (y cuantificación) de dichos modelos en tres zonas agrícolas pampeanas con distintas características agro-ecológicas permitió establecer los niveles de provisión de los SE seleccionados. Los aportes originales más destacados de esta tesis fueron los siguientes: 1) presencia de tres relaciones negativas (trade-offs) y dos positivas (sinergias) entre SE; 2) ausencia de un patrón diferencial de influencia de variables ambientales y variables productivas sobre la provisión de SE tanto desde un punto de vista cualitativo como cuantitativo; y 3) nivel de provisión de SE seleccionados, en términos probabilísticos, mayor al 50 por ciento salvo en el caso de Balance de N del suelo (que no superó el valor de 20 por ciento). El enfoque analítico aquí desarrollado puede ser de utilidad para 1) evaluar la sustentabilidad de los agroecosistemas pampeanos desde una dimensión ecológica, y/o 2) asistir a los stakeholders en la toma de decisiones con el objetivo de llevar a cabo estrategias sustentables de uso de la tierra.

Fertilización o reemplazo de especies : revisión bibliográfica de los efectos sobre la productividad del pastizal natural

Los pastizales son los ecosistemas terrestres más extensos que existen en el mundo y se estima que ocupan un área de 52,2 millones de kilómetros cuadrados. Su productividad primaria neta aérea (PPNA) es una propiedad fundamental ya que determina la cantidad de energía que se encuentra disponible para otros niveles tróficos y está controlada por la calidad del suelo y la cantidad el agua. Suele intervenirse el pastizal para lograr diversos objetivos, tales como, aumentar y concentrar o distribuir la PPNA durante el año y aumentar la calidad forrajera de las especies que lo componen. Este trabajo tiene por objetivo responder a dos cuestiones inherentes a la productividad primaria neta de los pastizales: la primera es evaluar el impacto de la fertilización sobre la producción de los pastizales con Nitrógeno (N), Fósforo (P) y ambos (N+P). Y la segunda es evaluar el efecto sobre la producción de biomasa aérea del reemplazo de las comunidades originales del pastizal por una o varias especies forrajeras, las cuales pueden ser exóticas o naturalizadas. Para conseguir estos objetivos se realizó una revisión bibliográfica y un análisis de los datos cuantitativos publicados en diferentes revistas científicas y técnicas con y sin referato. La productividad de los tratamientos de corrección de la fertilidad edáfica con N; N+P y P se diferenciaron estadísticamente (p menor a 0,0001) de la producción del pastizal natural. Al analizar, en promedio, el incremento de biomasa producido se destaca en primer lugar el tratamiento N+P con 1825 kg MS/ha/año, le sigue el tratamiento con N con 768 kg MS/ha/año y en último lugar es el tratamiento P con 531 kg MS/ha/año. En el rango de precipitación entre los 800 y 1.140 mm, similar a los de la región pampeana, la PPNA de las pasturas implantadas se diferenció estadísticamente, (p menor a 0,0001), mediante una prueba t, de la PPNA de los pastizales. La media de producción de los pastizales fue de 3.933 kg MS/ha/año y de las pasturas fue de 5.763 kg MS/ha/año. En la mayoría de los ensayos la productividad de la pastura bajo la misma precipitación fue superior a la del pastizal.

Eficiencia en la adquisición de fósforo en cultivos de soja, girasol y maíz

Los cultivos de soja, girasol y maíz difieren en los umbrales críticos de fósforo (P), lo cual sugiere que poseen diferente eficiencia fosfatada. Un mejor conocimiento de los mecanismos de la eficiencia fosfatada es agronómicamente significativo para avanzar en el diseño de esquemas de manejo que permitan incrementar la eficiencia del P y reducir el requerimiento de fertilizantes. La eficiencia fosforada se define como la habilidad de la planta para adquirir P y/o utilizarlo en la producción de biomasa. El objetivo general de esta tesis fue realizar un análisis comparativo de la eficiencia fosfatada de los cultivos de soja, girasol y maíz. Se realizaron experimentos a campo y en invernáculo con plantas creciendo bajo diferentes niveles de P disponible. Primero se comparó la habilidad de estos cultivos para adquirir y utilizar P y se evaluaron algunas características radicales que determinan la eficiencia fosfatada. Mientras soja y girasol mostraron una alta eficiencia de adquisición de P, el maíz fue más eficiente en su utilización. Se observó que soja y girasol, por su morfología y arquitectura radical, son capaces de absorber más P por unidad de C invertido en biomasa radical. En segundo lugar se evaluó la generación de porosidad radical y su efecto sobre la eficiencia de adquisición de P. Aunque la deficiencia fosfatada indujo la formación de porosidad en las tres especies, esta respuesta fue mayor en soja. La presencia de esta mayor porosidad en soja contribuyó a que sea más eficiente que girasol y maíz en absorber P. Finalmente se evaluó el impacto de la micorrización sobre la eficiencia fosfatada. En soja micorrizada, el incremento en la eficiencia fosfatada fue intensificado bajo condiciones deficientes en P. Por el contrario, la mayor eficiencia de adquisición del girasol no estuvo asociada a las micorrizas sino a su morfología radical (raíces más finas). El relevamiento de la colonización micorrícica nativa en suelos de la Región Pampeana demostró que las micorrizas están muy presentes en estos sistemas. En soja, el incremento de la colonización ocurre justo en el punto donde el P edáfico se vuelve limitante para el crecimiento del cultivo. En esta tesis se identificaron características radicales que permiten incrementar la eficiencia de adquisición de P en soja y girasol, y que ayudan a explicar los diferentes requerimientos externos de P de estos cultivos con el maíz.

Efectos de la heterogeneidad del paisaje agrícola pampeano sobre el carbono, la biota edáfica y la descomposición de la hojarasca

La intensificación de la agricultura es la causa principal de la transformación del paisaje, de la disminución de su heterogeneidad y de la alteración de servicios ecosistémicos como la biodiversidad y el secuestro de carbono. La Región Pampeana no ha escapado a este fenómeno global. Esta tesis buscó comprender cómo la heterogeneidad espacial y temporal de un agroecosistema, dada por la presencia de márgenes no cultivados y por diferentes secuencias de cultivos, respectivamente, afectan el contenido de carbono del suelo y la biota edáfica. Para evaluar la heterogeneidad espacial se seleccionaron márgenes con vegetación sin cultivar (leñosa y herbácea) y lotes de soja adyacentes a ellos o a otro cultivo (control). Mediante experimentación a campo y en invernáculo se caracterizaron el contenido de carbono de la capa superficial del suelo, la biota edáfica, la calidad de la hojarasca y su tasa de descomposición. Estas propiedades se evaluaron tanto en los márgenes como la interfase con sus cultivos adyacentes. Para evaluar la heterogeneidad temporal se realizó un experimento de descomposición en invernáculo con suelo proveniente de lotes que habían sido inicialmente sometidos a diferentes secuencias de cultivos, y luego a una última secuencia común. Los resultados principales muestran que los ambientes herbáceos no se diferencian de los agrícolas, mientras que los suelos de los ambientes leñosos contienen un 50 por ciento más de carbono en la capa superficial del suelo. Además los ambientes herbáceos y leñosos poseen una mayor diversidad que la hallada en ambientes cultivados (14 y 25 por ciento más respectivamente). A su vez, solo los márgenes leñosos tuvieron influencia sobre el carbono del suelo y la biota edáfica de los primeros metros de la interfase con los lotes cultivados adyacentes. Las tasas de descomposición de la hojarasca difirieron entre los tipos de margen y fue menor en los leñosos, pero no fue afectada por cambios microambientales del sitio de descomposición. Las diferentes secuencias de cultivos modificaron la cantidad y calidad de la hojarasca producida y la diversidad funcional microbiana. La incorporación de un solo cultivo diferente en la secuencia aumenta significativamente la diversidad funcional microbiana (4 por ciento), mientras que la inclusión de dos cultivos diferentes aumentó la diversidad un 26 por ciento respecto de secuencias sometidas al monocultivo. Las diferentes secuencias no afectaron la tasas de descomposición de un sustrato común, aunque esta se relacionó positivamente con la diversidad funcional microbiana. La mayor diversidad funcional microbiana se registró en la secuencia arveja-maíz. Los resultados de esta tesis sugieren que los márgenes con vegetación leñosa podrían constituir focos de acumulación de carbono en la capa superficial del suelo y de diversidad funcional de la microbiota del suelo. Asimismo, la incorporación de cultivos como maíz y arveja en las secuencias podrían aumentar la diversidad funcional microbiana en el paisaje.

El tráfico de la maquinaria en diferentes sistemas de labranza y su incidencia sobre la compactación del suelo y el rendimiento del maíz (Zea mays L.) en el partido de Luján

El establecimiento del cultivo depende fundamentalmente de los métodos utilizados para la preparación del suelo y la siembra. Nuestro principal objetivo fue evaluar la compactación del suelo y los efectos de los residuos de la cosecha del maíz (Zea Mays L.) sobre la emergencia de las plántulas y los rendimientos en tres diferentes métodos de labranza: siembra directa (SD), arado de cincel (CN) y arado de reja y vertedera (AV). El estudio se realizó al este de la región pampeana entre Octubre de 2004 y Marzo de 2007. El suelo del sitio de estudio es un Argiudol típico. Nuestras hipótesis de trabajo fueron: a) que los rendimientos de maíz se ven afectados por los métodos de labranza utilizados para la preparación del suelo, y b) que el tráfico, en los tres métodos de labranza, causa compactación subsuperficial del suelo. Las variables medidas fueron: (1) Índice de cono (IC) ) entre 0 y 450 mm, (2) la materia seca de la raíz por planta (MSR), (3) materia seca por planta (MSP), (4) la emergencia de plántulas (EP), y (5) los rendimientos del maíz (RM). Los resultados mostraron que en SD, el nivel de compactación del suelo causo menores rendimientos (disminución entre el 10,7 y el 15,2 por ciento) en comparación con CN y AV. La EP fue más lenta en CN y de AV en comparación con SD, pero resultados similares se obtuvieron 18 días después de la siembra. Los valores más altos MSR se observaron en CN y AV (42,3 y 46,1 g planta-1, respectivamente) en comparación con el SD (37,1 g planta-1). El estudio arrojó las siguientes conclusiones. El RM está directamente relacionado con la MSR por planta, que se vio afectada por la compactación del suelo. El horizonte Ap del suelo tiene que ser labrado para mejorar el RM. A pesar del mayor número de pasadas de equipos en el CN y el AV, todos los sistemas labranza causaron compactación del subsuelo. La EP no se vio afectada por el rastrojo del cultivo.