Estrés térmico por alta temperatura en soja (Glycine max (L.) Merr.) : análisis de la dinámica de producción y fijación de vainas y su efecto sobre la determinación del rendimiento

En Argentina, y debido al amplio contexto geográfico donde crece, el cultivo de soja está expuesto frecuentemente a episodios de alta temperatura combinados con baja disponibilidad hídrica. Cuando ocurren durante etapas críticas, estas condiciones ambientales disminuyen el rendimiento del cultivo. Sin embargo, son escasos o inexistentes los estudios que evalúan los mecanismos ecofisiológicos que determinan la partición reproductiva y la generación del rendimiento en respuesta a la combinación de estos estreses abióticos. Los objetivos de esta tesis fueron estudiar la generación del rendimiento en soja, enfatizando el estudio de la dinámica de producción de estructuras reproductivas, la estabilidad de la partición reproductiva y de los mecanismos de compensación entre número y peso de granos en respuesta a la interacción de altas temperaturas y distintos niveles hídricos en suelo. Para ello, durante dos campañas, dos genotipos (DM 4200 y DM 4870) fueron evaluados ante la combinación de dos niveles de temperatura (impuestos como episodios estrés térmico de corta duración) y agua edáfica (riego y secano) durante la etapa crítica de generación de vainas. Se cuantificaron la evolución de la biomasa aérea, la eficiencia de uso de radiación, la dinámica de producción y fijación de vainas, el rendimiento y sus componentes (número y peso de granos) y las relaciones fuente/destino durante las etapas de determinación del número y del peso de los granos. La temperatura máxima promedio durante los episodios de estrés térmico superó en 5,6 ºC a la registrada en tratamientos control. La tasa de fijación de vainas fue 38 por ciento inferior en condiciones de alta temperatura combinada con secano con respecto a los controles regados. El estrés térmico en fructificación redujo el número de granos en ambas condiciones hídricas, aunque en distinta magnitud (17 por ciento riego; 42 por ciento secano). En contraste con los controles, el componente peso de granos no logró compensar la reducción del número de granos en la combinación de estrés térmico y secano. En consecuencia, la alta temperatura con secano redujo la partición reproductiva (15 por ciento p menor a 0,05) y el rendimiento fue consistentemente afectado (45 por ciento inferior a los controles regados). Los resultados de este estudio demuestran que la caída en partición reproductiva y, por ende, en rendimiento final no obedeció a fallas reproductivas ya que el número de vainas iniciadas fue similar en todos los tratamientos. La supervivencia de vainas se asoció con las condiciones ambientales durante las etapas tempranas de su desarrollo, alteradas por el episodio de estrés térmico. Estos resultados ponen de manifiesto la importancia de discriminar los efectos del estrés abiótico según el patrón temporal de fijación de vainas.

Fertilización nitrogenada en cultivos de invierno en base a nitrógeno disponible en suelo y condiciones climáticas pre - siembra (temperatura y precipitaciones)

El correcto manejo del N resulta muy importante en los cultivos de trigo y cebada. Esto se explica por la importancia que tiene este nutriente en el crecimiento de los cultivos, por la movilidad que presenta en el suelo, por la diversidad de factores (bióticos como abióticos) que lo afectan y por el peso económico que tiene el correcto uso de este nutriente. Por lo expresado hemos estudiado con datos de 164 chacras para diferentes años (1999-2000-2001-2002) el efecto de la Temperatura, Precipitación, Fecha de Siembra y Antecesores sobre la disponibilidad de N-NO3 - a la siembra de cultivos de invierno. Bajas precipitaciones durante los 40 días previos a la siembra, alta temperatura del período y fecha de siembra temprana se asociaron a los mayores niveles de N-NO3 - disponibles en el suelo a la siembra. En función de esta información, cuando las lluvias durante los 40 días previos a la siembra son menos de 20 mm y se logran siembras tempranas, es esperable que no haya déficit inicial de N para los cultivos. En siembras inmediatas a períodos de precipitaciones excesivas (135 mm) es esperable muy baja disponibilidad de N-NO3 -, por lo que, si no se dispone del valor de análisis, sería necesario corregir con la dosis máxima propuesta. Para las situaciones intermedias, la única herramienta válida sería el análisis de suelo correspondiente

Competencia y alelopatía en el sistema soja (Glycine max (L.) Merr.) - Maleza (Artemisia annua L.)

La maleza altamisa (Artemisia annua L.) interfiere con el cultivo de soja por competencia y alelopatía, moduladas por estreses bióticos y abióticos (e.g. densidad, herbicida). Los aleloquímicos de altamisa (e.g. artemisinina, aceite esencial) pueden afectar directamente el crecimiento del cultivo o, indirectamente, a través de Bradyrhizobium japonicum (bacteria fijadora de N). Comprender los efectos de las interacciones en el sistema soja-altamisa es agroecológicamente relevante para diseñar prácticas que optimicen la producción y minimicen el uso de insumos. El objetivo de esta tesis fue analizar las interferencias competitivas y alelopáticas entre soja-altamisa y su impacto sobre la nodulación y el rendimiento del cultivo ante cambios en la densidad de plantas y dosis de herbicida. La metodología incluyó ensayos en: (i) parcelas a campo con distintas combinaciones de densidades cultivo-maleza y niveles de alelopatía y de herbicida, (ii) macetas a campo con distintas fuentes de aleloquímicos (biomasa seca y verde de altamisa, artemisinina pura) y suelos (arcilloso y arenoso) y (iii) laboratorio con distintos tipos y niveles de aleloquímicos. (i) Altas densidades de altamisa junto con altos niveles de aleloquímicos en el suelo no redujeron el crecimiento y rendimiento de soja y promovieron la nodulación con o sin aplicación de dosis subletales de herbicida. (ii) El rendimiento fue mayor en presencia de aleloquímicos y sustrato arcilloso. La relación entre el rendimiento y el peso de los nódulos fue positiva y los mayores valores se registraron con biomasa seca de altamisa. (iii) La artemisinina y el aceite esencial provocaron un efecto sinérgico negativo sobre el crecimiento de B. japonicum. El efecto neto de las interacciones competitivas, alelopáticas y de mutualismo generadas entre soja y altamisa dependen no solo del ambiente explorado sino del nivel de organización estudiado. En condiciones de campo (parcelas y macetas), la interacción alelopática fue positiva o neutra, mientras que en laboratorio resultó negativa.

Relación entre la fragmentación del hábitat primario a escala de paisaje y la avifauna dependiente de bosque tropical en la región caribeña de Guatemala

El estudio de los efectos de la modificación del hábitat sobre la diversidad biológica tropical es un tema fundamental para la biología de la conservación. El objetivo principal de este trabajo fue evaluar el efecto de la modificación del bosque tropical a escala de paisaje, y en particular de la fragmentación del bosque, sobre las comunidades de aves en la región caribeña de Guatemala, e identificar los mecanismos ecológicos principales asociados a dichos efectos. Relevé las comunidades de aves en 123 paisajes, y estudié la relación entre: 1) la presencia de 10 especies blanco; 2) la riqueza, abundancia y composición de las aves dependientes de bosque; 3) la dinámica temporal de dicha comunidad; 4) la riqueza de ocho gremios ecológicos, y la variación en la composición y configuración del hábitat en estos paisajes, mediante modelos lineales generalizados y técnicas multivariadas. Concluí que: 1) la persistencia de las aves en paisajes modificados depende de factores que operan a escalas extra-territoriales; 2) el efecto de la cobertura de bosque sobre la comunidad de aves fue mayor, pero hubo fuertes respuestas a la fragmentación y aumentos del perímetro de las especies de interior de bosque, las granívoras, nectarívoras, e insectívoras residentes de follaje y hojarasca; 3) la dinámica comunitaria de los paisajes con cobertura mayor al 40 por ciento, independientemente del grado de fragmentación, fueron muy similares a la del bosque continuo; 4) las especies más vulnerables a la modificación poseen poca capacidad de utilizar hábitats alternativos, impidiendo la suplementación de recursos en éstos y/o restringiendo su dispersión a otros fragmentos; aquellas que se alimentan y anidan en los estratos inferiores del bosque y construyen nidos abiertos son más vulnerables a los efectos bióticos y abióticos de los bordes de bosque; las especies que son miembros comunes de grupos de alimentación son afectadas por mayores requerimientos de área y una menor amplitud de hábitat.

Impactos de las plantaciones de pino sobre el ciclo de carbono a lo largo de un gradiente de precipitaciones en la Patagonia, Argentina

Los cambios en el uso de la tierra modifican la circulación de carbono (C) entre la atmósfera y los ecosistemas, lo que altera el funcionamiento de estos últimos. Los ecosistemas terrestres juegan un papel central sobre el ciclo de C, pero todavía existen muchas incertidumbres asociadas a los impactos del reemplazo de la vegetación natural sobre los reservorios y flujos de C en condiciones climáticas contrastantes. En esta tesis evaluamos el impacto del reemplazo de la vegetación natural por plantaciones de pino sobre el ciclo de C a lo largo de un gradiente de precipitaciones (250-2200 mm) en la Patagonia. Un gradiente donde la composición de especies y formas de vida de la vegetación varía (de estepas arbustivas graminosas a bosques templados) y ecosistemas pareados donde la vegetación es constante (Pinus ponderosa) permitió explorar los efectos combinados y desacoplados de las precipitaciones y la vegetación sobre la productividad primaria neta aérea (PPNA), la descomposición de broza y el balance de C. A la vez, evaluamos el potencial de secuestro de C de dichas plantaciones. Las plantaciones modificaron el balance de C de los ecosistemas a través de cambios simultáneos en la PPNA y la descomposición, y atenuaron la respuesta de algunas variables biogeoquímicas del suelo a los cambios en las precipitaciones. La PPNA de los ecosistemas naturales y plantaciones aumentó de manera lineal a lo largo del gradiente y la pendiente de la relación PPNA-precipitaciones fue similar entre ecosistemas. La descomposición de broza difirió de manera notable entre ecosistemas y sólo presentó una relación positiva con las precipitaciones en las plantaciones. En los ecosistemas naturales, la combinación de las distintas calidades de broza y los efectos abióticos, como la fotodegradación que disminuye al aumentar la cobertura de la vegetación, generaron tasas de descomposición variables a lo largo del gradiente, y siempre superiores a la de las plantaciones. Las plantaciones incrementaron el contenido de C de la biomasa y detritos entre los 250 a 1350 mm, y lo redujeron con respecto al bosque nativo. El incremento de los detritos estuvo asociado a retrasos en la descomposición, pero estos cambios no se reflejaron en el contenido de carbono orgánico del suelo superficial. En esta tesis identificamos interacciones múltiples entre el clima, la vegetación que se reemplaza y la identidad de la especie introducida, que en conjunto definieron el impacto absoluto y relativo de las plantaciones sobre el balance de C a lo largo del gradiente de precipitaciones. La utilización de plantaciones forestales de la Patagonia como estrategia segura de secuestro de C a largo plazo, presentaría bastante incertidumbre y tendría un papel menor en términos de compensar las emisiones de CO2 a la atmósfera que diversas actividades humanas generan.

Estrés abiótico en maíz : efectos sobre la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas, la partición de biomasa y el desarrollo reproductivo en genotipos contrastantes en su tolerancia a la densidad

Los sistemas de producción de maíz (Zea mays L.) en secano con altas densidades de siembra promueven procesos de competencia intra-específica desde etapas tempranas del desarrollo. Existen diferencias genotípicas en la evolución temporal de la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas (indicativa de la intensidad de la competencia intra-específica) en cultivos con densidades de siembra contrastantes. Sin embargo, esta información es escasa en cultivos bajo estrés hídrico y nitrogenado. El objetivo de este trabajo fue analizar los efectos de los estreses abióticos (luz, agua y N) sobre la evolución de la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas, su desarrollo reproductivo, la partición de biomasa y el número de granos por planta (NGP), en dos híbridos de maíz con diferente tolerancia a la alta densidad de siembra. La variabilidad inicial del crecimiento de las plantas pudo atenuarse mediante la fertilización y el riego, detectándose diferencias genotípicas en estas respuestas. Por el contrario, dicha variabilidad se sostuvo en el tiempo en situaciones de deficiencias de N y de agua. Se hallaron fuertes asociaciones entre las tasas de crecimiento de las plantas entre períodos y entre éstas y diversos rasgos del desarrollo reproductivo. Sin embargo, los estreses hídricos y nutricionales no afectaron la partición de biomasa hacia la espiga durante el período crítico centrado en floración, y sólo afectaron ligeramente el número de flores fértiles. La principal fuente de pérdida del NGP fue el aborto de granos, promovido por las condiciones de estrés y reflejado por la relación de esta pérdida con la tasa de crecimiento de las flores durante el periodo crítico (TCFPC). Así, la relación encontrada entre el NGP y TCFPC, sugiere que los efectos de los estreses abióticos se ejercieron principalmente por una reducción del flujo de asimilados hacia las flores. El menor NGP por unidad de TCFPC de las plantas dominadas del híbrido más intolerante, revela efectos directos de los estreses sobre la eficiencia reproductiva.

Estrés abiótico en maíz : efectos sobre la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas, la partición de biomasa y el desarrollo reproductivo en genotipos contrastantes en su tolerancia a la densidad

Los sistemas de producción de maíz (Zea mays L.)en secano con altas densidades de siembra promueven procesos de competencia intra-específica desde etapas tempranas del desarrollo. Existen diferencias genotípicas en la evolución temporal de la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas (indicativa de la intensidad de la competencia intra-específica)en cultivos con densidades de siembra contrastantes. Sin embargo, esta información es escasa en cultivos bajo estrés hídrico y nitrogenado. El objetivo de este trabajo fue analizar los efectos de los estreses abióticos (luz, agua y N)sobre la evolución de la variabilidad poblacional del crecimiento de las plantas, su desarrollo reproductivo, la partición de biomasa y el número de granos por planta (NGP), en dos híbridos de maíz con diferente tolerancia a la alta densidad de siembra. La variabilidad inicial del crecimiento de las plantas pudo atenuarse mediante la fertilización y el riego, detectándose diferencias genotípicas en estas respuestas. Por el contrario, dicha variabilidad se sostuvo en el tiempo en situaciones de deficiencias de N y de agua. Se hallaron fuertes asociaciones entre las tasas de crecimiento de las plantas entre períodos y entre éstas y diversos rasgos del desarrollo reproductivo. Sin embargo, los estreses hídricos y nutricionales no afectaron la partición de biomasa hacia la espiga durante el período crítico centrado en floración, y sólo afectaron ligeramente el número de flores fértiles. La principal fuente de pérdida del NGP fue el aborto de granos, promovido por las condiciones de estrés y reflejado por la relación de esta pérdida con la tasa de crecimiento de las flores durante el periodo crítico (TCFPC). Así, la relación encontrada entre el NGP y TCFPC, sugiere que los efectos de los estreses abióticos se ejercieron principalmente por una reducción del flujo de asimilados hacia las flores. El menor NGP por unidad de TCFPC de las plantas dominadas del híbrido más intolerante, revela efectos directos de los estreses sobre la eficiencia reproductiva.

Competencia y alelopatía en el sistema soja (Glycine max (L.) Merr.)- Maleza (Artemisia annua L.)

La maleza altamisa (Artemisia annua L.)interfiere con el cultivo de soja por competencia y alelopatía, moduladas por estreses bióticos y abióticos (e.g. densidad, herbicida). Los aleloquímicos de altamisa (e.g. artemisinina, aceite esencial)pueden afectar directamente el crecimiento del cultivo o, indirectamente, a través de Bradyrhizobium japonicum (bacteria fijadora de N). Comprender los efectos de las interacciones en el sistema soja-altamisa es agroecológicamente relevante para diseñar prácticas que optimicen la producción y minimicen el uso de insumos. El objetivo de esta tesis fue analizar las interferencias competitivas y alelopáticas entre soja-altamisa y su impacto sobre la nodulación y el rendimiento del cultivo ante cambios en la densidad de plantas y dosis de herbicida. La metodología incluyó ensayos en: (i)parcelas a campo con distintas combinaciones de densidades cultivo-maleza y niveles de alelopatía y de herbicida, (ii)macetas a campo con distintas fuentes de aleloquímicos (biomasa seca y verde de altamisa, artemisinina pura)y suelos (arcilloso y arenoso)y (iii)laboratorio con distintos tipos y niveles de aleloquímicos. (i)Altas densidades de altamisa junto con altos niveles de aleloquímicos en el suelo no redujeron el crecimiento y rendimiento de soja y promovieron la nodulación con o sin aplicación de dosis subletales de herbicida. (ii)El rendimiento fue mayor en presencia de aleloquímicos y sustrato arcilloso. La relación entre el rendimiento y el peso de los nódulos fue positiva y los mayores valores se registraron con biomasa seca de altamisa. (iii)La artemisinina y el aceite esencial provocaron un efecto sinérgico negativo sobre el crecimiento de B. japonicum. El efecto neto de las interacciones competitivas, alelopáticas y de mutualismo generadas entre soja y altamisa dependen no solo del ambiente explorado sino del nivel de organización estudiado. En condiciones de campo (parcelas y macetas), la interacción alelopática fue positiva o neutra, mientras que en laboratorio resultó negativa.