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.

Efecto de la agriculturización y la estructura del paisaje sobre el servicio de polinización en agroecosistemas pampeanos

La agriculturización y la estructura del paisaje pueden alterar la calidad del servicio de polinización a nivel de comunidad. Para evaluar esta premisa, se compararon áreas agriculturizadas con áreas recuperadas tras la supresión prolongada de la agricultura, en tres sitios de la región pampeana sujetos a diferentes manejos agronómicos e inmersos en paisajes de diferente nivel de estructura. En cada sitio se relevaron las plantas entomófilas, se capturaron sus visitantes florales, y se cuantificaron diversos aspectos de la interacción entre ambos gremios mutualistas. Para evaluar el servicio de polinización se describieron las redes planta-visitante floral y las redes de transporte de polen, y se cuantificó la deposición de polen sobre los estigmas. Además se evaluó de qué manera estas variables son afectadas por el grado de complejidad del paisaje circundante. Cuando el manejo agronómico predominante fue la agricultura, las redes de interacciones de los fragmentos agriculturizados tuvieron menor riqueza de visitantes florales que las de los recuperados, mientras que bajo ganadería se encontró mayor riqueza de plantas entomófilas en los fragmentos agriculturizados que en los recuperados. Las redes planta-polinizador de los fragmentos recuperados resultaron más especializadas que las de los agriculturizados. En fragmentos recuperados los visitantes florales transportaron mayor cantidad de granos de polen que en los agriculturizados, y el polen de plantas exóticas superó al de las nativas. Sin embargo, no se encontraron diferencias entre tipos de fragmentos en la magnitud del servicio de polinización agriculturizados la calidad del servicio (deposición de polen heteroespecífico sobre el estigma) fue menor. Finalmente, se encontró que la estructura del paisaje modula de manera diferencial el servicio de polinización y la riqueza de plantas y visitantes florales.

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.

Influencia de la heterogeneidad del paisaje sobre la diversidad y la estructura trófica de los ensambles de artrópodos en ambientes agrícolas de la pampa ondulada

Esta tesis estudia los efectos de la heterogeneidad del paisaje (contexto) sobre la diversidad de las especies de artrópodos y su estructura trófica en agro-ecosistemas. Específicamente, se evaluó la función de los habitats no-cultivados adyacentes a los cultivos, como los alambrados, en el mantenimiento de la diversidad artrópodos mediante la modificación de los efectos de derrame (spillover) en las interfaces entre los cultivos y los habitats no-cultivados. A escala de paisaje, se presentan evidencias de la influencia de la heterogeneidad del paisaje sobre los componentes aditivos de la diversidad total (diversidad fÁ) : la riqueza local (diversidad f¿) y el reemplazo de especies (diversidad fÀ). Así, la diversidad fÀ explicó una parte importante de la variación en la diversidad total del paisaje, reflejando los cambios en el área y la densidad de los habitats no-cultivados. A escala de lote, la riqueza local y la estructura trófica de las comunidades de artrópodos variaron en función de la posición en el lote (centro, borde y alambrado) y el tipo del cultivo. Estos resultados indican que los alambrados son elementos clave en los paisajes agrícolas para mantener la riqueza regional de artrópodos. Por otra parte, se demostró que los efectos de spillover modifican los patrones de diversidad incrementando la riqueza de especies en los márgenes de los cultivos, actuando los alambrados como fuente de especies que mitigan el impacto negativo del manejo agrícola. Por último, la riqueza de especies de los ensambles de artrópodos parasíticos aumentó con la heterogeneidad del paisaje. El aumento de la frecuencia de asociaciones minador-parasitoide contribuyó a la regulación biológica de un herbívoro novel. Los resultados presentados aqui son relevantes no solo para los paisajes rurales pampeanos (grano grueso, lotes extensos, uso de la tierra heterogéneo y alta intensificación agricola), sino también para entender los factores que definen la diversidad de los ensambles de artrópodos y su relación con la provisión de servicios ecosistemicos

Influencia de la heterogeneidad del paisaje sobre la diversidad y la estructura trófica de los ensambles de artrópodos en ambientes agrícolas de la pampa ondulada

Esta tesis estudia los efectos de la heterogeneidad del paisaje (contexto) sobre la diversidad de las especies de artrópodos y su estructura trófica en agro-ecosistemas. Específicamente, se evaluó la función de los habitats no-cultivados adyacentes a los cultivos, como los alambrados, en el mantenimiento de la diversidad artrópodos mediante la modificación de los efectos de derrame (spillover) en las interfaces entre los cultivos y los habitats no-cultivados. A escala de paisaje, se presentan evidencias de la influencia de la heterogeneidad del paisaje sobre los componentes aditivos de la diversidad total (diversidad fÁ) : la riqueza local (diversidad f¿) y el reemplazo de especies (diversidad fÀ). Así, la diversidad fÀ explicó una parte importante de la variación en la diversidad total del paisaje, reflejando los cambios en el área y la densidad de los habitats no-cultivados. A escala de lote, la riqueza local y la estructura trófica de las comunidades de artrópodos variaron en función de la posición en el lote (centro, borde y alambrado) y el tipo del cultivo. Estos resultados indican que los alambrados son elementos clave en los paisajes agrícolas para mantener la riqueza regional de artrópodos. Por otra parte, se demostró que los efectos de spillover modifican los patrones de diversidad incrementando la riqueza de especies en los márgenes de los cultivos, actuando los alambrados como fuente de especies que mitigan el impacto negativo del manejo agrícola. Por último, la riqueza de especies de los ensambles de artrópodos parasíticos aumentó con la heterogeneidad del paisaje. El aumento de la frecuencia de asociaciones minador-parasitoide contribuyó a la regulación biológica de un herbívoro novel. Los resultados presentados aqui son relevantes no solo para los paisajes rurales pampeanos (grano grueso, lotes extensos, uso de la tierra heterogéneo y alta intensificación agricola), sino también para entender los factores que definen la diversidad de los ensambles de artrópodos y su relación con la provisión de servicios ecosistemicos

Comportamiento de la vegetación en planicies inundables : impacto del anegamiento y los cambios en el uso del suelo

En los ecosistemas de llanuras, como la Llanura Pampeana Argentina, los flujos en sentido vertical - transpiración y evaporación directa - son las principales vías evaporativas de salida de agua. La vegetación controla las salidas transpirativas, por ello la cobertura del suelo tiene una gran influencia en el funcionamiento ecosistémico. Aún no se conoce con certeza cómo el uso del suelo y sus modificaciones condicionan el régimen de inundaciones. Los objetivos de este trabajo son i) describir los eventos de anegamiento de un área representativa de la Pampa Interior para un período de 11 años; ii) analizar el impacto de la frecuencia de anegamiento sobre el funcionamiento de la vegetación a escala regional y iii) a escala local. Se evaluó de qué manera la frecuencia de anegamiento y el tipo de cobertura condicionan la respuesta de la vegetación frente a una inundación utilizando información satelital del período 2000-2010. Se utilizó el IVN obtenido del producto MODIS MOD13Q1 como indicador de transpiración y mapas de anegamiento. Los resultados muestran que a mayor frecuencia de anegamiento se registra un mayor descenso de la transpiración y mayor tiempo de recuperación con respecto a los sitios no anegados. El impacto negativo del anegamiento sobre cultivos anuales es mayor que sobre especies forrajeras, las cuales conservan las tasas de transpiración a pesar de estar anegadas. Esto sugiere que bajo el uso de la tierra actual de la región donde se reemplazan los esquemas de rotación por cultivos anuales, los futuros eventos de inundación pueden perdurar más tiempo debido a menores tasas de transpiración durante estos eventos. Para evitar este riesgo habría que mantener un mayor porcentaje de heterogeneidad del paisaje.

Impacto del uso del suelo sobre el Índice de Vegetación Normalizado (NDVI) en el noroeste argentino

En este trabajo se evalúan los impactos del cambio del uso del suelo en la región Chaqueña noroccidental de Argentina abordando cuestiones como la relación entre factores ambientales y edáficos y la dinámica del Índice de Vegetación Normalizado (NDVI) en áreas donde la vegetación ha sido ligeramente modificada y cómo afecta a la dinámica del NDVI la intensificación del uso de la tierra. El NDVI constituye una cuantificación de la fracción de energía absorbida por la vegetación y, bajos ciertas condiciones, de la productividad primaria neta (PPN). Fue obtenido desde el sensor MODIS (Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) ubicado a bordo de las misiones satelitales de la NASA Aqua y Terra. Se incorporó información de uso de suelo, clima, suelo y NDVI en un sistema de información geográfica con una resolución espacial coincidente con la grilla de la serie temporal de NDVI denominada LTDR (Long Term Data Record). El uso del suelo fue caracterizado por la proporción de cultivos en cada celda de la grilla. Tres atributos fueron derivados de la dinámica estacional del NDVI: la integral anual (NDVI-I), el rango relativo (RREL) y la fecha del máximo NDVI (DMAX). La influencia de los factores ambientales para las celdas con menor proporción de cultivos se analizó mediante regresiones individuales con los tres atributos de NDVI como variables dependientes y las variables de clima y suelo como variables independientes. Para los tres atributos de NDVI persiste en la variabilidad observada un porcentaje importante que no es explicado por las variables consideradas. Se aplicaron los modelos obtenidos a las celdas con mayor proporción de cultivos y se analizaron las diferencias entre los valores observados y predichos de los atributos derivados del NDVI. Ninguno de los modelos ajustados explica la mayor parte de la variabilidad observada cuando se aplican a entornos modificados. En líneas generales, para el NDVI-I los valores observados son menores que los estimados; para RREL, los valores observados son mayores que los estimados y para DMAX no hay evidencias claras de diferencias entre ambos valores. Se analizaron los desvíos entre valores observados y estimados y su relación con el uso de suelo. La magnitud de los cambios observados en la radiación absorbida y la estacionalidad están vinculados a la proporción del paisaje agriculturizado. Por un lado, se observa una disminución del NDVI-I. Por el otro el efecto más relevante de la agriculturización del paisaje sobre la dinámica del carbono es el incremento significativo de la estacionalidad evidenciado por un aumento del RREL. Con respecto a la fecha de máximo NDVI no surgen evidencias claras acerca de la influencia de la agriculturización sobre la misma.

Dinámica y consecuencias del cambio en la cobertura y el uso del suelo en el Chaco semi-árido

La deforestación en Sudamérica afecta principalmente a tres ecosistemas: El Cerrado en Brasil, la selva de Chiquitanos en Bolivia y el Gran Chaco en Bolivia, Paraguay y Argentina, siendo en estos dos últimos países en donde ocurren las mayores transformaciones del paisaje para la producción de commodities para exportación. En la presente tesis, para la porción Noroeste del Chaco Argentino, se analizó la dinámica de cambios de los últimos 30 años; se evaluó la ocurrencia del modelo cambio de uso del suelo denominado "Transición Forestal"; se estudió la influencia de factores locales que controlan la localización de desmontes; y se cuantificó el impacto de dicha transformación sobre el nivel de provisión de servicios ecosistémicos intermedios relativos a la dinámica del C. En el período 1977-2007 ocurrieron cambios que alcanzaron más del 26 por ciento del área de estudio. Los desmontes para actividad agropecuaria alcanzaron un total de 4,5 millones ha, de los cuales el 53 por ciento ocurrieron en el último período (1997-07), siendo los bosques secos y los pastizales las coberturas más afectadas. De continuar con esta tendencia, ocurrirá una inversión del paisaje en un periodo comprendido entre 40 y 100 años, en donde la actividad agropecuaria comenzaría a ser dominante en el paisaje chaqueño. No están ocurriendo ninguno de los modelos de cambios de uso del suelo de compatibilización de producción-conservación discutidos en esta tesis: (a) "Transición Forestal" (Forest Transition), (b) "separación-territorial" (land-sparing); o (c) "integración-territorial" (land-sharing). Se propone un nuevo modelo de cambio de uso de suelo que probablemente se verifica en otras regiones del Gran Chaco Americano, al que se denominó "modelo tipo Tsunami" por sus características de avance en forma de ola, que a su paso homogeniza el paisaje bajo el punto de vista estructural y funcional.

Estudio del funcionamiento y la estructura espacial de los paisajes urbano - rurales argentinos como base para la generación de pautas de ordenamiento territorial sustentable

El paisaje urbano-rural argentino ha sido sometido a profundos cambios en los últimos años. Entre ellos, la despoblación progresiva de la fase rural como fuente de aumento de la población en la fase urbana y la expansión e intensificación de la agricultura en relación al mercado global han sido los más importantes. Estos cambios modifican los flujos de energía, materia y/o información que vinculan las fases urbana y rural. La posibilidad de lograr un uso sustentable de recursos en un paisaje urbano-rural está asociada al grado de acoplamiento entre las fases, tanto para satisfacer al consumo como para absorber los desechos generados. Sin embargo, esta interrelación entre la demanda de las ciudades sobre la oferta de los ecosistemas que los contienen ha sido poco estudiada. En esta tesis se describen y cuantifican las interacciones, en términos de intercambio de materia y energía, entre una serie de ciudades argentinas de tamaño medio (25 a 41 mil habitante) y sus ecosistemas circundantes. La caracterización del funcionamiento del paisaje se realizó a través de las metodologías de Huella Ecológica y Análisis de Flujos de Materia y Energía. En segunda instancia, la caracterización de la estructura espacial se realizó a través de metodologías geoestadísticas y mediante una modificación de la Huella Ecológica, la cual incorpora la heterogeneidad del paisaje. Los resultados muestran que, en términos funcionales, los paisajes urbanorurales, aunque contrastantes, presentaron características similares: alto consumo energético y gran capacidad de producir bienes agrícolas y/o ganaderos, los cuales son exportados en su mayoría, satisfaciendo también gran parte del consumo local. Sin embargo, todos los paisajes resultaron fuertemente dependientes de sistemas externos, tanto para ubicar su producción como para suplir la demanda energética. A su vez, el consumo de energía muestra un nivel de impacto alto en términos de emisiones de carbono, mostrando un déficit en la capacidad de mitigar estas emisiones a escala de paisaje. El proceso de agriculturización ha generado una homogeneización de los distintos paisajes urbano-rurales, afectando distintos aspectos de los ecosistemas, que generalmente no son considerados en los an⭩sis de la sustentabilidad regionales. Generar cambios en el territorio que permitan aumentar el nivel de vinculación entre las fases urbana y rural así como establecer estrategias para la mitigación de emisiones de carbono puede mejorar considerablemente el nivel de sustentabilidad de los paisajes urbano-rurales

La percepción de la calidad del suelo por parte de los productores en una prueba piloto en el área pampeana

p.97-106

Estudio del funcionamiento y la estructura espacial de los paisajes urbano - rurales argentinos como base para la generación de pautas de ordenamiento territorial sustentable

El paisaje urbano-rural argentino ha sido sometido a profundos cambios en los últimos años. Entre ellos, la despoblación progresiva de la fase rural como fuente de aumento de la población en la fase urbana y la expansión e intensificación de la agricultura en relación al mercado global han sido los más importantes. Estos cambios modifican los flujos de energía, materia y/o información que vinculan las fases urbana y rural. La posibilidad de lograr un uso sustentable de recursos en un paisaje urbano-rural está asociada al grado de acoplamiento entre las fases, tanto para satisfacer al consumo como para absorber los desechos generados. Sin embargo, esta interrelación entre la demanda de las ciudades sobre la oferta de los ecosistemas que los contienen ha sido poco estudiada. En esta tesis se describen y cuantifican las interacciones, en términos de intercambio de materia y energía, entre una serie de ciudades argentinas de tamaño medio (25 a 41 mil habitante) y sus ecosistemas circundantes. La caracterización del funcionamiento del paisaje se realizó a través de las metodologías de Huella Ecológica y Análisis de Flujos de Materia y Energía. En segunda instancia, la caracterización de la estructura espacial se realizó a través de metodologías geoestadísticas y mediante una modificación de la Huella Ecológica, la cual incorpora la heterogeneidad del paisaje. Los resultados muestran que, en términos funcionales, los paisajes urbanorurales, aunque contrastantes, presentaron características similares: alto consumo energético y gran capacidad de producir bienes agrícolas y/o ganaderos, los cuales son exportados en su mayoría, satisfaciendo también gran parte del consumo local. Sin embargo, todos los paisajes resultaron fuertemente dependientes de sistemas externos, tanto para ubicar su producción como para suplir la demanda energética. A su vez, el consumo de energía muestra un nivel de impacto alto en términos de emisiones de carbono, mostrando un déficit en la capacidad de mitigar estas emisiones a escala de paisaje. El proceso de agriculturización ha generado una homogeneización de los distintos paisajes urbano-rurales, afectando distintos aspectos de los ecosistemas, que generalmente no son considerados en los an⭩sis de la sustentabilidad regionales. Generar cambios en el territorio que permitan aumentar el nivel de vinculación entre las fases urbana y rural así como establecer estrategias para la mitigación de emisiones de carbono puede mejorar considerablemente el nivel de sustentabilidad de los paisajes urbano-rurales

Dinámica y consecuencias del cambio en la cobertura y el uso del suelo en el Chaco semi-árido

La deforestación en Sudamérica afecta principalmente a tres ecosistemas: El Cerrado en Brasil, la selva de Chiquitanos en Bolivia y el Gran Chaco en Bolivia, Paraguay y Argentina, siendo en estos dos últimos países en donde ocurren las mayores transformaciones del paisaje para la producción de commodities para exportación. En la presente tesis, para la porción Noroeste del Chaco Argentino, se analizó la dinámica de cambios de los últimos 30 años; se evaluó la ocurrencia del modelo cambio de uso del suelo denominado "Transición Forestal"; se estudió la influencia de factores locales que controlan la localización de desmontes; y se cuantificó el impacto de dicha transformación sobre el nivel de provisión de servicios ecosistémicos intermedios relativos a la dinámica del C. En el período 1977-2007 ocurrieron cambios que alcanzaron más del 26 por ciento del área de estudio. Los desmontes para actividad agropecuaria alcanzaron un total de 4,5 millones ha, de los cuales el 53 por ciento ocurrieron en el último período (1997-07), siendo los bosques secos y los pastizales las coberturas más afectadas. De continuar con esta tendencia, ocurrirá una inversión del paisaje en un periodo comprendido entre 40 y 100 años, en donde la actividad agropecuaria comenzaría a ser dominante en el paisaje chaqueño. No están ocurriendo ninguno de los modelos de cambios de uso del suelo de compatibilización de producción-conservación discutidos en esta tesis: (a)"Transición Forestal" (Forest Transition), (b)"separación-territorial" (land-sparing); o (c)"integración-territorial" (land-sharing). Se propone un nuevo modelo de cambio de uso de suelo que probablemente se verifica en otras regiones del Gran Chaco Americano, al que se denominó "modelo tipo Tsunami" por sus características de avance en forma de ola, que a su paso homogeniza el paisaje bajo el punto de vista estructural y funcional.