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.

Sistemas de producción de yacaré y helicícola : variables socio - económicas asociadas a su aprovechamiento sustentable

El uso comercial de fauna silvestre genera debates éticos y pragmáticos. Los debates pragmáticos discuten si ese aprovechamiento puede favorecer o dificultar la conservación de las especies y los ambientes donde habitan. Los abordajes conceptuales tradicionales analizan el eslabonamiento productivo a partir de los flujos de capital y producto enfatizando escasamente en los actores sociales intervinientes, lo que resulta insuficiente para evaluar su trayectoria en términos de sustentabilidad. El objetivo de este trabajo es desarrollar un modelo conceptual que identifique variables sociales y económicas y su influencia en el aprovechamiento sustentable desde la perspectiva de los actores sociales involucrados en el uso comercial de fauna silvestre. Con herramientas metodológicas propias de la etnografía, los sistemas blandos y las redes sociales se analizaron el: 1) el sistema argentino de producción de yacaré, y 2) el sistema argentino helicícola. Se conceptualizaron ambos sistemas definiendo estructuras, efectos umbral, estados de equilibrio y metas. La contrastación de sistemas aparentemente diferentes permitió identificar cinco categorías clave: 1) demanda internacional de los productos, 2) las relaciones sociales entre actores participantes, 3) la estructura productiva, 4) el marco regulatorio y 5) el estado de conservación de las poblaciones silvestres. El modelo conceptual desarrollado articula las condiciones objetivas y subjetivas sobre las que interactúan los actores sociales involucrados, reconociendo el carácter co-evolutivo entre los seres humanos y la naturaleza. Esta herramienta de diagnóstico y planificación es un aporte original que permite visualizar la magnitud de la intervención en la naturalez, según los intereses sociales que subyacen y evaluar el impacto de dicha intervención sobre la conservación de las especies utilizadas.

Transferencia de nitrógeno de ecosistemas agrícolas recientemente intensificados a acuíferos: efecto de la variación en las precipitaciones

A partir del monitoreo a campo de cultivos, suelo y agua subterránea, modelos de simulación y un experimento en lisímetros se estudió el intercambio de nitrógeno (N) inorgánico entre cultivos y el agua subterránea en sistemas agrícolas recientemente intensificados con suelos ricos en materia orgánica (MO). El monitoreo (1998-2010) en tres posiciones del paisaje de la Pampa Ondulada permitió captar períodos plurianuales húmedos y secos (1506-444 mm año-1) disparadores de cambios intensos en las profundidades freáticas (mayor 1 a menor a 6 m) que afectaron la función del agua subterránea y de los cultivos como moduladores de los flujos de agua y N. Con niveles freáticos superficiales, se redujo la capacidad de almacenaje del agua drenada hacia la zona no saturada, produciéndose un flujo lateral subsuperficial que redistribuyó el N lixiviado desde posiciones altas hacia los bajos y contribuyó a la recarga del acuífero aguas abajo. Este flujo, favorecido por fuertes gradientes hidráulicos, y la concentración local de solutos disparada por el consumo de agua subterránea por los cultivos en la posición de pie de loma, produjeron picos de concentración de cloruro (menor a 500 mg Cl. l-1) y nitrato (menor a 45 mg N-NO3. l-1) en el agua freática superficial. Durante períodos normales a secos los drenajes de diferentes eventos de lluvia se alojan en la zona no saturada, disipando y retrasando la respuesta del nivel freático a eventos individuales. El agua de lluvia fluye verticalmente arrastrando N del suelo hacia una superficie freática profunda (con mayor desfasaje temporal entre la concentración de nitrato del drenaje y la del agua freática a medida que el nivel se profundiza) y luego descarga en el arroyo. La aplicación de un fertilizante enriquecido con 15N a un cultivo de maíz en lisímetros permitió demostrar que la fertilización representa un aporte insignificante (1 por ciento) al flujo de N lixiviado y que el N derivado de la mineralización de la MO del suelo constituye una fuente importante de N lixiviable durante períodos con balance hídrico positivo y/o baja demanda de los cultivos. A partir de los resultados obtenidos se propone un modelo conceptual de los flujos hidrológicos y de N en paisajes ondulados de uso agrícola para situaciones climáticas contrastantes

Control de la inducción a floración en la especie perenne Lesquerella mendocina: un potencial cultivo oleaginoso

La floración es el resultado de complejas interacciones entre factores ambientales, y está mediada por señales endógenas y por el programa genético de la planta. Las respuestas a la floración fueron poco estudiadas en especies perennes facultativas como la autóctona Lesquerella mendocina, potencial cultivo oleaginoso. El objetivo general fue generar avances en el conocimiento de los mecanismos que regulan la floración en especies herbáceas perennes, utilizando a L. mendocina como objeto de estudio. Se caracterizó el papel de factores que controlan el crecimiento en la regulación del tiempo a floración, encontrándose una asociación entre la adquisición de una tasa de crecimiento Umbral (TCu) y el momento de floración, que resultó ser de naturaleza causal. Se puso en evidencia la participación de las giberelinas en la cascada de eventos que, iniciada por la adquisición de la TCU, desemboca en la iniciación floral. La exposición de las plantas a condiciones que aumentan la tasa de crecimiento (i.e. alta radiación incidente) suprimió la expresión del gen que codifica para la enzima GA2-oxidasa (lo que conduciría a la acumulación de giberelinas activas) y aumentó la proteína codificada por el gen FT. Además, se corroboró un rol positivo de los carbohidratos que actuarían como una señal a distancia para desencadenar la floración. Sobre la base de estos resultados, se elaboró un modelo conceptual para explicar los mecanismos que regulan la transición del estado vegetativo a reproductivo en L. mendocina, que se integra con conocimientos previos acerca del efecto de la temperatura sobre el desencadenamiento de la floración en esta especie. La información obtenida en esta tesis implica un avance en el conocimiento de los mecanismos que controlan la inducción a floración en especies perennes, y además sienta las bases para la puesta en cultivo y diseño de estrategias de manejo de cultivos alternativos con estas características.

Sistemas de producción de yacaré y helicícola : variables socio - económicas asociadas a su aprovechamiento sustentable

El uso comercial de fauna silvestre genera debates éticos y pragmáticos. Los debates pragmáticos discuten si ese aprovechamiento puede favorecer o dificultar la conservación de las especies y los ambientes donde habitan. Los abordajes conceptuales tradicionales analizan el eslabonamiento productivo a partir de los flujos de capital y producto enfatizando escasamente en los actores sociales intervinientes, lo que resulta insuficiente para evaluar su trayectoria en términos de sustentabilidad. El objetivo de este trabajo es desarrollar un modelo conceptual que identifique variables sociales y económicas y su influencia en el aprovechamiento sustentable desde la perspectiva de los actores sociales involucrados en el uso comercial de fauna silvestre. Con herramientas metodológicas propias de la etnografía, los sistemas blandos y las redes sociales se analizaron el: 1)el sistema argentino de producción de yacaré, y 2)el sistema argentino helicícola. Se conceptualizaron ambos sistemas definiendo estructuras, efectos umbral, estados de equilibrio y metas. La contrastación de sistemas aparentemente diferentes permitió identificar cinco categorías clave: 1)demanda internacional de los productos, 2)las relaciones sociales entre actores participantes, 3)la estructura productiva, 4)el marco regulatorio y 5)el estado de conservación de las poblaciones silvestres. El modelo conceptual desarrollado articula las condiciones objetivas y subjetivas sobre las que interactúan los actores sociales involucrados, reconociendo el carácter co-evolutivo entre los seres humanos y la naturaleza. Esta herramienta de diagnóstico y planificación es un aporte original que permite visualizar la magnitud de la intervención en la naturalez, según los intereses sociales que subyacen y evaluar el impacto de dicha intervención sobre la conservación de las especies utilizadas.

Resistencia y resiliencia a la degradación salina y sódica de suelos pampeanos, disturbados por riego complementario

p.119-130

Refugios de fuego de Austrocedrus chilensis y su función en la expansión del bosque sobre el matorral en el noroeste de la Patagonia

El fuego modula la dinámica de la vegetación, favoreciendo distintas estrategias de persistencia y recolonización. Especies de reproducción obligada por semilla dependen de características ambientales para persistir, como de refugios los cuales tienen atributos biofísicos que disminuyen la severidad del fuego, permitiendo su supervivencia y dispersión post-fuego. Mientras que hay especies que mediante órganos de reserva pueden persistir y rebrotar. El objetivo de esta tesis es desarrollar y validar un modelo conceptual de dinámica sucesional entre comunidades vegetales de distinta historia de vida en paisajes propensos al fuego. En el noroeste de Patagonia, matorrales rebrotantes y bosques de Austrocedrus chilensis (ciprés) responden diferencialmente al fuego generando un ciclo sucesional. Estudié características de remanentes de ciprés, su potencial de dispersión hacia la matriz y las interacciones entre rebrotantes y ciprés en el tiempo. Encontré que los remanentes de ciprés ocurren en refugios donde la alta relación roca/vegetación disminuiría la severidad del fuego. Los cipreses revelaron mayor crecimiento en refugios que en la matriz, aunque exhibieron severas reducciones durante años secos. Este compromiso entre supervivencia al fuego y vulnerabilidad a la sequía implicaría que la funcionalidad de los refugios podría reducirse ante incrementos en la severidad de estos eventos. La dispersión de semillas de ciprés desde refugios presentó un kernel de cola gorda, indicando posibilidad de dispersión a largas distancias y rápida expansión. Aunque el establecimiento de plántulas de ciprés incrementó ante la presencia de rebrotantes, el posterior crecimiento del ciprés estuvo suprimido por al menos 15 años hasta que superaron la competencia de las rebrotantes. Los refugios de fuego son clave para la persistencia y recolonización del ciprés, pero la competencia con las rebrotantes en la matriz estaría enlenteciendo el proceso sucesional, lo que podría aumentar la probabilidad de incendio y modificar el curso sucesional hacia un estadio dominado por rebrotantes.

Refugios de fuego de Austrocedrus chilensis y su función en la expansión del bosque sobre el matorral en el noroeste de la Patagonia

El fuego modula la dinámica de la vegetación, favoreciendo distintas estrategias de persistencia y recolonización. Especies de reproducción obligada por semilla dependen de características ambientales para persistir, como de refugios los cuales tienen atributos biofísicos que disminuyen la severidad del fuego, permitiendo su supervivencia y dispersión post-fuego. Mientras que hay especies que mediante órganos de reserva pueden persistir y rebrotar. El objetivo de esta tesis es desarrollar y validar un modelo conceptual de dinámica sucesional entre comunidades vegetales de distinta historia de vida en paisajes propensos al fuego. En el noroeste de Patagonia, matorrales rebrotantes y bosques de Austrocedrus chilensis (ciprés) responden diferencialmente al fuego generando un ciclo sucesional. Estudié características de remanentes de ciprés, su potencial de dispersión hacia la matriz y las interacciones entre rebrotantes y ciprés en el tiempo. Encontré que los remanentes de ciprés ocurren en refugios donde la alta relación roca/vegetación disminuiría la severidad del fuego. Los cipreses revelaron mayor crecimiento en refugios que en la matriz, aunque exhibieron severas reducciones durante años secos. Este compromiso entre supervivencia al fuego y vulnerabilidad a la sequía implicaría que la funcionalidad de los refugios podría reducirse ante incrementos en la severidad de estos eventos. La dispersión de semillas de ciprés desde refugios presentó un kernel de cola gorda, indicando posibilidad de dispersión a largas distancias y rápida expansión. Aunque el establecimiento de plántulas de ciprés incrementó ante la presencia de rebrotantes, el posterior crecimiento del ciprés estuvo suprimido por al menos 15 años hasta que superaron la competencia de las rebrotantes. Los refugios de fuego son clave para la persistencia y recolonización del ciprés, pero la competencia con las rebrotantes en la matriz estaría enlenteciendo el proceso sucesional, lo que podría aumentar la probabilidad de incendio y modificar el curso sucesional hacia un estadio dominado por rebrotantes.

Regulación fotomorfogenética del número de estructuras reproductivas en canopeos de soja

El rendimiento del cultivo de la soja está fuertemente asociado al número de estructuras reproductivas (vainas y semillas) por unidad de superficie. Estos componentes presentan importantes variaciones según las condiciones de cultivo. El modelo predominante propone que el número de estructuras reproductivas está directamente asociado a la tasa de crecimiento de cultivo (TCC) entre la floración y el inicio del crecimiento de las semillas. Sin embargo, existen evidencias de que dicha asociación se vuelve débil o nula para valores altos de TCC. El número de estructuras reproductivas es el resultado de múltiples procesos que tienen diferentes requerimientos de asimilados y que además son sensibles a la regulación fotomorfogénica. Las distintas longitudes de onda con efecto fotomorfogénico son señales fuertes que regulan el desarrollo de las plantas. En esta tesis se puso a prueba la hipótesis de que el número de estructuras reproductivas en un cultivo de soja, en condiciones de crecimiento no limitantes, está regulado fotomorfogénicamente. Para ello se utilizaron dos aproximaciones experimentales. En la primera aproximación se removieron folíolos (todos, dos, uno o ninguno) de todas las hojas expandidas, en diferentes momentos, a partir de floración hasta el inicio del crecimiento de las semillas. La remoción de folíolos en floración redujo el índice de área foliar y la radiación interceptada, sin afectar la tasa de crecimiento de cultivo en algunos casos, ya que las reducciones del índice de área foliar y la radiación interceptada fueron compensadas por el incremento de la actividad fotosintética de las hojas remanentes y de las nuevas hojas desarrolladas. Sin embargo, la remoción de folíolos indujo incrementos significativos en el número de estructuras reproductivas. Este incremento fue principalmente consecuencia del aumento en el número de nudos de las ramificaciones. La eliminación de folíolos modificó la composición espectral de la radiación en el interior del canopeo, aumentando la relación rojo/rojo lejano y la intensidad de radiación azul, y ambas variables estuvieron directamente asociadas con los incrementos en el número de nudos de las ramificaciones y en el número de vainas de las ramificaciones. En la segunda aproximación experimental se aumentaron o redujeron los niveles de las distintas longitudes de onda con efectos fotomorfogénicos en el interior del canopeo, utilizando lámparas y filtros. En estos experimentos el número de nudos de las ramificaciones también estuvo directamente asociado a los cambios en la relación rojo/rojo lejano y a los niveles de radiación azul. Esta tesis presenta evidencias experimentales que señalan la existencia de un componente fotomorfogénico capaz de regular el potencial de rendimiento en el cultivo de soja, a través de su efecto sobre los componentes numéricos del mismo. Asimismo, el conjunto de los resultados obtenidos sugieren que es necesario reveer el concepto de que el número de estructuras reproductivas en cultivos de soja está limitado solamente por la disponibilidad de asimilados. Al respecto se propone un nuevo marco conceptual para explicar la regulación del número de estructuras reproductivas en canopeos de soja que incluye a la radiación fotomorfogénica.

Infiltración del agua en un suelo de un establecimiento de producción animal intensiva : factibilidad de predicción de la misma empleando el modelo de Green y Ampt y funciones de pedotransferencia

El objetivo de este trabajo fue evaluar la eficiencia del modelo de Green-Ampt en la predicción de la infiltración del agua en el suelo haciendo uso de funciones de pedotransferencia (FPT) de Saxton y Rawls (SR), Wösten y Nemes (WN) y las del programa Rosetta (ROS) y analizar el efecto de la carga animal sobre este proceso, por medio de los modelos empíricos de Mezencev (Mez) y el de Swarzendruber (SW), en un establecimiento de producción animal. El estudio se llevó a cabo en un establecimiento sito en la localidad de Marcos Paz, Pcia. de Bs.As. Se eligieron dentro del predio, cuatro grupos de sectores de acuerdo a la intensidad de carga (Ic) : nula (testigo), media, alta y muy alta. El proceso de infiltración se relevó por medio de anillos de Muntz hasta alcanzar la tasa de infiltración básica (TIB). Se tomaron muestras para determinar la densidad aparente (DA), carbono total (CT), humedad gravimétrica (H), conductividad hidráulica saturada (Ks) y se midió la resistencia a la penetración (Rp). Se llevaron a cabo en total 70 ensayos de infiltración y los resultados permitieron concluir que: 1) La carga animal produjo solamente efectos notorios de disminución de la TIB para muy alta Ic. 2) El modelo de SW resultó describir el fenómeno desde el punto de vista físico mejor que el de Mez. 3) La predicción del modelo de GA resultó satisfactoria utilizando las FPT de WN, pero no con las de SR o ROS. 4) Los valores de Ks medidos resultaron entre 5 y 10 veces mayores que los correspondientes de TIB. 5) La TIB dependió sólo de las variables Ic, DA y CT en un modelo de regresión lineal

Modelo de ecuaciones estructurales para la evaluación de la calidad de una vacuna bovina

Los modelos de ecuaciones estructurales fueron introducidos en el contexto de la genética y la econometría y han sido extensamente empleados en las ciencias sociales. Sin embargo han sido poco empleados en el área de salud animal. En este trabajo se propone la construcción de un modelo de ecuaciones estructurales para la validación de un sistema de evaluación de la calidad de una vacuna contra la Rinotraqueítis infecciosa bovina. La dificultad para encontrar rodeos de bovinos seronegativos libres del virus BoHV-1 plantea la necesidad de desarrollar pruebas estandarizadas y armonizadas en animales de laboratorio que permitan definir la consistencia de lote a lote de la potencia de la vacuna, de un modo rápido y menos costoso para asegurar la presencia de productos confiables en el mercado. En este sentido, es de interés verificar la concordancia de la respuesta serológica en el animal de laboratorio con la protección a la enfermedad y a la infección en bovinos. Este sistema involucra variables latentes y relaciones complejas entre variables. El modelo de ecuaciones estructurales demostró ser una técnica útil para la validación de un modelo que emplea mediciones serológicas. en animales de laboratorio como alternativa a las pruebas clásicas de desafío en bovinos para la evaluación de la efectividad de las vacunas empleadas en el control y prevención de la enfermedad causada por un herpesvirus. En este trabajo se pudo comprobar que las variables que representaban los conceptos de interés - protección a la infección, protección a la enfermedad y calidad determinada por el modelo animal en el laboratorio (medición alternativa de la efectividad de la vacuna) explicaron adecuadamente la variabilidad de las variables observables. Se destacaron las variables área bajo las curvas de excreción y área bajo la curva de severidad para representar las variables protección a la infección y protección a la enfermedad, respectivamente, y las variables serológicas medidas por ELISA en bovinos y cobayos representando la calidad por laboratorio. Por otra parte, el modelo permitió la incorporación de correlación de errores de las variables serológicas, que hubiese sido imposible con otras técnicas multivariadas. Asimismo, la técnica de análisis permitió explorar por partes las relaciones entre variables para detectar la fuente de falta de ajuste. Se pudo comprobar el buen ajuste de las relaciones de las variables latentes protección a la infección y calidad por laboratorio, obteniéndose una alta correlación entre ambos conceptos. Teniendo en cuenta la alta fiabilidad de las variables serológicas medidas por ELISA tanto en bovinos como en cobayos, se puede inferir que la medición de estas variables de laboratorio puede ser útil en la predicción de la protección de la vacuna. El efecto de la protección a la infección sobre la protección a la enfermedad fue significativo pero débil. La parte estructural del modelo presentó un ajuste adecuado, validando así la teoría inicial de interrelaciones entre las variables latentes. Se plantea la posibilidad de extender los modelos de ecuaciones estructurales para la evaluación de vacunas que involucran otros virus que afectan el ganado bovino.

Calibración del modelo Cropsyst para simular el balance hídrico en cultivos invernales del centro oeste de Entre Ríos

El trabajo tiene por objetivo calibrar el modelo CropSyst para simular la producción de materia seca y el balance hídrico de los cultivos de trigo (Triticum aestivum L.) ciclo largo y ciclo corto, colza (Brassica napus), lino (Linum usitatissimum) y arveja proteica (Pisum sativum) en el centro oeste de Entre Ríos. Adicionalmente, se incluyó un análisis de sensibilidad de parámetros que podrían tener, a priori, un mayor impacto sobre el crecimiento y desarrollo y en especial sobre el balance hídrico. La optimización de Cropsyst se realizó utilizando datos obtenidos de un experimento a campo, realizado con un diseño en bloques completos al azar, con cuatro repeticiones. Los parámetros medidos fueron: fenología, humedad del suelo, radiación interceptada por el cultivo, biomasa, índice de área foliar, área foliar específica y rendimiento. Durante el proceso de calibración se utilizó un procedimiento iterativo para optimizar las salidas de crecimiento y desarrollo de los cultivos. Una vez optimizado el modelo agronómico se procedió a evaluar las predicciones relacionadas con el contenido de agua (cm-3 cm-3) por capas y la lámina de agua total (mm) hasta una profundidad de 50 cm. En relación con el contenido de agua se tomaron dos fechas aproximadas de observación y registro, seleccionadas en base al período crítico de cada especie y la lámina de agua total se evaluó durante todo el ciclo de los cultivos. A los efectos de simular la infiltración de agua en el suelo se usaron dos métodos incluidos en modelo: el método en cascada y el método de las diferencias finitas. En general, Cropsyst brindó estimaciones razonables en cuanto a la biomasa, intercepción de radiación y rendimiento. Las predicciones del contenido de agua en el suelo para cada profundidad resultaron poco satisfactorias. Sin embargo, cuando se consideró la lámina de agua a 50 cm. las predicciones fueron más aceptables. Con relación al análisis de sensibilidad, los parámetros evaluados no mostraron cambios significativos en la simulación del agua en el suelo ni en el resto de los indicadores analizados, sugiriendo que mejores ajustes en la predicción del contenido de agua deberían lograrse seleccionando otro tipo de parámetros. La revisión y adaptación de las funciones de pedo-transferencia para estimar los límites máximos y mínimos de almacenaje de agua en el suelo probablemente mejore los resultados obtenidos en este trabajo.