DESARROLLO DE APLICACIONES ESTADÍSTICAS PARA LA AGRICULTURA DE PRECISIÓN. STATISTICAL APPLICATIONS FOR PRECISION AGRICULTURE

A partir de las últimas décadas se ha impulsado el desarrollo y la utilización de los Sistemas de Información Geográficos (SIG) y los Sistemas de Posicionamiento Satelital (GPS) orientados a mejorar la eficiencia productiva de distintos sistemas de cultivos extensivos en términos agronómicos, económicos y ambientales. Estas nuevas tecnologías permiten medir variabilidad espacial de propiedades del sitio como conductividad eléctrica aparente y otros atributos del terreno así como el efecto de las mismas sobre la distribución espacial de los rendimientos. Luego, es posible aplicar el manejo sitio-específico en los lotes para mejorar la eficiencia en el uso de los insumos agroquímicos, la protección del medio ambiente y la sustentabilidad de la vida rural. En la actualidad, existe una oferta amplia de recursos tecnológicos propios de la agricultura de precisión para capturar variación espacial a través de los sitios dentro del terreno. El óptimo uso del gran volumen de datos derivado de maquinarias de agricultura de precisión depende fuertemente de las capacidades para explorar la información relativa a las complejas interacciones que subyacen los resultados productivos. La covariación espacial de las propiedades del sitio y el rendimiento de los cultivos ha sido estudiada a través de modelos geoestadísticos clásicos que se basan en la teoría de variables regionalizadas. Nuevos desarrollos de modelos estadísticos contemporáneos, entre los que se destacan los modelos lineales mixtos, constituyen herramientas prometedoras para el tratamiento de datos correlacionados espacialmente. Más aún, debido a la naturaleza multivariada de las múltiples variables registradas en cada sitio, las técnicas de análisis multivariado podrían aportar valiosa información para la visualización y explotación de datos georreferenciados. La comprensión de las bases agronómicas de las complejas interacciones que se producen a la escala de lotes en producción, es hoy posible con el uso de éstas nuevas tecnologías. Los objetivos del presente proyecto son: (l) desarrollar estrategias metodológicas basadas en la complementación de técnicas de análisis multivariados y geoestadísticas, para la clasificación de sitios intralotes y el estudio de interdependencias entre variables de sitio y rendimiento; (ll) proponer modelos mixtos alternativos, basados en funciones de correlación espacial de los términos de error que permitan explorar patrones de correlación espacial de los rendimientos intralotes y las propiedades del suelo en los sitios delimitados. From the last decades the use and development of Geographical Information Systems (GIS) and Satellite Positioning Systems (GPS) is highly promoted in cropping systems. Such technologies allow measuring spatial variability of site properties including electrical conductivity and others soil features as well as their impact on the spatial variability of yields. Therefore, site-specific management could be applied to improve the efficiency in the use of agrochemicals, the environmental protection, and the sustainability of the rural life. Currently, there is a wide offer of technological resources to capture spatial variation across sites within field. However, the optimum use of data coming from the precision agriculture machineries strongly depends on the capabilities to explore the information about the complex interactions underlying the productive outputs. The covariation between spatial soil properties and yields from georeferenced data has been treated in a graphical manner or with standard geostatistical approaches. New statistical modeling capabilities from the Mixed Linear Model framework are promising to deal with correlated data such those produced by the precision agriculture. Moreover, rescuing the multivariate nature of the multiple data collected at each site, several multivariate statistical approaches could be crucial tools for data analysis with georeferenced data. Understanding the basis of complex interactions at the scale of production field is now within reach the use of these new techniques. Our main objectives are: (1) to develop new statistical strategies, based on the complementarities of geostatistics and multivariate methods, useful to classify sites within field grown with grain crops and analyze the interrelationships of several soil and yield variables, (2) to propose mixed linear models to predict yield according spatial soil variability and to build contour maps to promote a more sustainable agriculture.

Estudio de los modos de vida e historia biológica de las poblaciones humanas de la región central de argentina desde el registro bioarqueológico. Lifestyles and biological history of human populations of the central region of argentina from bioarchaeological record.

Se pretende aportar al estudio de la estructura, historia biológica y estilos de vida de las poblaciones que habitaron la región central de Argentina durante el Holoceno, desde una perspectiva que combina los aportes teóricos y metodológicos de la Genética del paisaje y la Bioarqueología. Interesa a) identificar barreras de diferenciación morfológica entre poblaciones, b) poner a prueba modelos poblacionales para explicar la variación observada e identificar las variables que contribuyan a dicha diferenciación, c) evaluar la congruencia de los resultados obtenidos, d) reconstruir los patrones de movilidad residencial de las poblaciones, e) estudiar sus patrones dietarios considerando diferencias temporales y espaciales, f) identificar indicadores de diversos tipos de estrés (nutricional, funcional), así como traumas, g) estudiar las historias tafonómicas del registro bioarqueológico regional, y h) proponer un modelo para explicar el poblamiento y la evolución local de las poblaciones que habitaron esta región, a partir de la información arqueológica y bioantropológica. Para el análisis de los patrones espaciales de variación biológica se trabajará a partir del registro de rasgos epigenéticos craneales, medidas lineales y datos obtenidos a partir de morfometría geométrica sobre fotografías en 2D sobre muestras arqueológicas procedentes de esta región y de otras regiones geográficas de la Argentina. Para el análisis de la estructura de la población se trabajará a partir del cálculo de la matriz R para datos morfológicos y sus estimaciones derivadas (distancia D², Fst, coordenadas principales) y la aplicación del modelo de Harpending y Ward. Desde la genética del paisaje, se realizarán análisis de autocorrelación espacial, barreras genéticas y análisis geoestadísticos (kriging). Para el estudio de los modos de vida a partir del registro bioarqueológico se relevarán patologías dento-alveolares y alteraciones vinculadas con la salud bucal tales como desgaste dental –a nivel micro y macroscópico- caries, abscesos, pérdidas dentales antemortem, cálculos, hipoplasias, marcadores esqueletales de salud y lesiones traumáticas. Se analizarán isótopos estables (δ13C, δ15N, 86Sr y 87Sr) en restos óseos humanos de diversos sitios arqueológicos con el objetivo de reconstruir patrones dietarios y analizar la movilidad residencial y migración de las poblaciones. Paralelamente, se establecerán procedimientos de control tafonómico de los restos óseos, y se harán análisis específicos para estudiar las historias tafonómicas y evaluar el grado de integridad de los contextos de depositación y de las colecciones en general. Estimamos que el análisis de los patrones espaciales y temporales de variabilidad morfológica craneofacial, así como el estudio de las dietas a partir de información isotópica y bioarqueológica, de las migraciones y la movilidad residencial de las poblaciones a partir de isótopos de estroncio, la reconstrucción de comportamientos y actividades cotidianas a partir de marcadores de estrés músculo-esqueletal, en un marco cronológico y espacial constituye un aporte novedoso y eficaz que permitirá incrementar de manera substancial la información sobre la evolución de las poblaciones originarias del centro del territorio argentino. The aim of this project is to study the structure, biological history and lifestyles of the people that inhabitated the central region of Argentina during the Holocene, from a perspective that combines theoretical and methodological contributions of Landscape Genetics and Bioarchaeology. To analyze the spatial patterns of biological variation we consider epigenetic cranial traits, linear measurements and data obtained from geometric morphometric on 2D photographs. Morphological variation will be focused on landscape genetics (autocorrelation, genetic barriers and geostatistical analysis –kriging-) and population structure (matrix R, D², Fst, principal coordinates, Harpendig and Ward model). For the study of lifestyles from bioarchaeological record we consider alveolar pathologies and disorders related to oral health such as tooth wear, micro and macroscopic level, caries, abscesses, antemortem tooth loss, hypoplasia, markers skeletal health and traumatic injuries, as well as taphonomic processes. Stable isotopes will be analyzed (δ13C, d15N, 86Sr and 87Sr) in human skeletal remains from various archaeological sites in order to reconstruct and analyze dietary patterns of residential mobility and migration of populations. It will be established procedures of taphonomic control on skeletal remains, analysis to study taphonomic histories and assess the degree of completeness of depositional context and collection, in general terms. We consider that analysis of spatial and temporal patterns of variability in craniofacial morphology and the study of health and diets from isotopic and bioarchaeological data, migration and residential mobility patterns from strontium isotopes, as well as activity patterns from stress markers is a novel and effective contribution that will substantially increase the information about the local evolution of populations that inhabitated the center of Argentina.