Guía de buenas prácticas para el análisis de la variabilidad espacial del rendimiento en lotes de producción agrícola.

En los últimos años se han difundido, en la región productora de granos de la Provincia de Córdoba, la utilización de tecnologías de agricultura de precisión (monitores de rendimiento, GPS, sensores geofísicos) que permiten medir y en consecuencia, manejar diferenciadamente la variabilidad espacial intralote, tanto de los rendimientos como de propiedades del sitio (suelo, terreno, nutrientes). Los mapas de rendimiento y de suelo a escala de lote (intralote) proveen indicadores de riesgos asociados con la producción y constituyen herramientas claves para implementar el manejo sitio-específico en agricultura de precisión. Estos mapas deben ser realizados desde los datos que producen las nuevas maquinarias. La identificación de zonas homogéneas, surge como una necesidad para el manejo de la variabilidad espacial del rendimiento; éstas se interpretan como conjuntos de sitios con una misma combinación de factores limitantes de la producción y por tanto con una misma demanda para maximizar la producción. La delimitación de zonas homogéneas se realiza utilizando los datos georreferenciados de rendimiento y/o de sitio, pero el óptimo uso de la información espacial disponible, demanda nuevos desarrollos estadístico-computacionales. Las dependencias espaciales de los rendimientos y de las propiedades del sitio son actualmente abordadas con modelos geoestadísticos clásicos, con métodos multivariados y con modelos estadísticos contemporáneos como los modelos mixtos de covarianza espacial. Cuando los datos de suelo se obtienen por sitio en varios años, la zonificación podría depender también de la variabilidad temporal de las mediciones. La variabilidad temporal en las propiedades de sitio impacta en las zonificaciones y consecuentemente en las predicciones de rendimientos. Nuestro grupo de investigación en Estadística y Biometría de la Facultad de Ciencias Agropecuarias, Universidad Nacional de Córdoba, ha desarrollado algoritmos computacionales para el análisis de la variabilidad espacial de los rendimientos intralote, contemplando simultáneamente la correlación espacial y la variabilidad temporal. A través del software de desarrollo nacional InfoStat y su interfase con el software R, se han implementado diversas técnicas para el análisis exploratorio de datos georeferenciados y el análisis de la variabilidad espacial así como para la delimitación de zonas homogéneas y funciones para la predicción del rendimiento utilizando variables regionalizadas de sitio como predictoras. InfoStat es utilizado en ámbitos estatales y privados (INTA, Universidades, Semilleros y Empresas de gestión de la producción agrícola). Numerosos grupos de técnicos, docentes y/o investigadores demandan capacitación y asesoramiento en el uso de nuevas aplicaciones y análisis que se pueden realizar con este software. La posibilidad de publicar nueva documentación para apoyar el análisis estadístico de información proveniente de lotes en producción de cultivos de grano es importante para la región central y sur de la Provincia de Córdoba, donde están ya instaladas las capacidades para captura intensiva de datos desde nuevas maquinarias precisas. El objetivo de la presente propuesta es difundir, a través de la edición de un libro, con ejemplos ilustrativos del paso a paso del análisis estadístico para el estudio de variabilidad espacial del rendimiento intralote.

Desarrollo sustentable de geoestructuras compuestas por suelo loéssico compactado mejorado con agregado de materiales estabilizantes

Los suelos estabilizados mediante compactación, permiten obtener materiales con ventajas ténicas y economicas en diferentes tipos de obras de ingeniería. Ejemplos de su uso se tiene en bases viales de autopistas, rutas o calles urbanas, pistas de aterrizaje, barreras de contención para enterramientos sanitarios o lagunas de estabilización, apoyos de plateas para fundación de edificios, losas industriales, entre otras aplicaciones. Las fallas en este tipo de construcciones pueden resultar en catástrofes ambientales, sociales y elevadas pérdidas económicas, por lo que resulta de gran importancia optimizar el diseño e incrementar la seguridad de este tipo de construcciones. Las obras con estas características involucran grandes volúmenes y/o superficies que requieren controles sistemáticos durante su desarrollo, a los fines de garantizar el cumplimiento de las propiedades de los materiales establecidos en la etapa de diseño. De esta forma, es necesario contar con ensayos de campo sencillos, confiables y eficientes que permitan identificar propiedades físicas, mecánicas e hidráulicas. Las geoestructuras generadas mediante la compactación del suelo próximo al sector de construcción pueden funcionar adecuadamente, con reducidos costos de material y transporte. Su estabilización puede ejecutarse en forma natural, o con la incorporación de agregados minerales como bentonita, cal o cemento. Estas incorporaciones mejoran las propiedades hidráulicas y mecánicas del material, optimizando el comportamiento requerido para la obra. Para establecer la forma en la que estos minerales modifican el comportamiento del suelo local compactado deben realizarse investigaciones especiales con los materiales involucrados. En el ámbito internacional existen numerosas investigaciones sobre comportamiento de suelos compactados, no obstante, si bien aportan antecedentes para la planificación de estudios locales, sus resultados no pueden trasladarse de manera directa. Las características propias del suelo local constituye la principal variable debido a la diversidad en las propiedades geotécnicas de cada Región. Esta investigación, se focaliza en el empleo de suelos limosos de la formación loéssica de la zona central de Argentina. Los suelos de la llanura cordobesa poseen comportamientos particulares, los cuales son contemplados en los diseños presentados como resutado de las investigaciones internacionales. Esta particularidad se relaciona con su inestabilidad, lo que los clasifica como suelos colapsables. Los resultados obtenidos en este trabajo podrán ser extendidos a una gran superficie de la Provincia de Córdoba y a la Región Pampeana en general, a los fines de establecer recomendaciones de diseño y construcción para la confección de Pliegos de Especificaciones Técnicas de diferentes tipos de obras públicas y privadas. El estudio contempla la ejecución de un plan experimental a escala de laboratorio y campo. Los materiales corresponden a suelo limosos puros, y diferentes agregados tales como bentonita, cal y cemento. Se planifican ensayos para evaluar el desempeño del material, a partir de la confección de muestras preparadas con diferentes condiciones de compactación (energía, humedad y método), y en forma de mezcla con los distintos tipos de agregados. Se realizarán ensayos de permeabilidad en celdas de pared rígida y flexible, junto a ensayos mecánicos de compresión confinada, simple y triaxial. Para el trabajo experimental de campo se prevé la ejecución de terraplenes de prueba instrumentados con tensiómetros e infiltrómetros para evaluar el comportamiento hidraúlico en el tiempo, junto con ensayos de penetración y plato de carga para la caracterización mecánica. En forma conjunta se propone el desarrollo de modelos numéricos de caracterización hidromecánica.

DESARROLLO DE APLICACIONES ESTADÍSTICAS PARA LA AGRICULTURA DE PRECISIÓN

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.

Inducción sistémica de la biosintesis de metabolitos secundarios en plantas aromáticas mediada por rizobacterias

El uso de microorganismos como inoculantes para incrementar la disponibilidad y toma de nutrientes por parte de los cultivos, es una nueva tecnología que ha dado buenos resultados, observándose un incremento en la emergencia, vigor, mayor desarrollo en la parte aérea y de raíces, registrándose aumentos considerables de los rendimientos en cultivos de interés comercial. Esto es debido a que los microorganismos PGPR (Plant Growth promoting rhizobacteria) sintetizan ciertas sustancias reguladoras del crecimiento como giberelinas, citoquininas y auxinas; las cuales estimulan la densidad y longitud de los pelos radicales, aumentando así la cantidad y longitud de las raíces de los vegetales. Así, se incrementa la capacidad de absorción de agua y nutrientes, haciendo que las plantas sean más vigorosas, productivas y tolerantes a condiciones climáticas adversas, como sequías o heladas. Otro factor benéfico es que ciertos microorganismos solubilizan nutrientes poco móviles en el suelo como el caso del fósforo, segundo nutriente, después del nitrógeno en importancia para el crecimiento de los cultivos. Estos microorganismos también tienen una función muy importante en el control natural de agentes patógenos, a través de la inducción del sistema de defensa en las plantas, aumentando su resistencia a enfermedades, a través de la producción de compuestos bacterianos como antibióticos y sideróforos. Los variados mecanismos mediante los cuales la acción PGPR se lleva a cabo no son plenamente conocidos y, por lo tanto, es necesario determinar con precisión su efecto particular en la biología de la planta beneficiada. Las plantas aromáticas y medicinales inoculadas con microorganismos (rizobacterias) registran un incremento en varios parámetros de crecimiento vegetal (peso fresco parte aérea, peso seco de raíz, número de hojas, etc) y en el rendimiento de aceite esencial (AE). El aumento de la síntesis, y la variación de los porcentajes relativos de los componentes principales de AE en plantas aromáticas, como efecto de la inoculación, podría considerarse como una respuesta defensiva de la planta frente a la colonización de microorganismos dado que varios AE poseen propiedades antimicrobianas. El incremento de estos metabolitos también se ha registrado como respuesta frente a la herbivoría. En el presente proyecto se propone dilucidar la existencia de una relación entre las defensas inducidas por rizobacterias con la producción de metabolitos secundarios en plantas aromaticas y medicinales.

Evaluación de la degradación del suelo en agroecosistemas del centro-sur de Córdoba mediante indicadores e índices

Las actividades agropecuarias ejercen diferentes presiones sobre los recursos naturales. Esto ha llevado, en algunas áreas, a un deterioro del suelo que provoca un impacto sobre la sustentabilidad en los sistemas agropecuarios. Para evaluar la degradación del suelo se han propuesto listas de indicadores, sin embargo, se carece de una herramienta metodológica robusta, adaptada a las condiciones edafoclimáticas regionales. Además, existe una demanda de productores e instituciones interesados en orientar acciones para preservar el suelo. El objetivo de este proyecto es evaluar la degradación física, química y biológica de los suelos en agroecosistemas del centro-sur de Córdoba. Por ello se propone desarrollar una herramienta metodológica que consiste en un set de indicadores físicos, químicos y biológicos, con valores umbrales, integrados en índices de degradación, que asistan a los agentes tomadores de decisiones y productores, en la toma de decisiones respecto de la degradación del suelo. El área de trabajo será una región agrícola del centro-sur de Córdoba con más de 100 años de agricultura. La metodología comienza con la caracterización del uso del territorio y sistemas de manejo, su clasificación y la obtención de mapas base de usos y manejos, mediante sensores remotos y encuestas. Se seleccionarán sitios de muestreo mediante una metodología semi-dirigida usando un SIG, asegurando un mínimo de un punto de muestreo por unidad de mapeo. Se elegirán sitios de referencia lo más cercano a una condición natural. Los indicadores a evaluar surgen de listas propuestas en trabajos previos del grupo, seleccionados en base a criterios internacionales y a adecuados a suelos de la región. Se usarán indicadores núcleo y complementarios. Para la obtención de umbrales, se usarán por un lado valores provenientes de la bibliografía y por otro, umbrales generados a partir de la distribución estadística del indicador en suelos de referencia. Para estandarizar cada indicador se definirá una función de transformación. Luego serán ponderarán mediante análisis estadísticos mulivariados e integrados en índices de degradación física, química y biológica, y un índice general de degradación. El abordaje concluirá con el desarrollo de dos instrumentos para la toma de decisiones: uno a escala regional, que consistirá en mapas de degradación en base a unidades cartográficas ambientales, de uso del territorio y de sistemas de manejo y otro a escala predial que informará sobre la degradación del suelo de un lote en particular, en comparación con suelos de referencia. Los actores interesados contarán con herramientas robustas para la toma de decisiones respecto de la degradación del suelo tanto a escala regional como local.

Poblaciones bacterianas nativas y sus interacciones en la rizosfera de alfalfa y maní.

Se estima que la demanda de alimentos se duplicará en los próximos cincuenta años y por lo tanto, un importante aumento del rendimiento de los cultivos será necesario para alimentar a la creciente población mundial. Aunque la producción agrícola ha crecido en las últimas décadas, en gran medida debido al uso generalizado de fertilizantes, pesticidas, riego, etc., esta tasa de aumento de la producción no es sostenible a causa del impacto ambiental de las prácticas agrícolas modernas. Uno de los factores que permite el desarrollo de una agricultura sustentable es la calidad del suelo, la cual podría definirse como su capacidad para aceptar, almacenar y reciclar agua, minerales y energía para la producción de cultivos, preservando un ambiente sano. El suelo es considerado un espacio heterogéneo definido por sus propiedades físicas, químicas y biológicas, que bajo condiciones naturales tiende a desarrollar un equilibrio dinámico entre sus diferentes propiedades, lo que genera las condiciones adecuadas para una diversidad de organismos transformadores y descomponedores de sustratos. En general, se considera que la microbiota del suelo, conformada principalmente por bacterias y hongos, juega un papel importante en la fertilidad, reciclaje de nutrientes, evolución, estructura y conservación del mismo. En consecuencia la hipótesis planteada es que la agregación microbiana y la formación de biofilms son procesos cruciales para la supervivencia de las bacterias rizosféricas, la interacción con las plantas y el mejoramiento de la calidad del suelo. En este contexto el objetivo general del presente proyecto estará dirigido a evaluar el aporte de las comunidades microbianas y sus interacciones en el ecosistema rizosférico de la región centro-sur de Córdoba, poniendo especial énfasis en la incidencia sobre la calidad y conservación de los suelos. Por lo tanto y para validar esta hipótesis, se desarrollarán experiencias y evaluaciones dividiendo la investigación en los siguientes objetivos específicos: 1. Evaluar poblaciones bacterianas asociadas a suelo rizosférico de cultivos de impacto agroeconómico en la provincia de Córdoba. 2. Analizar el proceso de autoagregación en células planctónicas de Rizobios y establecer su relación con la capacidad formadora de biofilms. 3. Estudiar la formación de biofilm mixto entre diferentes bacterias rizoféricas aisladas de la rizósfera de cultivos de alfalfa y maní. Para ello se estudiarán alternativamente a través de los enfoques que se describen en el diseño experimental, distintos modelos de asociaciones microorganismo-planta. Si bien el modelo principal de estudio estará centrado en el par simbiótico S. meliloti-alfalfa y Bradyrhizobium sp.-maní, otras bacterias promotoras del crecimiento vegetal como Azospirillum y Pseudomonas, serán utilizadas en evaluaciones comparativas en virtud de las experiencias y capacidades previas de los integrantes del grupo de trabajo en los sistemas mencionados. Consideramos que con la metodología planteada en este proyecto y por medio de un amplio abordaje del tema en estudio, tanto por el uso de los modelos citados como por el diseño de ensayos a escala de laboratorio y a campo, se podrían lograr avances significativos en el conocimiento sobre la aplicación de microorganismos de interés agronómico.

DELIMITACIÓN GEOESPACIAL DE AREAS VULNERABLES A LA CONTAMINACION AGRICOLA EN LAS REGIONES SEMIÁRIDA Y SUBHÚMEDA DE LA PROVINCIA DE CORDOBA

La economía regional, provincial y nacional se apoya, en gran medida en la agricultura, una actividad que debido a la forma que se desarrolla tiende a emparejar y homogeneizar los ecosistemas, afectando la biodiversidad en su conjunto. El uso sustentable de los recursos se apoya en el conocimiento de sus características particulares y distintivas de cada ambiente, y esas características son definidas por los componentes y las interacciones que entre ellos se establecen. Cada ambiente productivo está en mayor o menor medida, definido por un conjunto de factores bio- edafo-climáticos, de uso y de manejo. Por otra parte, los fitosanitarios y todos los agroquímicos en general, son al mismo tiempo insumos necesarios para la producción agropecuaria y también, importantes integrantes de la contaminación difusa asociada a la actividad agrícola. Los estudios de destino y comportamiento de fitosanitarios puntuales emprendidos por este equipo de trabajo, serán integrados con información de clima, uso de la tierra, sistema de labranza, riesgo de erosión, condiciones de drenaje interno y externo, para realizar un cambio de escala que permita identificar y delimitar áreas homogéneas. La provincia de Córdoba, por su ubicación geográfica, presenta tanto en sentido Norte-Sur, como Este-Oeste un espectro amplio de situaciones edáfico-climáticas como también de historia agrícola, manejo y uso del suelo. Esta condición permite la identificación de áreas representativas a diferentes escalas. Los sitios de muestreo serán seleccionados en ambientes contrastantes ubicados en tres transectas oeste-este, una al norte, otra en el centro y la tercera en el sur de la provincia de Córdoba, de manera tal de integrar diferentes atributos: edáficos, climáticos, de relieve, uso de la tierra, presencia de napas freáticas, con indicadores de comportamiento de fitosanitarios. Se realizará una primera etapa (de gabinete) de selección de ambientes en base a información existente de clima, suelo, relieve, uso, cuencas hidrográficas. En una segunda etapa (de campo y laboratorio), los ambientes seleccionados serán muestreados y caracterizados por sus propiedades físicas, químicas, biológicas, comportamiento hidrológico (permeabilidad, estabilidad de agregados, conductividad hidráulica), de retención y degradación de fitosanitarios (atrazina y glifosato por sus características contrastantes). En la tercera etapa (de gabinete) se integrará la información mediante un SIG. Esta cartografía permitirá delimitar áreas con diferentes niveles de vulnerabilidad a la contaminación agrícola y servirá para la toma de decisiones por parte de quienes ejerzan la gestión en sus distintos niveles (gubernamental, técnicos, asesores, productores) para reducir las externalidades negativas del proceso agrícola.