Development of germanium/silicon integration for near infrared detection

Silicon (Si) is the base material for electronic technologies and is emerging as a very attractive platform for photonic integrated circuits (PICs). PICs allow optical systems to be made more compact with higher performance than discrete optical components. Applications for PICs are in the area of fibre-optic communication, biomedical devices, photovoltaics and imaging. Germanium (Ge), due to its suitable bandgap for telecommunications and its compatibility with Si technology is preferred over III-V compounds as an integrated on-chip detector at near infrared wavelengths. There are two main approaches for Ge/Si integration: through epitaxial growth and through direct wafer bonding. The lattice mismatch of ~4.2% between Ge and Si is the main problem of the former technique which leads to a high density of dislocations while the bond strength and conductivity of the interface are the main challenges of the latter. Both result in trap states which are expected to play a critical role. Understanding the physics of the interface is a key contribution of this thesis. This thesis investigates Ge/Si diodes using these two methods. The effects of interface traps on the static and dynamic performance of Ge/Si avalanche photodetectors have been modelled for the first time. The thesis outlines the original process development and characterization of mesa diodes which were fabricated by transferring a ~700 nm thick layer of p-type Ge onto n-type Si using direct wafer bonding and layer exfoliation. The effects of low temperature annealing on the device performance and on the conductivity of the interface have been investigated. It is shown that the diode ideality factor and the series resistance of the device are reduced after annealing. The carrier transport mechanism is shown to be dominated by generation–recombination before annealing and by direct tunnelling in forward bias and band-to-band tunnelling in reverse bias after annealing. The thesis presents a novel technique to realise photodetectors where one of the substrates is thinned by chemical mechanical polishing (CMP) after bonding the Si-Ge wafers. Based on this technique, Ge/Si detectors with remarkably high responsivities, in excess of 3.5 A/W at 1.55 μm at −2 V, under surface normal illumination have been measured. By performing electrical and optical measurements at various temperatures, the carrier transport through the hetero-interface is analysed by monitoring the Ge band bending from which a detailed band structure of the Ge/Si interface is proposed for the first time. The above unity responsivity of the detectors was explained by light induced potential barrier lowering at the interface. To our knowledge this is the first report of light-gated responsivity for vertically illuminated Ge/Si photodiodes. The wafer bonding approach followed by layer exfoliation or by CMP is a low temperature wafer scale process. In principle, the technique could be extended to other materials such as Ge on GaAs, or Ge on SOI. The unique results reported here are compatible with surface normal illumination and are capable of being integrated with CMOS electronics and readout units in the form of 2D arrays of detectors. One potential future application is a low-cost Si process-compatible near infrared camera.

Simulation of multigate SOI transistors with silicon, germanium and III-V channels

In this work by employing numerical three-dimensional simulations we study the electrical performance and short channel behavior of several multi-gate transistors based on advanced SOI technology. These include FinFETs, triple-gate and gate-all-around nanowire FETs with different channel material, namely Si, Ge, and III-V compound semiconductors, all most promising candidates for future nanoscale CMOS technologies. Also, a new type of transistor called “junctionless nanowire transistor” is presented and extensive simulations are carried out to study its electrical characteristics and compare with the conventional inversion- and accumulation-mode transistors. We study the influence of device properties such as different channel material and orientation, dimensions, and doping concentration as well as quantum effects on the performance of multi-gate SOI transistors. For the modeled n-channel nanowire devices we found that at very small cross sections the nanowires with silicon channel are more immune to short channel effects. Interestingly, the mobility of the channel material is not as significant in determining the device performance in ultrashort channels as other material properties such as the dielectric constant and the effective mass. Better electrostatic control is achieved in materials with smaller dielectric constant and smaller source-to-drain tunneling currents are observed in channels with higher transport effective mass. This explains our results on Si-based devices. In addition to using the commercial TCAD software (Silvaco and Synopsys TCAD), we have developed a three-dimensional Schrödinger-Poisson solver based on the non-equilibrium Green’s functions formalism and in the framework of effective mass approximation. This allows studying the influence of quantum effects on electrical performance of ultra-scaled devices. We have implemented different mode-space methodologies in our 3D quantum-mechanical simulator and moreover introduced a new method to deal with discontinuities in the device structures which is much faster than the coupled-mode-space approach.

Theory of elasticity and electric polarization effects in the group-III nitrides

In this work, the properties of strained tetrahedrally bonded materials are explored theoretically, with special focus on group-III nitrides. In order to do so, a multiscale approach is taken: accurate quantitative calculations of material properties are carried out in a quantum first-principles frame, for small systems. These properties are then extrapolated and empirical methods are employed to make predictions for larger systems, such as alloys or nanostructures. We focus our attention on elasticity and electric polarization in semiconductors. These quantities serve as input for the calculation of the optoelectronic properties of these systems. Regarding the methods employed, our first-principles calculations use highly- accurate density functional theory (DFT) within both standard Kohn-Sham and generalized (hybrid functional) Kohn-Sham approaches. We have developed our own empirical methods, including valence force field (VFF) and a point-dipole model for the calculation of local polarization and local polarization potential. Our local polarization model gives insight for the first time to local fluctuations of the electric polarization at an atomistic level. At the continuum level, we have studied composition-engineering optimization of nitride nanostructures for built-in electrostatic field reduction, and have developed a highly efficient hybrid analytical-numerical staggered-grid computational implementation of continuum elasticity theory, that is used to treat larger systems, such as quantum dots.

The role of bacterial interspecies communication in polymicrobial infection of the cystic fibrosis lung

There is an increasing appreciation of the polymicrobial nature of bacterial infections associated with Cystic Fibrosis (CF) and of the important role for interactions in influencing bacterial virulence and response to therapy. Patients with CF are co-infected with Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cenocepacia and Stenotrophomonas maltophilia. These latter bacteria produce signal molecules of the diffusible signal factor (DSF) family, which are cis-2-unsaturated fatty acids. Previous studies showed that DSF from S. maltophilia leads to altered biofilm formation and increased tolerance to antibiotics in P. aeruginosa and that these responses require the P. aeruginosa sensor kinase PA1396. The work in this thesis aims of further elucidate the influence and mechanism of DSF signalling on P. aeruginosa and examine the role that such interspecies signalling play in infection of the CF airway. Next generation sequencing technologies targeting the 16S ribosomal RNA gene were applied to DNA and RNA isolated from sputum taken from cohorts of CF and non-CF subjects to characterise the bacterial community. In parallel, metabolomics analysis of sputum provided insight into the environment of the CF airway. This analysis revealed a number of observations including; that differences in metabolites occur in sputum taken from clinically stable CF patients and those with exacerbation and DNA- and RNA-based methods suggested that a strong relationship existed between the abundance of specific strict anaerobes and fluctuations in the level of metabolites during exacerbation. DSF family signals were also detected in the sputum and a correlation with the presence of DSFproducing organisms was observed. To examine the signal transduction mechanisms used by P. aeruginosa, bioinformatics with site directed mutagenesis were employed to identify signalling partners for PA1396. A pathway suggesting a role for a number of proteins in the regulation of several factors following DSF recognition by PA1396 were observed.

Establecimiento de sistemas silvopastoriles : efecto de la edad del material de multiplicación y manejo del pastoreo con bovinos

El establecimiento de un sistema silvopastoril (SSP) en plantaciones de álamo (Populus deltoides `Australiano 106/60´) requiere de nuevas estrategias de manejo. En este contexto, la combinación del tipo de material de multiplicación utilizado y su palatabilidad pueden resultar determinantes del éxito de la instalación del sistema. El objetivo general del estudio fue generar una nueva tecnología para la instalación de un SSP con álamos orientado a la producción de madera para múltiples destinos. El primer objetivo consistió en evaluar los cambios que se producen en diferentes distancias de plantación sobre la dimensión y características morfológicas de las guías de álamo, materiales de multiplicación potencialmente aptos para instalar un SSP, y el segundo, determinar el efecto del tamaño y/o edad de las guías sobre el crecimiento del componente arbóreo y la sensibilidad al daño de las mismas frente al pastoreo de ganado bovino en un SSP de álamo. Los resultados indican que los mayores distanciamientos ensayados produjeron las mejores guías de uno, dos y tres años de edad, con mayor DAP, altura total, biomasa aérea, rectitud, conicidad y estabilidad del fuste. Se determinó además que es posible acelerar el ingreso del ganado de cría al SSP utilizando guías con un DAP igual ó mayor a los 6 cm, con una respuesta positiva durante los primeros años de plantación. Las hojas y ramitas tiernas de álamo, productos de una poda de primavera, constituyeron por su buena disponibilidad de PB, P y K y su DE un buen complemento de la dieta animal. Se concluye finalmente que, utilizando guías de álamo como material de multiplicación, es posible producir anticipadamente madera de álamo para usos múltiples, pasturas naturales espontáneas y carne vacuna en los SSP del bajo Delta del Río Paraná.

Tolerancia a la inundación de especies gramíneas forrajeras megatérmicas : bases ecofisiológicas relacionadas con su instalación y producción

La inundación es un factor importante que afecta la implantación y producción de especies forrajeras en ecosistemas de pastizales anegables. Chloris gayana K. y Panicum coloratum L. son dos gramíneas tropicales cuyo uso como forrajera en ambientes templados se ha incrementado recientemente. En esta tesis se realizaron dos experimentos para evaluar la tolerancia de estas especies a eventos de inundación en los estadíos de plántula (implantación, Exp. 1) y de planta adulta (producción, Exp. 2). En el primer experimento plántulas de dos semanas de ambas especies fueron sometidas a tratamientos i) control, ii) sumersión parcial (SP) y iii) sumersión completa (SC) por 14 días, seguidos de un período de recuperación de 12 días. Ambas especies presentaron aerénquima constitutivo en sus raíces, que aumentó considerablemente bajo tratamientos de sumersión. La altura de plántulas sólo difirió de los controles en SC: C. gayana aumentó su altura rápidamente emergiendo del agua mientras P. coloratum no creció, manteniéndose siempre bajo el agua. La respuesta de "escape. exhibida por C. gayana se asoció a una asignación preferencial de biomasa hacia la parte aérea y un marcado alargamiento de las láminas foliares. P. coloratum no mostró cambios en la asignación de biomasa y sus hojas fueron más pequeñas. La biomasa final de C. gayana fue similar bajo SP y SC; mientras que P. coloratum redujo notablemente la biomasa bajo SC incluso al final del experimento, indicando que los daños provocados fueron persistentes. Así, C. gayana parece ser más prometedora para su implantación en pastizales propensos a inundaciones de mayor intensidad. En el segundo experimento se evaluó tolerancia a inundación de plantas adultas en diferentes momentos del ciclo de crecimiento (inundación invernal durante el reposo vegetativo vs. inundación primaveral durante el rebrote). Plantas de 10 meses (mayor a 30 cm altura) fueron sujetas a tratamientos (i) control (ii) inundación invernal por 50 días durante el reposo vegetativo (I), (iii) inundación primaveral por 20 días durante el rebrote (P) y (iv) inundación continua por 70 días (I+P). Luego, se dejaron crecer las plantas por 30 días para evaluar su recuperación. La inundación durante el invierno provocó una reducción del 43-57 por ciento en la biomasa aérea y radical de C. gayana; mientras que P. coloratum no fue afectado. C. gayana mostró una leve mejor tolerancia a la inundación primaveral en comparación a P. coloratum mientras que cuando fue inundada en ambos períodos se detectaron efectos aditivos depresores sobre su biomasa, efecto que en P. coloratum no fue registrado. Al final del período de recuperación las plantas de ambas especies lograron recuperarse completamente, alcanzando una biomasa equivalente a los controles independientemente del tratamiento previo de inundación. Estos resultados sugieren que ambas especies son tolerantes a la inundación en fase adulta, con un compromiso en la reducción de biomasa que no supera el 30 por ciento. Se concluye que ambas especies resultan promisorias para su introducción en los pastizales anegables de la Pampa Deprimida, destacándose C. gayana para sitios donde la intensidad de inundación puede comprometer la sumersión completa en las primeras fases del establecimiento de las plantas.

Optimización en el uso de los recursos hídricos y nutricionales por el tabaco Virginia en el departamento de Chicoana (Salta)

El aprovechamiento de los nutrientes y el agua por el tabaco en lotes de pequeños productores de Chicoana (Salta) puede ser optimizado según lo sugieren diagnósticos preliminares. El objetivo de esta tesis fue investigar la dinámica de los nutrientes y el agua con el fin de optimizar el uso de dichos recursos. La dinámica de los nutrientes y el agua se investigó en condiciones de campo mientras que el ajuste de dichos factores para el tabaco se desarrolló en condiciones controladas. Los estudios de campo se realizaron en 13 lotes de pequeños productores los cuales fueron separados en dos grupos AP y BP (alta y baja producción). Antes y durante el cultivo se determinaron en suelo: textura, N-nitratos, N, P y K total y en planta: N, P y K absorbido y materia seca en planta entera, hoja, tallo y raíz del tabaco. En condiciones controladas se aplicó un diseño factorial (n=3) : MO inicial, fertilización según modelo zonal y nivel de riego. A cosecha, se evaluaron MS y N, P y K absorbidos. Los resultados mostraron que la MS, N, P y K absorbido en AP resultaron significativamente superiores a BP. La oferta de nutrientes fue muy superior a la demanda generándose excedentes en el balance de N. Las dosis de K y P aplicadas fueron superiores a las recomendadas aunque no se observaron excedentes en el suelo. El muy bajo nivel de P absorbido pudo deberse al escaso desarrollo radicular. El estudio de la dinámica del agua mostró que la disminución del 30 por ciento de rendimiento pudo relacionarse con el riego deficitario. El estudio en condiciones controladas demostró que los criterios utilizados (modelo generado en la zona y umbrales de humedad) permiten optimizar el uso de los nutrientes y el agua por el tabaco en lotes de pequeños productores de Chicoana.

Influencia del nitrógeno, fósforo y cinc sobre la composición química y rendimiento de la nuez pecán y su relación con la variabilidad de nutrientes en hoja

El pecán (Carya illinoinensis (Wangenh.) K. Koch) es una especie frutal y forestal nativa de América del Norte. Estados Unidos y Mexico representan más del 90 por ciento de la superficie y producción mundial. Argentina ocupa el tercer lugar en el mundo en superficie con 6000 hectáreas implantadas, la mayoría de la cuales se encuentran aún en una etapa juvenil con bajos rendimientos. En el país no hay estudios sobre la respuesta a la fertilización del árbol de pecán en producción. En la presente tesis se investigó el efecto de la fertilización con distintos niveles de nitrógeno (N), fósforo (P) y cinc (Zn) sobre el crecimiento vegetativo, rendimiento y composición química de la hoja y del fruto de árboles de pecan cultivar 'Stuart'. También se evaluó el efecto de la fertilización sobre la concentración de extracto etéreo, tocoferol y proteína en embrión. La fertilización tuvo efecto en el corto plazo sobre las variables tasa de crecimiento en altura y diámetro del árbol mientras que en el rendimiento el efecto fue más tardío. Los tratamientos en kg ha-1 fueron: testigo (T); tratamiento 1 (T1) con 13,2 kg de N , 5,2 kg de P y 5,4 kg de Zn; tratamiento 2 (T2) con 29,7 kg de N , 10,5 kg de P y 10,8 kg de Zn y tratamiento 3 (T3) con 46,2 kg de N , 15,7 kg de P y 21,6 kg de Zn. Se obtuvo la siguiente respuesta en peso de materia seca (MS) de embrión árbol-1: 227 g Testigo (T), 340 g Tratamiento 1 (T1), 301 g Tratamiento 2 (T2) y 558 g Tratamiento 3 (T3). El extracto etéreo no fue influído por la fertilización teniendo una concentración entre 71,51 por ciento y 75,12 por ciento mientras que en su composición en ácidos grasos predominaron los ácidos oleico (C 18:1) con 62,49 por ciento y linoleico (C 18:2) con 26,63 por ciento. Los isómeros ƒÁ-tocoferol, ƒ¿-tocoferol y ƒÀ +ƒÂ-tocoferol tampoco presentaron respuesta a la fertilización, predominado el ƒÁ-tocoferol con una concentración en peso de materia húmeda (MH) de embrión entre 45,96 mg y 55,32 mg ƒÁ-tocoferol 100 g MH-1. La fertilización tuvo influencia sobre el contenido de proteína en el embrión presentando los siguientes valores en porcentaje de MS de embrión: 7,65 por ciento T, 7,81 por ciento T1, 8,36 por ciento T2 y 9 por ciento T3. La fertilización influyó positivamente sobre la concentración de N foliar, negativamente sobre la concentración de P foliar y no tuvo efecto sobre la concentración de Zn foliar. Se encontró una relación lineal positiva entre el N foliar de verano y el peso seco de embrión y una relación lineal negativa entre el N foliar de verano y el contenido de proteína en embrión. La fertilización con N, P y Zn tuvo una influencia positiva sobre el crecimiento y rendimiento del árbol de pecan y la concentración de proteína en embrión. Sin embargo, la fertilización no tuvo efecto sobre la concentración de extracto etereo e isómeros de tocoferol en embrión

Deficiencias de fósforo y potasio en maíz : efectos sobre el área foliar, crecimiento y absorción de nutrientes

El manejo agronómico del fósforo (P) y del potasio (K) guarda similitudes, en gran medida por su baja movilidad en el suelo. Hay pocos estudios que aborden los procesos que se ven afectados en el cultivo de maíz (Zea mays L.) en situaciones de deficiencias de P, K o de ambos en conjunto. Para determinar los efectos de las deficiencias de estos nutrientes, se establecieron dos ensayos en cultivos de maíz en condiciones de campo, en estaciones de crecimiento consecutivas (2011-2012 y 2012-201393). Los tratamientos consistieron en combinaciones de distintos niveles de fertilización fosfórica y potásica. De manera contraria a lo hipotetizado, la deficiencia de P disminuyó el crecimiento temprano en el ciclo del cultivo, mientras que la deficiencia de K redujo el crecimiento hacia fines del ciclo. La deficiencia de P disminuyó la expansión foliar, con pocos efectos sobre la senescencia. Por el contrario, las deficiencias de K afectaron la senescencia marcadamente, con un menor efecto sobre la expansión foliar. Las deficiencias de P disminuyeron tanto la fracción de la radiación fotosintéticamente activa interceptada (FPAR) como la eficiencia en el uso de la radiación (EUR). En cambio las deficiencias de potasio solo afectaron la FPAR. El índice de cosecha no fue afectado por las deficiencias de P y K. Las deficiencias de P disminuyeron el número de granos en mayor magnitud que el peso de los mismos, mientras que las deficiencias de K afectaron de manera similar ambos co mponentes. Las deficiencias de P no modificaron las relaciones estequiométricas con K o su curva de dilución, y viceversa. Las deficiencias de P cambiaron la curva de dilución de nitrógeno, provocando disminuciones en la concentración de nitrógeno a la misma biomasa aérea total. La interacción entre los efectos de P y de K, sobre el rendimiento y otras variables, fue sinérgica, ya que la respuesta a la adición combinada de los dos nutrientes fue mayor que la suma de las respuestas individuales.

Eficiencia en la adquisición de fósforo en cultivos de soja, girasol y maíz

Los cultivos de soja, girasol y maíz difieren en los umbrales críticos de fósforo (P), lo cual sugiere que poseen diferente eficiencia fosfatada. Un mejor conocimiento de los mecanismos de la eficiencia fosfatada es agronómicamente significativo para avanzar en el diseño de esquemas de manejo que permitan incrementar la eficiencia del P y reducir el requerimiento de fertilizantes. La eficiencia fosforada se define como la habilidad de la planta para adquirir P y/o utilizarlo en la producción de biomasa. El objetivo general de esta tesis fue realizar un análisis comparativo de la eficiencia fosfatada de los cultivos de soja, girasol y maíz. Se realizaron experimentos a campo y en invernáculo con plantas creciendo bajo diferentes niveles de P disponible. Primero se comparó la habilidad de estos cultivos para adquirir y utilizar P y se evaluaron algunas características radicales que determinan la eficiencia fosfatada. Mientras soja y girasol mostraron una alta eficiencia de adquisición de P, el maíz fue más eficiente en su utilización. Se observó que soja y girasol, por su morfología y arquitectura radical, son capaces de absorber más P por unidad de C invertido en biomasa radical. En segundo lugar se evaluó la generación de porosidad radical y su efecto sobre la eficiencia de adquisición de P. Aunque la deficiencia fosfatada indujo la formación de porosidad en las tres especies, esta respuesta fue mayor en soja. La presencia de esta mayor porosidad en soja contribuyó a que sea más eficiente que girasol y maíz en absorber P. Finalmente se evaluó el impacto de la micorrización sobre la eficiencia fosfatada. En soja micorrizada, el incremento en la eficiencia fosfatada fue intensificado bajo condiciones deficientes en P. Por el contrario, la mayor eficiencia de adquisición del girasol no estuvo asociada a las micorrizas sino a su morfología radical (raíces más finas). El relevamiento de la colonización micorrícica nativa en suelos de la Región Pampeana demostró que las micorrizas están muy presentes en estos sistemas. En soja, el incremento de la colonización ocurre justo en el punto donde el P edáfico se vuelve limitante para el crecimiento del cultivo. En esta tesis se identificaron características radicales que permiten incrementar la eficiencia de adquisición de P en soja y girasol, y que ayudan a explicar los diferentes requerimientos externos de P de estos cultivos con el maíz.

Diseño del colector y ocurrencia de deslizamiento de pezoneras durante el ordeñe de vacas y vaquillonas : (Estudio de caso)

El objetivo de este trabajo fue comparar el número de deslizamientos de pezoneras ocurridos durante el ordeñe con colectores de diferente diseño. La diferencia entre colectores consistió en la posición de los nipples que conectan la tapa del colector con las pezoneras de los cuartos traseros de la ubre. Se utilizó un colector con nipples paralelos (P) y otro con nipples no paralelos (Np) en cada ordeñe, realizando un ordeñe con cada diseño de colector. El diseño P mejoraría el posicionamiento de las pezoneras durante el ordeñe y reduciría la ocurrencia deslizamiento en comparación con el diseño Np. Este trabajo se desarrollo en un tambo comercial en donde se evalúo el número de deslizamientos ocurridos en dos ordeñes consecutivos realizados con uno u otro diseño de colector. Se ordeñaron 411 animales divididos en dos grupos cada vez (215 vacas y 196 vaquillonas), durante cada ordeñe se observo y registró la ocurrencia de deslizamiento de pezoneras en cada animal de cada grupo. El numero de animales con deslizamientos de pezoneras fue mayor cuando se utilizó el colector Np que con P, y menor en vacas que en vaquillonas.

Exudados radicales y su efecto en la arquitectura radical de Arabidopsis thaliana

La arquitectura radical es de vital importancia para la nutrición y performance de las plantas. Está determinada genéticamente y recibe gran influencia del ambiente. En esta tesis se evaluó el efecto de los exudados radicales en la determinación de la arquitectura radical. Se trabajó en condiciones de esterilidad con plantas de Arabidopsis thaliana ecotipos Ler y Col en placas de Petri ubicadas en un cuarto de crecimiento con luz y temperatura controlada. Se incluyeron tratamientos con agregado de carbón activado (CA), asumiendo que este compuesto retiene parte de los exudados radicales. Se incluyeron experimentos con una y tres plantas por placa y con tratamientos de dosis de fósforo. En los ensayos con una planta por placa, se observó que cuando crecían con CA presentaban menos raíces laterales (38 por ciento en Ler y 27 por ciento en Col) y más largas (83 por ciento en Ler y 96 por ciento en Col). Los responsables de esta respuesta habrían sido los metabolitos secundarios, que disminuyeron su concentración en un 90 por ciento cuando se agregó CA. En los ensayos con tres plantas y utilizando a la planta central como objetivo, se observó que las raíces de ambos ecotipos evitaban la competencia con las plantas de diferente ecotipo invadiendo la zona de crecimiento de la planta del mismo ecotipo cuando crecían con alta disponibilidad de fósforo (P) y sin presencia de CA. Cuando las plantas crecieron con CA o sin (P), no se observó ninguna modificación en la disposición de las raíces en el espacio. Estos resultados indicarían que los metabolitos secundarios están implicados en la identificación de la identidad de las raíces vecinas y en la regulación de la disposición de las raíces laterales en el espacio, en respuesta a la presencia de otras raíces laterales.

Establecimiento de sistemas silvopastoriles : efecto de la edad del material de multiplicación y manejo del pastoreo con bovinos

El establecimiento de un sistema silvopastoril (SSP)en plantaciones de álamo (Populus deltoides `Australiano 106/60´)requiere de nuevas estrategias de manejo. En este contexto, la combinación del tipo de material de multiplicación utilizado y su palatabilidad pueden resultar determinantes del éxito de la instalación del sistema. El objetivo general del estudio fue generar una nueva tecnología para la instalación de un SSP con álamos orientado a la producción de madera para múltiples destinos. El primer objetivo consistió en evaluar los cambios que se producen en diferentes distancias de plantación sobre la dimensión y características morfológicas de las guías de álamo, materiales de multiplicación potencialmente aptos para instalar un SSP, y el segundo, determinar el efecto del tamaño y/o edad de las guías sobre el crecimiento del componente arbóreo y la sensibilidad al daño de las mismas frente al pastoreo de ganado bovino en un SSP de álamo. Los resultados indican que los mayores distanciamientos ensayados produjeron las mejores guías de uno, dos y tres años de edad, con mayor DAP, altura total, biomasa aérea, rectitud, conicidad y estabilidad del fuste. Se determinó además que es posible acelerar el ingreso del ganado de cría al SSP utilizando guías con un DAP igual ó mayor a los 6 cm, con una respuesta positiva durante los primeros años de plantación. Las hojas y ramitas tiernas de álamo, productos de una poda de primavera, constituyeron por su buena disponibilidad de PB, P y K y su DE un buen complemento de la dieta animal. Se concluye finalmente que, utilizando guías de álamo como material de multiplicación, es posible producir anticipadamente madera de álamo para usos múltiples, pasturas naturales espontáneas y carne vacuna en los SSP del bajo Delta del Río Paraná.

Tolerancia a la inundación de especies gramíneas forrajeras megatérmicas : bases ecofisiológicas relacionadas con su instalación y producción

La inundación es un factor importante que afecta la implantación y producción de especies forrajeras en ecosistemas de pastizales anegables. Chloris gayana K. y Panicum coloratum L. son dos gramíneas tropicales cuyo uso como forrajera en ambientes templados se ha incrementado recientemente. En esta tesis se realizaron dos experimentos para evaluar la tolerancia de estas especies a eventos de inundación en los estadíos de plántula (implantación, Exp. 1)y de planta adulta (producción, Exp. 2). En el primer experimento plántulas de dos semanas de ambas especies fueron sometidas a tratamientos i)control, ii)sumersión parcial (SP)y iii)sumersión completa (SC)por 14 días, seguidos de un período de recuperación de 12 días. Ambas especies presentaron aerénquima constitutivo en sus raíces, que aumentó considerablemente bajo tratamientos de sumersión. La altura de plántulas sólo difirió de los controles en SC: C. gayana aumentó su altura rápidamente emergiendo del agua mientras P. coloratum no creció, manteniéndose siempre bajo el agua. La respuesta de "escape. exhibida por C. gayana se asoció a una asignación preferencial de biomasa hacia la parte aérea y un marcado alargamiento de las láminas foliares. P. coloratum no mostró cambios en la asignación de biomasa y sus hojas fueron más pequeñas. La biomasa final de C. gayana fue similar bajo SP y SC; mientras que P. coloratum redujo notablemente la biomasa bajo SC incluso al final del experimento, indicando que los daños provocados fueron persistentes. Así, C. gayana parece ser más prometedora para su implantación en pastizales propensos a inundaciones de mayor intensidad. En el segundo experimento se evaluó tolerancia a inundación de plantas adultas en diferentes momentos del ciclo de crecimiento (inundación invernal durante el reposo vegetativo vs. inundación primaveral durante el rebrote). Plantas de 10 meses (mayor a 30 cm altura)fueron sujetas a tratamientos (i)control (ii)inundación invernal por 50 días durante el reposo vegetativo (I), (iii)inundación primaveral por 20 días durante el rebrote (P)y (iv)inundación continua por 70 días (I+P). Luego, se dejaron crecer las plantas por 30 días para evaluar su recuperación. La inundación durante el invierno provocó una reducción del 43-57 por ciento en la biomasa aérea y radical de C. gayana; mientras que P. coloratum no fue afectado. C. gayana mostró una leve mejor tolerancia a la inundación primaveral en comparación a P. coloratum mientras que cuando fue inundada en ambos períodos se detectaron efectos aditivos depresores sobre su biomasa, efecto que en P. coloratum no fue registrado. Al final del período de recuperación las plantas de ambas especies lograron recuperarse completamente, alcanzando una biomasa equivalente a los controles independientemente del tratamiento previo de inundación. Estos resultados sugieren que ambas especies son tolerantes a la inundación en fase adulta, con un compromiso en la reducción de biomasa que no supera el 30 por ciento. Se concluye que ambas especies resultan promisorias para su introducción en los pastizales anegables de la Pampa Deprimida, destacándose C. gayana para sitios donde la intensidad de inundación puede comprometer la sumersión completa en las primeras fases del establecimiento de las plantas.

Influencia del nitrógeno, fósforo y cinc sobre la composición química y rendimiento de la nuez pecán y su relación con la variabilidad de nutrientes en hoja

El pecán (Carya illinoinensis (Wangenh.)K. Koch)es una especie frutal y forestal nativa de América del Norte. Estados Unidos y Mexico representan más del 90 por ciento de la superficie y producción mundial. Argentina ocupa el tercer lugar en el mundo en superficie con 6000 hectáreas implantadas, la mayoría de la cuales se encuentran aún en una etapa juvenil con bajos rendimientos. En el país no hay estudios sobre la respuesta a la fertilización del árbol de pecán en producción. En la presente tesis se investigó el efecto de la fertilización con distintos niveles de nitrógeno (N), fósforo (P)y cinc (Zn)sobre el crecimiento vegetativo, rendimiento y composición química de la hoja y del fruto de árboles de pecan cultivar 'Stuart'. También se evaluó el efecto de la fertilización sobre la concentración de extracto etéreo, tocoferol y proteína en embrión. La fertilización tuvo efecto en el corto plazo sobre las variables tasa de crecimiento en altura y diámetro del árbol mientras que en el rendimiento el efecto fue más tardío. Los tratamientos en kg ha-1 fueron: testigo (T); tratamiento 1 (T1)con 13,2 kg de N , 5,2 kg de P y 5,4 kg de Zn; tratamiento 2 (T2)con 29,7 kg de N , 10,5 kg de P y 10,8 kg de Zn y tratamiento 3 (T3)con 46,2 kg de N , 15,7 kg de P y 21,6 kg de Zn. Se obtuvo la siguiente respuesta en peso de materia seca (MS)de embrión árbol-1: 227 g Testigo (T), 340 g Tratamiento 1 (T1), 301 g Tratamiento 2 (T2)y 558 g Tratamiento 3 (T3). El extracto etéreo no fue influído por la fertilización teniendo una concentración entre 71,51 por ciento y 75,12 por ciento mientras que en su composición en ácidos grasos predominaron los ácidos oleico (C 18:1)con 62,49 por ciento y linoleico (C 18:2)con 26,63 por ciento. Los isómeros ƒÁ-tocoferol, ƒ¿-tocoferol y ƒÀ +ƒÂ-tocoferol tampoco presentaron respuesta a la fertilización, predominado el ƒÁ-tocoferol con una concentración en peso de materia húmeda (MH)de embrión entre 45,96 mg y 55,32 mg ƒÁ-tocoferol 100 g MH-1. La fertilización tuvo influencia sobre el contenido de proteína en el embrión presentando los siguientes valores en porcentaje de MS de embrión: 7,65 por ciento T, 7,81 por ciento T1, 8,36 por ciento T2 y 9 por ciento T3. La fertilización influyó positivamente sobre la concentración de N foliar, negativamente sobre la concentración de P foliar y no tuvo efecto sobre la concentración de Zn foliar. Se encontró una relación lineal positiva entre el N foliar de verano y el peso seco de embrión y una relación lineal negativa entre el N foliar de verano y el contenido de proteína en embrión. La fertilización con N, P y Zn tuvo una influencia positiva sobre el crecimiento y rendimiento del árbol de pecan y la concentración de proteína en embrión. Sin embargo, la fertilización no tuvo efecto sobre la concentración de extracto etereo e isómeros de tocoferol en embrión