Manipulación de la senescencia de alfalfa (Medicago sativa L.) por ingeniería genética

En plantas forrajeras como la alfalfa, la senescencia foliar produce tanto una pérdida de la biomasa de forraje como una reducción de la calidad del mismo. Una estrategia molecular para retrasar la senescencia mediante la ingeniería genética se basa en la expresión de la secuencia codificante de la isopentenil transferasa (ipt), enzima clave en la biosíntesis de citoquininas. Para lograrlo resulta crítico la utilización de promotores con expresión no constitutiva que permitan la producción sitio-específica y autorregulada de citoquininas. La manipulación de la senescencia constituye un objetivo particularmente atractivo en especies forrajeras. Se transformaron clones de alfalfa con las construcción AtMYB32-ipt, se logró la regeneración de 3 plantas transgénicas, las cuales fueron confirmadas por PCR al amplificar el transgen ipt. La expresión del transgen se confirmó por RT-PCR y a través de la técnica de Southern blot se observó un patrón de inserción múltiple. También se estableció el patrón de expresión de la construcción AtMYB32-gus, la cual se limitó a los tejidos vasculares, con cierta variabilidad de expresión en la parte aérea las plantas. Los fenotipos observados en las plantas AtMYB32-ipt fueron desde plantas normales a plantas que perdieron la dominancia apical con raíces necrosadas en su mayoría. Se evaluó la senescencia foliar a través de bioensayos de hojas de plantas que incorporaron el transgen ipt y plantas que no lo incorporaron, se observó una senescencia foliar retrasada en plantas transgénicas, se cuantificó dicho retraso a través de los contenidos de clorofila a y b, proteínas foliares totales y cambios en el perfil de las proteínas foliares en geles SDS-PAGE (subunidad mayor de Rubisco). Se observó a los 35 días un mayor contenido de clorofila a y b, proteínas foliares y una mayor intensidad de las bandas de la subunidad mayor de Rubisco en las plantas que incorporaron el transgen ipt

Caracterización ecofisiológica de líneas elite de trigo : identificación de atributos vinculados con el rendimiento potencial

Las actuales tasas de progreso en rendimiento de trigo son inferiores a las requeridas para satisfacer la demanda de alimentos proyectada. Hasta la fecha las mejoras del rendimiento potencial han sido basadas en la selección por rendimiento per se, sin embargo hay evidencias de que criterios de selección indirecta basados en atributos fisiológicos asociados al rendimiento podrían acelerar el progreso de mejoramiento. Para ello, es necesario identificar estos atributos y comprender su base genética a fin de facilitar su incorporación en nuevos genotipos. En este sentido, una evaluación fenotípica correcta y detallada resulta ser el factor limitante a la hora de incrementar nuestro conocimiento sobre los atributos fisiológicos que determinan el rendimiento potencial. El objetivo general del trabajo fue realizar la fenotipificación de un set de líneas elite de trigo primaveral (denominadas CIMCOG) proveniente de CIMMYT, de modo de caracterizar la variabilidad genotípica e identificar atributos fisiológicos asociados con el rendimiento y sus componentes numéricos y fisiológicos. El set de líneas CIMCOG se evaluó a campo, sin limitaciones hídrico-nutricionales, ni bióticas, bajo un diseño alfa lattice con 2 repeticiones. El set de líneas presentó baja variabilidad en el tiempo a antesis debido a que se encontraron en el rango de 54-58 días con una diferencia (aproximadamente 4 días), demostrando que es un set adecuado para identificar atributos favorables para aumentar el rendimiento. La biomasa fue el principal componente fisiológico que explicó los cambios en el rendimiento y estuvo asociada a cambios en la eficiencia de uso de la radiación (EUR), mientras que la variación en el índice de cosecha fue sustancialmente menor que la observada en biomasa. El número de granos por unidad de área fue el principal componente que explicó las variaciones en el rendimiento, siendo el número de espigas por unidad de área su principal determinante. Teniendo en cuenta este set de genotipos, futuros progresos en el rendimiento de trigo podrían estar asociados a mejoras en la EUR y a un mayor establecimiento de espigas, lo cual requiere una mayor comprensión de aspectos

Efectos y respuestas al pastoreo selectivo doméstico sobre plantas, poblaciones y ecosistemas pastoriles áridos

Los ecosistemas pastoriles del mundo se caracterizan por algún grado de aridez y pastoreo por grandes herbívoros, que por su biomasa por área y los efectos de su actividad pueden ser consideradas especies ingenieras del ecosistema. El objetivo de esta Tesis fue estudiar el efecto del manejo del pastoreo ovino sobre distintos niveles jerárquicos de organización de la vegetación en estepas áridas de la Patagonia, desde plantas hasta ecosistemas/comunidades pasando por poblaciones. Se evaluó el efecto de la carga histórica de pastoreo sobre la organización de la biomasa subterránea de la comunidad, sobre la morfología individual y la estructura poblacional de pastos de diferente preferencia y sobre el abastecimiento de servicios ecosistémicos. Por otro lado, se estudió de qué manera el manejo del pastoreo con descansos afecta el crecimiento de las gramíneas forrajeras. Los principales resultados de los estudios de campo indicaron que la carga histórica de pastoreo cambió la composición de la biomasa aérea y subterránea, modificó la distribución de tamaños de las poblaciones de pastos de diferente preferencia y afectó la provisión servicios ecosistémicos. En general, cuando la carga fue moderada, el pastoreo optimizó la estructura de los diferentes niveles de organización de la vegetación y el funcionamiento del ecosistema en relación a las situaciones sin herbívoros. Se incrementó la producción y la disponibilidad de forraje, maximizando de esta manera el abastecimiento de los servicios ecosistémicos de provisión y regulación. En cambio, al intensificar la carga, el efecto del pastoreo se volvió negativo rompiendo con los circuitos de retroalimentación favorables para el funcionamiento del ecosistema. Por otro lado, se demostró que el manejo del pastoreo con descansos prolongados mejora el desempeño de pastos forrajeros en situaciones donde la disponibilidad de agua no limita el crecimiento. En conclusión, este trabajo aporta evidencias empíricas a escala de unidades de manejo pecuario que indican que cargas animales moderadas y variables en el tiempo podrían mejorar la sustentabilidad de los sistemas patagónicos y contribuir a frenar su deterioro.

Interacción entre fecha y densidad de siembra en cultivos invernales

El cultivo de soja (Glycine max L.) de primera predomina en las secuencias agrícolas de la provincia de Entre Ríos, desperdiciándose una enorme cantidad de recursos al realizar un sólo cultivo por año. El estudio comparado de la interacción entre fecha de siembra y densidad en cultivos invernales ayudaría a identificar la mejor combinación para maximizar el rendimiento, alentando la intensificación de la secuencia de producción. El objetivo de este trabajo fue estudiar de manera comparada la interacción entre la fecha de siembra y la densidad de siembra en arveja proteica (Pisum sp.), lino (Linum usitatissimum L.), trigo ciclo corto y ciclo largo (Triticum aestivum L.). El experimento fue conducido en la EEA Paraná del INTA durante la campaña 2008/09, se evaluaron tres fechas de siembra (FS) y los tratamientos consistieron en una combinación factorial de cultivos invernales y densidades de siembra (DS). Se determinó la biomasa total acumulada hasta madurez, el rendimiento, los componentes y subcomponentes del rendimiento. Además, en la fecha de siembra más temprana se cuantificaron los componentes ecofisiólogicos condicionantes de la acumulación de biomasa, i.e. intercepción de la radiación fotosinteticamente activa (RFA), eficiencia en el uso de la radiación (EUR) y de partición. La eficiencia de intercepción de RFA como así también la EUR difirió significativamente en respuesta a la densidad de siembra, pero no fue significativo su efecto sobre la RFA acumulada y la evolución de la biomasa durante el ciclo de los cultivos. En ninguno de los cultivos estudiados existió interacción significativa FSxDS sobre el rendimiento o sus componentes numéricos, sólo en los cultivares de trigo se registraron efectos significativos de la interacción FSxDS sobre los subcomponentes del rendimiento. Para estudiar mejor la interacción FSxDS en especies con diferente plasticidad sería conveniente explorar su comportamiento sin limitaciones hídricas, complementando dichos estudios con la medición de variables ecofisológicas

Competencia y alelopatía en el sistema soja (Glycine max (L.) Merr.) - Maleza (Artemisia annua L.)

La maleza altamisa (Artemisia annua L.) interfiere con el cultivo de soja por competencia y alelopatía, moduladas por estreses bióticos y abióticos (e.g. densidad, herbicida). Los aleloquímicos de altamisa (e.g. artemisinina, aceite esencial) pueden afectar directamente el crecimiento del cultivo o, indirectamente, a través de Bradyrhizobium japonicum (bacteria fijadora de N). Comprender los efectos de las interacciones en el sistema soja-altamisa es agroecológicamente relevante para diseñar prácticas que optimicen la producción y minimicen el uso de insumos. El objetivo de esta tesis fue analizar las interferencias competitivas y alelopáticas entre soja-altamisa y su impacto sobre la nodulación y el rendimiento del cultivo ante cambios en la densidad de plantas y dosis de herbicida. La metodología incluyó ensayos en: (i) parcelas a campo con distintas combinaciones de densidades cultivo-maleza y niveles de alelopatía y de herbicida, (ii) macetas a campo con distintas fuentes de aleloquímicos (biomasa seca y verde de altamisa, artemisinina pura) y suelos (arcilloso y arenoso) y (iii) laboratorio con distintos tipos y niveles de aleloquímicos. (i) Altas densidades de altamisa junto con altos niveles de aleloquímicos en el suelo no redujeron el crecimiento y rendimiento de soja y promovieron la nodulación con o sin aplicación de dosis subletales de herbicida. (ii) El rendimiento fue mayor en presencia de aleloquímicos y sustrato arcilloso. La relación entre el rendimiento y el peso de los nódulos fue positiva y los mayores valores se registraron con biomasa seca de altamisa. (iii) La artemisinina y el aceite esencial provocaron un efecto sinérgico negativo sobre el crecimiento de B. japonicum. El efecto neto de las interacciones competitivas, alelopáticas y de mutualismo generadas entre soja y altamisa dependen no solo del ambiente explorado sino del nivel de organización estudiado. En condiciones de campo (parcelas y macetas), la interacción alelopática fue positiva o neutra, mientras que en laboratorio resultó negativa.

Caracterización funcional de la estepa magallánica y su transición a matorral de Mata Negra (Patagonia austral) a partir de imágenes de resolución espacial intermedia

La PPNA es indicadora de la biomasa disponible y se relaciona con la capacidad de carga de los sistemas pastoriles extensivos. Es posible estimarla a partir de índices de vegetación obtenidos de sensores remotos. El objetivo de esta tesis fue caracterizar funcional y estructuralmente una estepa graminosa (Estepa Magallánica Seca-EMS) y una arbustiva ((Matorral de Mata Negra-MMN) de la Patagonia Austral. En 18 sitios se midió cobertura vegetal (2004 y 2010) y biomasa por estratos (2004 y 2005). Se obtuvieron 8 índices de vegetación a partir de imágenes MODIS (resolución 16 días, 250m, 2003-2010). Se caracterizaron las comunidades vegetales (PCA). Se extrajeron los índices en áreas de 3x3 pixeles y correlacionaron con la biomasa y cobertura medidas a campo. Ambas áreas están dominadas por especies perennes con una cobertura de 66 por ciento En MMN la mitad de este valor corresponde a arbustos. La biomasa aérea total fue de aproximadamente 1000 Kg MS/ha en EMS y el triple en MMN, en ambos casos un 33 por ciento corresponde a material verde. Los índices presentan patrones temporales similares entre áreas, con un máximo a fines de octubre, aunque NDVI y RVI mostraron un segundo pico en abril. El MMN posee mayor biomasa pero los índices fueron 20 por ciento menores que EMS. El NDVI caracterizó mejor la vegetación de la EMS, con correlaciones de 0,69, 0,43 y 0,48 con la fracción verde de biomasa total, intercoironal y coironal, respectivamente. Reflejó además el crecimiento otoñal característico de ambientes con régimen isohigro, limitados por temperatura y humedad. Por el contrario, en el MMN, los índices espectrales y los indicadores de biomasa no correlacionaron. Los valores de regresión obtenidos indican que la evaluación de biomasa disponible a partir de sensores remotos es solo posible en uno de los ecosistemas y muestran que para estimar la receptividad, seria necesaria una calibración local de los índices, dado que la estructura de la vegetación modifica los valores espectrales.

Impactos de las plantaciones de pino sobre el ciclo de carbono a lo largo de un gradiente de precipitaciones en la Patagonia, Argentina

Los cambios en el uso de la tierra modifican la circulación de carbono (C) entre la atmósfera y los ecosistemas, lo que altera el funcionamiento de estos últimos. Los ecosistemas terrestres juegan un papel central sobre el ciclo de C, pero todavía existen muchas incertidumbres asociadas a los impactos del reemplazo de la vegetación natural sobre los reservorios y flujos de C en condiciones climáticas contrastantes. En esta tesis evaluamos el impacto del reemplazo de la vegetación natural por plantaciones de pino sobre el ciclo de C a lo largo de un gradiente de precipitaciones (250-2200 mm) en la Patagonia. Un gradiente donde la composición de especies y formas de vida de la vegetación varía (de estepas arbustivas graminosas a bosques templados) y ecosistemas pareados donde la vegetación es constante (Pinus ponderosa) permitió explorar los efectos combinados y desacoplados de las precipitaciones y la vegetación sobre la productividad primaria neta aérea (PPNA), la descomposición de broza y el balance de C. A la vez, evaluamos el potencial de secuestro de C de dichas plantaciones. Las plantaciones modificaron el balance de C de los ecosistemas a través de cambios simultáneos en la PPNA y la descomposición, y atenuaron la respuesta de algunas variables biogeoquímicas del suelo a los cambios en las precipitaciones. La PPNA de los ecosistemas naturales y plantaciones aumentó de manera lineal a lo largo del gradiente y la pendiente de la relación PPNA-precipitaciones fue similar entre ecosistemas. La descomposición de broza difirió de manera notable entre ecosistemas y sólo presentó una relación positiva con las precipitaciones en las plantaciones. En los ecosistemas naturales, la combinación de las distintas calidades de broza y los efectos abióticos, como la fotodegradación que disminuye al aumentar la cobertura de la vegetación, generaron tasas de descomposición variables a lo largo del gradiente, y siempre superiores a la de las plantaciones. Las plantaciones incrementaron el contenido de C de la biomasa y detritos entre los 250 a 1350 mm, y lo redujeron con respecto al bosque nativo. El incremento de los detritos estuvo asociado a retrasos en la descomposición, pero estos cambios no se reflejaron en el contenido de carbono orgánico del suelo superficial. En esta tesis identificamos interacciones múltiples entre el clima, la vegetación que se reemplaza y la identidad de la especie introducida, que en conjunto definieron el impacto absoluto y relativo de las plantaciones sobre el balance de C a lo largo del gradiente de precipitaciones. La utilización de plantaciones forestales de la Patagonia como estrategia segura de secuestro de C a largo plazo, presentaría bastante incertidumbre y tendría un papel menor en términos de compensar las emisiones de CO2 a la atmósfera que diversas actividades humanas generan.

El reemplazo de pastizales anegadizos por plantaciones de álamos con suelos drenados en el Bajo Delta del río Paraná : cambios físicos y biogeoquímicos en el suelo y el ecosistema

En los humedales del Bajo del Paraná, el drenaje de los suelos, endicamiento y forestación constituyen el cambio de uso más característico. A partir del muestreo de suelos y vegetación en parcelas pareadas de pastizales anegadizos y plantaciones forestales que los reemplazaron tras el drenaje de los suelos, se exploraron los cambios en el volumen y contenido de materia orgánica del suelo y el balance del ecosistema de carbono, nitrógeno (N), fósforo (P), potasio, calcio y magnesio. El estrato de suelo orgánico original se redujo y el suelo mineral perdió volumen (-82 por ciento de porosidad en 0-10 cm de profundidad). Contrarrestó parcialmente estos efectos el aumento del contenido de materia orgánica (1,3 Mg C ha(-1) año(-1) favorecidos por el ingreso de raíces de álamos al suelo drenado (hídrico y libre de raíces en los pastizales). Comparadas con los pastizales, las forestaciones acumularon más carbono y nutrientes en la biomasa aérea y menos en broza y raíces. El balance final fue neutro para carbono y nitrógeno y negativo para fósforo (-0,7 Mg ha (-1) principalmente en los estratos profundos de suelo. Para el calcio, potasio y magnesio las ganancias en el suelo profundo, posiblemente asociadas a los cambios en el balance hídrico (mayor consumo freático, menor aporte superficial), determinaron balances positivos. La relación N/P en hojas de pastos y álamos (7 vs. 18) indicó el cambio de condiciones de limitación por nitrógeno a fósforo. En poco más de una década el drenaje, endicamiento y forestación de pastizales anegadizos redistribuyó el almacenamiento de carbono y nitrógeno sin afectar su magnitud, cambió las limitaciones nutricionales, y generó cambios físicos y químicos en los suelos. Estas modificaciones pueden acentuarse en plazos más largos influenciando la productividad y los servicios ecosistémicos de estos humedales.

Características y mecanismos funcionales involucrados en la ecofisiología de Flourensia campestris Y Flourensia oolepis (Asteraceae)

Flourensia campestris (FC) y F. oolepis (FO), son arbustos nativos que crecen en zonas áridas de Córdoba, formando comunidades ('chilcales') de alto valor ecológico en estos ecosistemas. Estos ambientes se hallan expuestos a diversos factores de estrés abiótico a los que las plantas se han adaptado. Esta tesis se centró en dilucidar adaptaciones morfológicas y funcionales claves que les permitan a estas especies crecer y persistir en su ambiente natural. Los estudios arquitecturales, y exo- y endomorfológicos demostraron que ambas especies comparten características xeromórficas, lo cual les confiere ventajas adaptativas. Asimismo, la presencia de Micorrizas Arbusculares (MA) y Septados Oscuros (DSE) podría aumentar la competitividad de estas especies. FC y FO mostraron plasticidad en relación a su respuesta frente a variaciones en las condiciones ambientales entre ciclos de crecimiento. Las relaciones entre la biomasa total producida por cada tipo de módulo (vegetativo y reproductivo) y la biomasa en hojas resultó positiva y significativa. El número de hojas, y el número y tamaño de las semillas fueron las variables más afectadas. La germinación está controlada por la temperatura, y la viabilidad de las semillas se relacionó con las condiciones ambientales en las que se produjeron. La viabilidad se mantuvo relativamente constante durante un año, disminuyendo luego en forma abrupta, lo cual sugiere que a campo el banco de semillas dependería de los aportes continuos de la reproducción sexual. Los extractos acuosos de hojas de FC poseen un potente efecto inhibitorio sobre la germinación y el crecimiento de Lactuca sativa, mientras que los de FO sólo afectaron el crecimiento de tallo y raíz. Mediante fraccionamiento cromatográfico bio-guiado y técnicas espectrales se aisló e identificó el (-) -ácido hamanásico A ((-) AHA), como el principal metabolito responsable del efecto fitotóxico, siendo este trabajo el primero en reportar la actividad fitotóxica de (-) AHA y su presencia en FC. En FO el (-) AHA se encuentra en muy bajas concentraciones. En ambas especies, las características descriptas, les otorgarían ventajas adaptativas para su supervivencia, aumentando la competitividad en las comunidades de las que forman parte.

Bases del control del comportamiento anual o bienal en el cultivo oleaginoso Oenothera biennis

El comportamiento bienal facultativo de Oenothera biennis representa una limitante para su explotación comercial extensiva. Los individuos de esta especie pueden florecer en la primera estación de crecimiento (ciclo anual) o retrasar su floración hasta la siguiente (ciclo bianual). Este comportamiento estaría modulado por la capacidad endógena de las plantas para responder a las señales ambientales que desencadenan la floración, la cual dependería del logro de un umbral de biomasa. El objetivo de esta tesis fue contribuir al entendimiento de los factores que controlan la floración de Oenothera biennis haciendo énfasis en la relación entre el tamaño de las plantas y su respuesta a las señales inductoras de la reproducción. Se realizaron experimentos en macetas a campo donde se manipularon factores candidatos a inducir la floración (vernalización y fotoperíodo). Se modificó la disponibilidad de nutrientes mediante fertilización mineral, para lograr variabilidad en los indicadores de la condición endógena de las plantas (área y tasa de crecimiento de las rosetas). La vernalización, el fotoperíodo (días largos) y la fertilización redujeron la incidencia de plantas de comportamiento bienal (hasta 25 por ciento respecto al control) y adelantaron la floración entre 3 y 31 días (según tratamiento y condiciones experimentales) en las plantas de comportamiento anual La respuesta a la vernalización fue facultativa y no dependió de una biomasa umbral, ya que se vernalizaron plántulas recién germinadas. La respuesta al fotoperíodo tampoco requirió de un tamaño umbral, pero estuvo condicionada por la tasa de crecimiento de las plantas, la cual fue modulada por la fertilización y el área de las rosetas al inicio de las condiciones fotoinductivas. Se identificó a la incidencia de temperaturas elevadas (T media menor a 25ºC; Tmáx menor a 30ºC), alrededor de la iniciación floral, como un posible factor causal de la bianualidad que inhibiría la reproducción, de una proporción de los individuos, en fechas de siembra tardías. Se concluye que los factores que aceleran el desarrollo (vernalización, fotoperíodos extendidos artificialmente y nutrición mineral) contribuyen indirectamente a reducir la bianualidad, evitando que las condiciones inductivas de la floración coincidan con el período estival de alta temperatura.

La impronta humana sobre la estructura y el funcionamiento de ecosistemas subtropicales secos

Durante años los ecólogos y biogeógrafos han reconocido a los regimenes climáticos y a las condiciones del substrato como controles dominantes de la estructura y el funcionamiento de los ecosistemas. En la actualidad, un conjunto nuevo de controles emerge de las intervenciones que los humanos imponen (asociadas a la densidad poblacional, la riqueza, y la conectividad del paisaje). En esta tesis se describen el uso del suelo, y las características estructurales y funcionales de la vegetación, y se estudian sus controles biofísicos y humanos en regiones subtropicales secas (con lluvias estivales) a nivel global. Estas regiones, originalmente dominadas por formaciones leñosas, albergan en la actualidad una gran diversidad de contextos humanos y formas de manejo. La distribución global de las regiones se determinó a partir de bases de datos climáticas y topográficas. La caracterización del contexto humano, el uso del suelo y la producción de bienes, y la composición de la vegetación, se apoyó en datos cartográficos, estadísticas subnacionales, archivos fotográficos, e imágenes satelitales de alta resolución espacial. La cuantificación del funcionamiento del ecosistema se basó en el uso de información radiométrica proveniente de sensores remotos. Se determinaron cinco regiones en América del Norte y del Sur, África, Asia y Australia, incorporando condiciones semiáridas a subhúmedas. Los análisis implicaron caracterizaciones a nivel regional y local (mayor a 6000 puntos de muestreo), discriminando sistemas de uso no cultivados y cultivados. El reemplazo de la vegetación no cultivada fue variable, desde regiones en donde predominan los cultivos (aproximadamente 75 por ciento en Asia), hasta regiones en donde la fracción del territorio bajo este uso es mínima (aproximadamente 3 por ciento en Australia). Las intervenciones humanas (remoción de biomasa, pastoreo, aplicación de subsidios, etc.) han creado una gran variedad de patrones de vegetación/paisaje internamente en cada región. Los sistemas no cultivados desplegaron un gradiente de decreciente cobertura leñosa o creciente ocurrencia de parches antropogénicos en todas las regiones, que finalmente resultó en una productividad más baja e inestable. Sudamérica presentó los paisajes más leñosos o conservados y los más altos valores de productividad, mientras que Asia y Australia presentaron la mayor transformación de la cobertura y los valores más bajos de productividad. Los paisajes cultivados desplegaron un gradiente de creciente escala de producción no relacionado claramente con la productividad promedio de la vegetación. Norteamérica y Australia se asocian al extremo de mayor escala, mientras que África y Asia al de menor escala (Asia presentó aspectos de ambos extremos). Sudamérica en tanto, presentó nuevamente los valores más altos de productividad, aún sin contar con los altos subsidios que reciben los cultivos de Asia y Norteamérica, mientras que África presenta los valores más bajos. La densidad poblacional explicó la fracción agrícola cuando se consideran todas las regiones, pero la conexión a los mercados adquiere importancia en aquellas regiones más ricas y menos pobladas (Australia y Sudamérica). A nivel paisaje la presión poblacional perdió importancia determinando las características de sistemas no cultivados, siendo el nivel de pobreza y la conectividad los factores determinantes del grado de modificación de la cobertura leñosa. En sistemas cultivados, la pobreza y la densidad poblacional determinaron la escala y el grado de industrialización de la producción. La disponibilidad hídrica demostró un poder explicativo igual o menor que los factores humanos determinando la cobertura y el funcionamiento del ecosistema. Este factor tuvo una mayor importancia para sistemas no cultivados que cultivados. Los efectos de la transformación de un paisaje no cultivado a cultivado sobre la productividad dependieron de las características estructurales y funcionales de la vegetación bajo ambos tipos de uso. Así, el reemplazo trajo aumentos en la productividad en Asia, Australia, Sudamérica (cuando se consideraron las prácticas de riego), y disminuciones en Norteamérica y África. La contextualización de las condiciones pasadas o actuales de los ecosistemas permitió adquirir una base empírica para interpretar procesos clave involucrados en las interacciones entre sociedad y naturaleza. Visiones comparativas como las seguidas en esta tesis por lo tanto ayudarían a explorar caminos alternativos y estrategias de manejo de ecosistemas en un mundo con demandas crecientes por alimento, y en donde sostener o incrementar el capital natural y social es el gran desafío. En este sentido, se analiza la situación actual del Chaco Sudamericano en comparación con las restantes regiones, y se señalan aquellos aspectos fundamentales que llevarían a procesos de degradación de los ecosistemas ante los cambios en el uso a los que está sujeta esta región.

Modelos explicativos y predictivos de la productividad, disponibilidad y calidad de forraje basados en sensores remotos

La productividad primaria neta aérea (PPNA) y la biomasa y la calidad forrajeras son clave en los sistemas pastoriles. Dada su variación espacial y temporal, contar con descripciones de dicha variación y con herramientas de monitorización facilita y perfecciona su manejo. Los sensores remotos permiten estimar frecuente y detalladamente la PPNA pero no la biomasa y la calidad. El objetivo de esta tesis es mejorar el conocimiento sobre la PPNA y las posibilidades de monitorización de los recursos forrajeros en general y los de la Pampa Deprimida en particular. Primero, se presentan patrones de variación de la PPNA de los principales recursos forrajeros y modelos de prospección de la PPNA primaveral para distintas unidades de vegetación. Segundo, se presentan modelos de estimación de la biomasa y calidad forrajera basados en sensores remotos y generados mediante ensayos en condiciones controladas y a campo. La variación espacial de la PPNA fue explicada por la precipitación a escala regional, los suelos a escala subregional y los suelos y el pastoreo a escala local. Entre recursos, las pasturas de loma tuvieron mayor PPNA que los pastizales de bajo; dicha diferencia aumentó con la precipitación media. Entre escalas, la variación espacial fue mayor a escala regional y la temporal fue mayor a escala local. La PPNA primaveral se relacionó con variables ambientales de meses previos diferentes según los pastizales estuvieran dominados por especies invernales o estivales, y según las pasturas fueran de suelos profundos o someros. Las estimaciones de la biomasa y calidad forrajera fueron satisfactorias en general, aunque imprecisas bajo ciertas condiciones experimentales como sequía, fertilización, y presencia de biomasa senescente, que requirieron modelos específicos. La estimación de la biomasa total a campo mediante un modelo basado en estimaciones independientes de la biomasa fotosintética y la no fotosintética resultó precisa a lo largo de un año. Los resultados aportan información acerca de los controles ambientales de la PPNA en pastizales subhúmedos y representan un avance en la estimación de la biomasa y calidad forrajera mediante sensores remotos

Caracterización y evaluación del germoplasma nativo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) del Noroeste Argentino en base a atributos morfológicos y agronómicos

La información generada en la caracterización y evaluación de las colecciones de germoplasma permite conocer el tipo de material genético que se conserva en el banco. Esta tesis aborda la caracterización morfológica, la evaluación fenológica y los patrones de interacción genotipo × ambiente (G × A) para rendimiento en grano, sus determinantes fisiológicos y componentes numéricos de un conjunto de poblaciones del germoplasma nativo de quínoa (Chenopodium quinoa Willd.) del Noroeste Argentino, combinando localidades y años en tres ecorregiones de cultivo. Los resultados mostraron que el germoplasma es altamente diverso a nivel fenotípico, reflejando variación en el ambiente de origen. Se observó amplia variación en el tiempo a floración entre poblaciones y ambientes evaluados y el patrón de respuesta fue coherente con una adaptación fotoperiódica cuantitativa a días cortos. Los efectos del fotoperíodo fueron más importantes en las poblaciones cultivadas a menor altitud, mientras que la temperatura lo fue para las poblaciones cultivadas a mayor altitud. Por otro lado, de acuerdo al tamaño y naturaleza de las interacciones G x A, se necesita de estrategias de mejoramiento y evaluación estructuradas para acomodar sus efectos, ya sea evitándolas o explotándolas. El análisis de agrupamiento sobre la matriz estandarizada de rendimiento reveló cuatro grupos genotípicos con diferentes patrones de respuesta a través de dos grupos ambientales (altiplano vs. valles interandinos), siendo esta clasificación congruente con la basada en atributos morfo-fenológicos. Los determinantes fisiológicos y componentes numéricos influyeron sobre las respuestas genotípicas para rendimiento en los dos mega-ambientes. Los resultados indican que el desempeño promedio de las poblaciones para tiempo a floración tuvo una influencia determinante sobre la biomasa aérea y el número de granos, y ambos a su vez sobre el rendimiento. Por lo tanto, esta tesis destaca el rol de la fenología en la adaptación genotípica de quínoa a las diferentes condiciones agroecológicas del NOA

Dinámica y distribución de macro nutrientes en Nothofagus antarctica creciendo en distintas condiciones en Patagonia Sur

Nothofagus antarctica (ñire) es una de las especies forestales más importantes en abundancia en Patagonia Sur, siendo utilizado principalmente bajo sistemas silvopastoriles. En esta tesis se estudió la acumulación de biomasa y nutrientes (N, P, K, Ca, S y Mg) en componentes aéreos y subterráneos de ñire de distintas edades (5-20, 21-110 y 120-220 años), clases de copa (dominantes, codominantes, intermedios, suprimidos) y creciendo en tres calidades de sitio diferentes (alta, mediana y baja). Se encontró que la cantidad de biomasa y nutrientes varió significativamente según la edad, clase de copa y calidad de sitio, detectándose interacciones entre estos factores. Basado en un enfoque alométrico se determinó que la partición de biomasa varió según el sitio aunque no con la clase de copa, mientras que la partición de nutrientes varió significativamente con ambas. Los árboles creciendo en los mejores sitios destinaron mayor cantidad de todos los recursos hacia el componente aéreo mientras que los sitios de baja calidad incrementaron el destino hacia raíces. Los árboles dominantes destinaron mayor proporción de nutrientes hacia el componente aéreo con excepción del N, el cual fue derivado en mayor proporción hacia la parte aérea por los suprimidos. Por otra parte, se evaluó la dinámica del N en un sistema silvopastoril de ñire (1600 árboles ha-1). Se utilizó fertilizante enriquecido con 15N y se estudió su dinámica en un sistema silvopastoril (estrato herbáceo + árboles + suelo) en comparación con un pastizal abierto adyacente. El sistema silvopastoril absorbió casi tres veces más 15N que el pastizal abierto, y el estrato herbáceo absorbió casi un 70 por ciento más del fertilizante que el componente arbóreo. En conclusión, este estudio brinda información relevante y original en cuanto a dinámica y partición de recursos (biomasa y nutrientes) en ñire, y se presentan reglas alométricas como herramienta para estimaciones a futuro en diversos estudios ecológicos de ciclo de nutrientes y fertilidad mineral. Por otra parte, los resultados obtenidos indican que en sistemas silvopastoriles de ñire existiría un efecto de facilitación de N por parte del componente arbóreo hacia el estrato herbáceo, siendo estos sistemas más eficientes en la absorción y retención de N en comparación a un pastizal abierto.

Cambios en el uso de la tierra y el balance de agua en ecosistemas semiáridos : el desmonte selectivo en el Chaco árido analizado a diferentes escalas espaciales

La deforestación a gran escala de los bosques secos de Argentina es un ejemplo de la intensificación del uso de la tierra que está sufriendo el planeta. Aprovechando la aplicación de una técnica de manejo que elimina grandes extensiones de vegetación arbustiva (rolado), este trabajo evaluó cómo los cambios en la estructura de la vegetación afectaron el balance hídrico y la productividad de un bosque seco del centro de la provincia de San Luis, Argentina. Mediante experimentos a campo (escala de parcela) y usando imágenes satelitales (escala de paisaje) se realizaron comparaciones de la dinámica del agua y de la dinámica de la vegetación en sitios pareados de bosque/desmonte. A escala de parcela, la eliminación de los arbustos produjo un aumento en la cobertura de los pastos y en la biomasa radical fina del primer metro de suelo. A lo largo del tiempo, los sitios deforestados presentaron cada vez menores cantidades de sal en los primeros metros del perfil pero también menores cantidades de agua, sugiriendo un lixiviado de sales, que elevó el potencial osmótico y permitió una reducción del potencial mátrico de magnitud similar. A escala de paisaje, el desmonte produjo una caída en la productividad total, acortando la estación de crecimiento hasta 3 meses. El cambio en la proporción leñosas/herbáceas incrementó el albedo (de 0.8 a 0.12) y la temperatura superficial (entre 1.5- 4°C dependiendo de la fecha) y redujo la evapotranspiración en un 30 por ciento. La sabanización de este ecosistema ilustra cómo, al simplificarse las comunidades vegetales, los flujos de agua se pueden modificar al punto de alterar la dinámica de las sales, las que a su vez pueden producir a mediano plazo efectos suficientes sobre la vegetación como para alterar el balance hídrico y llevar el sistema hacia un funcionamiento hidrológico diferente.