Análisis integrado del consumo de bienes ecológicos y económicos en ecosistemas agrícolas pampeanos : el uso de la emergía como indicador sistémico de sustentabilidad

Los ecosistemas agrícolas de la Región Pampeana Argentina (RPA) atravesaron en las últimas décadas cambios asociados a procesos de expansión geográfica e intensificación productiva. En este trabajo se estudió el funcionamiento de ecosistemas agrícolas pampeanos mediante la síntesis emergética (de emergía). Este acercamiento analítico evalúa conjuntamente el consumo de bienes y servicios ecológicos y económicos, en una moneda común (emergía) que es la cantidad de energía solar necesaria para obtener todos y cada uno de los recursos intervinientes en el proceso de producción (naturales y comprados en el sistema económico). Este marco de análisis novedoso para el estudio de los ecosistemas agrícolas fue aplicado en la evaluación del desempeño de la rotación maiz-trigo/soja en tres ecosistemas agrícolas, Pergamino (BA), Marcos Juárez (CBA) y Montecristo (CBA), ubicados en la RPA en el período 2006-2010. Posteriormente, a partir de una base de información más extensa en el sitio Marcos Juárez, se amplió el rango temporal del estudió al intervalo 1984-2010, y a escala de cultivo individual en lugar de rotación agrícola, con el objeto de detectar tendencias históricas en los indicadores emergéticos. Los resultados del análisis a nivel de rotación mostraron que los ecosistemas evaluados fueron capaces de duplicar la emergía capturada de los recursos locales a partir del agregado de emergía externa comprada (EYR entre 2 y 2.19). También se determinó que el funcionamiento de dichos ecosistemas estuvo basado en una proporción levemente superior sobre insumos externos que sobre recursos provenientes locales propios del ecosistema (EIR entre 1.01 y 1.16). Sin embargo, los ecosistemas estudiados demostraron tener una habilidad para capturar recursos provenientes de la naturaleza proporcionalmente mayor a la presión ejercida sobre el ambiente a través del proceso productivo (ESI entre 1.99 y 2.45). Los valores obtenidos ubican a los ecosistemas agrícolas de la RPA, entre los de mayor eficiencia y renovabilidad en el contexto mundial de la producción agrícola extensiva. La mayor extensión de este análisis en un contexto histórico permitió identificar tres fases de cambio en los indicadores emergéticos en cuanto a la eficiencia del uso de la emergía y su renovabilidad: una fase de mejora (1984-1995), seguida por una fase de disminución (1996-2001), y una fase final de disminución; pero a tasas menores (2002-2010). Los cambios más importantes asociados al consumo de emergía estuvieron explicadas por la adopción de nuevas tecnologías productivas como la introducción de la siembra directa o el uso de semillas transgénicas. Si bien, la moderación en la caída de los índices en la ultima fase identificada (2002-2010) es un síntoma alentador en términos del grado de explotación ambiental de los ecosistemas estudiados, será necesario que futuros aumentos en el consumo de emergía comprada (e.g. insumos o servicios) estén asociados a retornos más que proporcionales en la captura de la emergía local de fuente renovable. La excepción al patrón de tres fases descripto anteriormente, fue la eficiencia de conversión de la emergía a grano (i.e. la inversa de la transformidad), que exhibió un aumentó consistentemente en el período 1984-2010. Este aumento de la eficiencia (medida en emergía requerida para obtener una unidad de energía cosechada) fue observada a pesar del aumento del flujo de insumos comprados, en el mismo período, lo que esta indicando que a través del tiempo, fue posible cosechar valores crecientes de energía por cada unidad de emergía invertida. La aplicación del análisis de los flujos de emergía resultó util para detectar cambios en los sistemas estudiados. Sin embargo, los resultados obtenidos indicarían que la fortaleza del metodo reside en el monitoreo de cambios a escalas temporales y espaciales mayores a las estudiadas en este trabajo. De este modo, sería posible aumentar la eficiencia de detección de diferencias en el uso de emergía si se analizaran patrones regionales de uso de la tierra, donde los sistemas de producción maximicen los contrastes, tanto en en el consumo de bienes ecológicos (oferta ambiental) como económicos (sistemas de producción contrastantes)

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

Cambios en el índice de vegetación de diferencia normalizada (IVN) asociados a la proporción de leñosas y herbáceas en pastizales de la provincia de Entre Ríos

En la provincia de Entre Ríos la ganadería es una de las actividades económicas principales y la vegetación natural aporta más de la mitad del forraje consumido por el ganado. Para llevar a cabo un manejo eficiente de los recursos forrajeros es necesario conocer la productividad forrajera. Sin embargo, dada su gran variación espacial y temporal, los productores ganaderos rara vez cuentan con dicha información. Actualmente, es posible estimar la Productividad Primaria Neta Aérea (PPNA) de la vegetación a partir del IVN provisto por sensores satelitales. Sin embargo, en sitios con presencia de vegetación no forrajera, conocer la productividad no es suficiente, sino que es necesario separar la PPNA de los componentes forrajeros y no forrajeros. En algunos casos, diferencias fenológicas entre ambos componentes permiten separar el IVN asociado a cada componente de la vegetación. Sin embargo, esto aún no se ha evaluado en la Provincia de Entre Ríos. El objetivo del presente trabajo consiste en caracterizar cómo los cambios espaciales en la proporción de leñosas (no forrajeras) y herbáceas (forrajeras) pueden afectar el funcionamiento de la vegetación, mediante el uso del IVN del sensor satelital MODIS en dos áreas de vegetación natural de la provincia de Entre Ríos. En cada lugar se escogieron píxeles con distinta cobertura de leñosas y se evaluó si las diferencias en la cobertura se asociaban a cambios en el IVN promedio, su variación temporal y si existía relación con la precipitación anual. Se encontró una correlación positiva entre la cobertura de leñosas y el IVN en ambas zonas. En cambio, las variaciones inter e intra-anual y la respuesta marginal del IVN a la precipitación presentaron una correlación baja. La evaluación de los patrones de variación del IVN permitió determinar que para la zona de estudio los modelos de separación del IVN leñoso y herbáceo deberían basarse en el IVN promedio y no en su estacionalidad o en su respuesta a la precipitación.

Carbono en suelos pampeanos : efectos de la vegetación y el uso

Numerosos trabajos alrededor del Mundo han demostrado cambios en los contenidos de carbono orgánico por el uso y algunos han reportado cambios en los niveles de carbono de carbonatos. También se ha reportado que la vegetación afecta la distribución vertical del carbono orgánico en el suelo. Sin embargo, el tipo de vegetación está asociado al clima y tipo de suelo y los efectos independientes de estas variables sobre la estratificación del carbono no han sido determinados. El objetivo de esta tesis fue establecer los patrones de variación del carbono orgánico y de carbonato secuestrado en superficie y en profundidad en suelos de la Región Pampeana en función de las condiciones ambientales, de vegetación y de manejo y establecer modelos empíricos predictivos de la capacidad de secuestro de carbono de los agrosistemas. Se muestrearon 82 establecimientos de la Región Pampeana, seleccionando en cada uno 5 situaciones: arboledas, parques, pasturas, suelos agrícolas y bajos. Se muestreó por estratos de 25 cm hasta 1 m de profundidad y se determinó la densidad aparente, pH, conductividad eléctrica, carbono orgánico y de carbonatos. Se ajustaron funciones para describir la acumulación de carbono en el perfil. Los contenidos de carbono orgánico promedio hasta 1 metro fueron: arboledas 131 t ha-1, parques 101 t ha-1, pasturas 90 t ha-1, suelos agrícolas 86 t ha-1 y bajos 70 t ha-1. Las arboledas aumentaron significativamente el contenido de carbono hasta 1 metro respecto de los parques, tomados como tratamiento control, mientras que el uso agrícola redujo el carbono orgánico en el estrato 0-50 cm, y estos efectos fueron encontrados en todos los tipos de suelo No se encontró efecto significativo del uso del suelo sobre el carbono de carbonatos. El modelo potencial fue el que mejor describió la estratificación del carbono orgánico en profundidad y se pudo ajustar en casi todos los sitios adecuadamente (R2 menor a 0,92). El parámetro B de este modelo, que describe la tasa de acumulación del carbono con la profundidad, no difirió entre tratamientos. La vegetación y el uso del suelo no afectaron la distribución vertical del carbono en la Región Pampeana. El parámetro B promedio fue 0,56 y puede ser usado para hacer estimaciones del contenido de carbono en profundidad disponiendo de datos de contenido superficial. Empleando redes neuronales artificiales se generó un modelo predictivo de los niveles de carbono orgánico de los suelos que explica 66 por ciento de la variación.

Variability in water and nitrogen availability at plot scale and its effect on Maize (Zea Mays L.) production

p.21-30

Precipitation predictability during summer crop production in the Pampas Region of Argentina

p.9-20

Actividad helicícola en la Argentina : actualidad y acciones futuras

p.83-91

Análisis comparativo del crecimiento y la partición de asimilatos de plantulas de Senecio madagascariensis, Crepis capillaris, Trifolium repens y Lolium perenne

p.1-9

Relación específica de las proteínas de reserva en el maíz (Zea mays) y sus parientes silvestres

p.255-263

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.

Precipitation predictability during summer crop production in the Pampas Region of Argentina

p.9-20

Comportamiento en el vivero de portainjertos micropropagados del género Prunus : 2 - crecimiento de los cvs. Fantasía y Forastero

p.165-170

Alianza estratégica para pymes : consorcio de mecanización agrícola

p.151-155