Consecuencias del reemplazo de ecosistemas naturales sudamericanos por forestaciones y pasturas megatérmicas : efectos sobre el carbono orgánico edáfico

Los cambios de uso de la tierra afectan los contenidos de carbono orgánico del suelo (COS), alterando tanto las entradas como las salidas de C en el suelo. En esta tesis se analizó, a partir de una revisión bibliográfica, el efecto a nivel regional de diferentes factores (precipitación, temperatura y edad de implantación) sobre los cambios en los contenidos de COS ocurridos al reemplazar la vegetación nativa por forestaciones o pasturas subtropicales. En un experimento a campo se evaluó el efecto del reemplazo recíproco de vegetación herbácea y leñosa sobre los cambios en los contenidos de COS. A su vez, también se evaluó el efecto de los ingresos y egresos de C (utilizando modelos con isótopos de (13 C), así como la productividad de la vegetación (estimada a partir de sensores remotos), sobre los cambios ocurridos en los contenidos de COS. Los resultados obtenidos mostraron que los cambios en los contenidos de COS superficiales son independientes del tipo de vegetación nativa que es reemplazada. A su vez, las forestaciones ganaron C en zonas áridas pero perdieron C en zonas húmedas, siendo mayores las pérdidas a mayores precipitaciones. Las pasturas aumentaron los contenidos de COS en superficie, incrementando las ganancias con las precipitaciones, sin embargo en profundidad perdieron COS cuando reemplazaron ecosistemas de selva. Tanto en pasturas como forestaciones las ganancias de COS aumentaron con la edad de implantación, sugiriendo que el equilibrio entre entradas y salidas de C al suelo es alcanzado a edades avanzadas de las plantaciones. En todas las transiciones estudiadas los ingresos de C (y no los egresos), junto con la productividad subterránea, explicaron los cambios en los contenidos de COS ocurridos luego del cambio de uso, mientras que inesperadamente la tasa de mineralización del COS fue similar en todas ellas.

Secuestro de carbono y nitrógeno y emisiones de óxido nitroso del suelo bajo diferentes sistemas de labranza y secuencias de cultivo en la región semiárida pampeana argentina

El objetivo de esta tesis fue estudiar la influencia de diferentes secuencias de cultivos soja - maíz (sj - mz) y soja - soja (sj - sj), y sistemas de labranza, siembra directa con cultivo de cobertura (SDcc) y labranza reducida (LR); sobre los stocks de carbono orgánico total (COT) y nitrógeno total (Nt) y las emisiones de óxido nitroso (N2O) del suelo en condiciones de campo. El experimento está situado en Manfredi, Córdoba, Argentina. El clima de la región es semiárido y el suelo del experimento es un Haplustol éntico. Luego de 13 años se realizó un muestreo de suelo hasta 100 cm de profundidad y se analizó densidad aparente y composición química del suelo. Las emisiones de N2O se midieron durante un año a campo. Los stocks de COT y Nt comparado con LR y los tratamientos bajo sj-sj los menores stocks, tendencia que se mantuvo hasta los 100 cm. La siembra directa promueve la acumulación de COT y Nt y el efecto es mayor cuanto mayor es la inclusión de gramíneas en la secuencia. Respecto de las emisiones de N2O en general variaron considerablemente con el tiempo y las tasas más altas se asocian acon períodos de altos contenidos de agua y nitratos en el suelo. La aplicación de fertilizante nitrogenado en maíz aumentó las emisiones de N2O del suelo. Las emisiones anuales de N - N2O medidas fueron inferiores a las calculadas en base a Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), esta metodología sobreestimó las emisioens de N2O, para las condiciones estudiadas.

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.

Relación entre el contenido de carbono orgánico y sus fracciones lábiles en el proceso de salpicadura

p.153-160

Producción hortícola : evolución del carbono orgánico edáfico de un argiudol típico con agregado de enmiendas

p.231-236

Efectos de la heterogeneidad del paisaje agrícola pampeano sobre el carbono, la biota edáfica y la descomposición de la hojarasca

La intensificación de la agricultura es la causa principal de la transformación del paisaje, de la disminución de su heterogeneidad y de la alteración de servicios ecosistémicos como la biodiversidad y el secuestro de carbono. La Región Pampeana no ha escapado a este fenómeno global. Esta tesis buscó comprender cómo la heterogeneidad espacial y temporal de un agroecosistema, dada por la presencia de márgenes no cultivados y por diferentes secuencias de cultivos, respectivamente, afectan el contenido de carbono del suelo y la biota edáfica. Para evaluar la heterogeneidad espacial se seleccionaron márgenes con vegetación sin cultivar (leñosa y herbácea) y lotes de soja adyacentes a ellos o a otro cultivo (control). Mediante experimentación a campo y en invernáculo se caracterizaron el contenido de carbono de la capa superficial del suelo, la biota edáfica, la calidad de la hojarasca y su tasa de descomposición. Estas propiedades se evaluaron tanto en los márgenes como la interfase con sus cultivos adyacentes. Para evaluar la heterogeneidad temporal se realizó un experimento de descomposición en invernáculo con suelo proveniente de lotes que habían sido inicialmente sometidos a diferentes secuencias de cultivos, y luego a una última secuencia común. Los resultados principales muestran que los ambientes herbáceos no se diferencian de los agrícolas, mientras que los suelos de los ambientes leñosos contienen un 50 por ciento más de carbono en la capa superficial del suelo. Además los ambientes herbáceos y leñosos poseen una mayor diversidad que la hallada en ambientes cultivados (14 y 25 por ciento más respectivamente). A su vez, solo los márgenes leñosos tuvieron influencia sobre el carbono del suelo y la biota edáfica de los primeros metros de la interfase con los lotes cultivados adyacentes. Las tasas de descomposición de la hojarasca difirieron entre los tipos de margen y fue menor en los leñosos, pero no fue afectada por cambios microambientales del sitio de descomposición. Las diferentes secuencias de cultivos modificaron la cantidad y calidad de la hojarasca producida y la diversidad funcional microbiana. La incorporación de un solo cultivo diferente en la secuencia aumenta significativamente la diversidad funcional microbiana (4 por ciento), mientras que la inclusión de dos cultivos diferentes aumentó la diversidad un 26 por ciento respecto de secuencias sometidas al monocultivo. Las diferentes secuencias no afectaron la tasas de descomposición de un sustrato común, aunque esta se relacionó positivamente con la diversidad funcional microbiana. La mayor diversidad funcional microbiana se registró en la secuencia arveja-maíz. Los resultados de esta tesis sugieren que los márgenes con vegetación leñosa podrían constituir focos de acumulación de carbono en la capa superficial del suelo y de diversidad funcional de la microbiota del suelo. Asimismo, la incorporación de cultivos como maíz y arveja en las secuencias podrían aumentar la diversidad funcional microbiana en el paisaje.

Dinámica de los hidratos de carbono no estructurales de reserva en la base de los tallos y en las raíces de Piptochaetium napostaense (Speg.) Hack, y Stipa tenuis Phil

p.1-7

El mercado de carbono y el mecanismo de desarrollo limpio : caso Granja Tres Arroyos S.A. : un análisis desde la Nueva Economía Institucional

El calentamiento global consiste en el aumento de la temperatura de la tierra debido a la acumulación de los gases de efecto invernadero (GEI) en la atmósfera. Estos gases son producidos por actividades de generación de energía, el transporte, el uso del suelo, la industria y el manejo de los residuos. El aumento de GEI en la atmósfera provoca cambios climáticos e impactos en un sinfín de actividades humanas, en la productividad de la agricultura y ganadería, en la infraestructura y turismo, y también daños en la salud. La comunidad científica considera que el aumento de la temperatura para el fin del siglo debería ubicarse en los 2° C, para de esta forma poder limitar los impactos del cambio climático. Ello implicaría restringir las concentraciones de los GEI en valores cercanos a los 450 ppm (partes por millón). El problema económico del cambio climático subyace en que las emisiones de GEI constituyen una externalidad global. Una externalidad ocurre cuando la producción o consumo de un bien afecta a terceros que no participan directamente en su producción, venta o compra. Cuando hay presencia de externalidades, los precios de mercado no reflejan todos los costos ni beneficios sociales asociados a la producción de un bien. En el caso puntual del cambio climático, los emisores de GEI no asumen el costo de emitir gases a la atmósfera. Existen diferentes instrumentos de política ambiental que influyen en la percepción del recurso ambiental por parte del agente económico y que por ende, se reflejan en las decisiones económicas que ellos toman. Todos ellos tienen por objetivo asignar un precio/costo al recurso ambiental. El objetivo de los mercados de emisiones es asignar un precio al carbono. En ellos, se intercambian derechos a emitir cierta cantidad de GEI. El mecanismo de desarrollo limpio (MDL) es un instrumento de mercado definido en el Acuerdo de Marrakech bajo el marco institucional del Protocolo de Kyoto (PK). El MDL establece que un país Anexo I (país desarrollado), con compromisos de reducción de emisiones, invierta en proyectos de reducción o captación de emisiones en un país No Anexo I (país en desarrollo sin compromisos de reducción), mediante la compra de reducciones certificadas de emisiones (RCEs) generados a partir de la implementación de los proyectos. Argentina ratificó el PK a través de la ley nacional 25.438 en el 2001. Como el país se encuentra comprendido en las Partes No Anexo I, sólo puede participar como país anfitrión de un proyecto MDL y ser oferente de RCEs. Hasta la fecha, Argentina desarrolló 65 proyectos que se encuentran en distinta etapa de aprobación nacional o registro internacional. La mayoría corresponden a proyectos vinculados con rellenos sanitarios y energías. Bajo este marco de desarrollo en el país, resulta valiosa la exploración de un caso implementado en la Argentina. El objetivo de la investigación consiste en analizar el mercado de carbono a través del mecanismo de desarrollo limpio y su implementación en una empresa agroindustrial argentina, Granja Tres Arroyos S.A., bajo el enfoque teórico de la Nueva Economía y los Negocios Agroalimentarios.

Flujos de carbono y nitrógeno bajo distintos sistemas de labranza en la región semiárida pampeana

Los contenidos de carbono y nitrógeno orgánicos del suelo están relacionados con su capacidad productiva. Esta relación es esperable que sea más estrecha en suelos de zonas áridas y semiáridas. La cantidad de carbono que puede secuestrar el suelo es, a la vez, de interés por la posibilidad de usar a los suelos como sumideros de carbono y mitigar el efecto invernadero. Esta tesis tiene como objetivo determinar los efectos del sistema de labranza sobre la dinámica del carbono y el nitrógeno en un suelo de una región semiárida. Se realizó un experimento de campo de larga duración en el que se contrastó un manejo tradicional, que empleaba un arado de disco en la labor principal, con un manejo tradicional, que empleaba un arado de disco en la labor principal, con un manejo de siembra directa. Los contenidos de humedad del suelo fueron superiores bajo siembra directa y mayores también los rendimientos de los cultivos que integraban la rotación siendo, consecuentemente, los aportes de carbono en forma de residuos al suelo también mayores. El flujo anual de carbono emitido a la atmósfera como C - CO2 fue similar entre sistemas de labranza, de lo que resultó un balance de carbono neutro bajo siembra directa y negativo bajo labranza con arado. La producción de C - CO2 aumentó con la cantidad de residuos presentes en el suelo y la temperatura y decrecía al incrementarse la cantidad de nitratos. La descomposición de los residuos vegetales y la liberación al suelo de su nitrógeno fue más rápida en el suelo labrado, lo que llevó a mayores niveles de nitratos a la siembra de algunos cultivos en el tratamiento con labranza en casi todos los cultivos integrantes de la rotación. Bajo siembra directa el suelo no perdió carbono durante el experimento mientras que bajo arado de disco el stock de carbono orgánico del suelo decreció. En regiones semiáridas la adopción de siembra directa determina balances de carbono menos negativos que bajo manejos con labranza, por incrementar las entradas de carbono al suelo y no afectar las salidas por respiración heterótrofa.

Incidencia de las secuencias de cultivos, sistemas de labranza y fertilización sobre algunas propiedades físicas y su relación con el carbono

p.151-158

Dinámica del carbono en sistemas agrícolas bajo siembra directa : nuevas evidencias obtenidas mediante el uso de 13 C sobre la importancia de las raíces, la calidad de los residuos y el laboreo

El carbono orgánico del suelo (COS) es uno de los principales determinantes de la productividad de los ecosistemas, afectando la fertilidad del suelo y su capacidad de secuestrar CO2. La agricultura es uno de los principales cambios de uso del suelo que afecta significativamente el COS. En esta tesis se examinan, mediante experimentos de campo y usando al 13C como trazador isotópico, tres aspectos de la dinámica de C en sistemas agrícolas: 1) la importancia de las raíces en la formación de COS, 2) los efectos de la cantidad y calidad de los residuos sobre la tasa de descomposición y humificación del COS y 3) la dinámica del COS en sistemas de agricultura continua iniciados sobre pastizales naturales nunca laboreados. Los resultados obtenidos muestran que 1) en cultivos de soja y maíz, la formación de COS se deriva principalmente de la biomasa subterránea y en menor medida de los residuos aéreos, al menos en la fracción de la materia orgánica particulada (MOP). También, se observó 2) que el agregado de residuos de maíz con alta relación C:N aumentó la tasa de descomposición de la MOAM (materia orgánica asociada a los minerales) cuando se la compara con el agregado de residuos de soja (baja relación C:N), efecto conocido como priming. Sin embargo, también existió una mayor formación de materia orgánica bajo cultivos de maíz, y por ende se conservaron las reservas de COS, pero su ciclado fue más rápido. Finalmente, 3) los cultivos en sistemas de siembra directa establecidos sobre suelos nunca laboreados presentaron niveles de COS similares a los de los pastizales naturales remplazados. Estos resultados cuestionan parte de nuestro conocimiento sobre los sistemas agrícolas bajo siembra directa, aportando nuevas evidencias experimentales y destacando el uso de marcadores isotópicos de 13C para comprender el flujo de C en los agroecosistemas.

Contenido de carbono orgánico y biomasa microbiana en un suelo sometido a distintas intensidades de cultivo

p.157-160

Brazilian savanna forest : conservation, medicinal reservoir and bioprospecting

This study aimed to analyse the Brazilian savanna forest from a Legal Reserve (LR) area from a perspective of conservation, reservoir of organic carbon and medicinal biomass for a prospective use of native medicinal plants. An ethnobotanical and ethnopharmacological survey was carried out close to a community settled in the rural area in the south of Tocantins, being selected 9 of the most cited species (cajuí- Anacardium othonianum; inharé-Brosimum gaudichaudii; jatobá-Hymenaeae courbaril; jenipapo-Genipa americana, aroeira-Myracrodruon urundeuva; negramina-Siparuna guianensis; barbatimão- Stryphnodendron obovatum; assa peixe-Vernonia brasiliana, embaúba-Cecropia pachystachya). Crude foliar extracts were subjected to a preliminary phytochemical prospection and triage of secondary metabolites with antimicrobial activity of potential interest in health and familiar agriculture. Phenolic compounds, terpenes and flavonoids were detected in the extracts of most species, which suggests the presence of antimicrobial, antioxidant and anti-insect activities. It was evident the need to better know the LR as a reservoir of medicinal biomass in an area under ecological tension where 35% (610ha) of the property is LR and should be protected by law. Therefore, a forest inventory of live woody species was performed using the allometric or indirect method. This identified a rare remnant of Semidecidual Seasonal Forest amidst the largest world savannah, the Cerrado biome. An analysis of the forest average productivity per basal area (m².ha), aerial live biomass (ton.ha-1) and carbon stock was carried out. The forest fragment was considered relatively rich in species and diversity, although showing signs of disturbance and dominance by a few species. Its horizontal structure suggests biotic regeneration conditions. It is an important reservoir of medicinal plants. Of the families (57.5%) presenting medicinal species, 19 from a total of 33 are represented in the area and contain 44% (27) of the total species (61) and 63% (432) of the total individuals catalogued. Medicinal species have ecological importance for the equilibrium of the local flora and represent 80% of the 10 species with higher Importance Value Index (IVI): Tetragastris altissima, Chrysophyllum marginatum, Oenocarpus distichus, Sclerolobium paniculatum, Simarouba versicolor, Alibertia macrophylla, Siparuna guianensis, Maprounea guianensis, Licania parvifolia e Physocalymma scaberrimum. Medicinal productivity was high for this type of phytophysionomy: 183,2 ton. ha-1 of biomass and 91,51 ton. ha-1 of carbon representing 66% of the total biomass and carbon of this Cerrado forest. From this stage S. guianensis (Siparunaceae) was selected for performing bioassays in order to verify its biological activity against microorganisms of health and agricultural relevance. This is a native aromatic medicinal plant recommended as priority for conservation, with local popular medicinal validation and availability of medicinal feedstock (3300 Kg.ha-1), with the foliar fraction giving 38Kg/ha of crude extract and 5L/ha of essential oil. Foliar crude extracts and essential oil were obtained and tested in vitro using a disk diffusion bioassay. Different concentrations of these natural products were tested against gram-positive bacteria (Staphylococcus aureus ATCC 29213), gram-negative bacteria (Escherichia coli ATCC 25922 and ATCC 35218; Pseudomonas aeruginosa ATCC 10145) and fungi (Candida albicans ATCC 6258 e Fusarium oxysporum). The essential oil inhibited the growth of S. aureus in its crude concentration (380μg.mL-1), as well as diluted to half (190μg.mL-1) and a quarter strength (95μg.mL-1). It’s likely that such action is due to sesquiterpenes major components, such as bisabolol and bisabolene (10.35%), measured by gas chromatography (GC-MS, GC-FID). Extracts did not exhibit any antimicrobial activity against the microorganisms tested. The native medicinal plants prospective market is an alternative that favours the conservation of biodiversity while generating benefits for the development of sustainable family productive activities within local ecosystems instead of the current inappropriate uses. This strengthens conservation policies of Legal Reserve in rural settlements and is in agreement with public policy on global warming and climate changes.

Estudo da variação temporal do dióxido de carbono no oceano Atlântico Norte (2002 - 2007)

Foram recolhidos praticamente todos os dados da concentração de CO2 à superfície do mar (fCO2 (SO)) e temperatura à superfície do mar (TSM) obtidos por Embarcações de Observação Voluntária, para o Oceano Atlântico Norte (10º N – 80º N). Foram ainda recolhidos dados das concentrações atmosféricas de CO2 (fCO2 (ATM)), em estações fixas ao longo da bacia, para realizar o estudo do sequestro oceânico de CO2. Após uma seleção minuciosa e uma uniformização exaustiva, os dados foram armazenados por "sectores" 5º latitude x 5º longitude x mês. Em seguida foi obtida uma boa série de dados (2002 – 2007) para sectores que representavam a região das latitudes baixas (10º N-35º N), médias (35º N- 50º N) e altas (50º N-80º N). Para o período 2002 – 2007, o padrão regional da variação da fCO2 (SO) é controlado pela TSM nas latitudes baixas e médias, e pela dinâmica do oceano (absorção de CO2 (SO)) nas latitudes altas. Foi verificado um crescimento generalizado da fCO2 (ATM), TSM e fCO2 (SO) (excepto latitudes altas). Contudo para 2002 – 2007, a fCO2 (SO) está a aumentar mais lentamente do que para 1970 - 2006 [5]. A ΔfCO2 é principalmente influenciada pela fCO2 (SO) e pelos factores físicos que controlam o seu padrão de variação regional. A região das altas latitudes é a zona de maior sequestro de CO2 liquído da bacia. Nas latitudes médias e altas verifica-se um aumento do poder de sequestro para 2002 – 2007, o que que representa uma inflexão à tendência verificada em 1993 - 2005 [93]. Este factor pode estar relacionado com a mudança do índice da Oscilação do Atlântico Norte. A Zona Económica Exclusiva Portuguesa engloba a região que actua como o maior sumidouro de CO2 e o seu poder de sequestro oceânico de CO2 está a aumentar.

Testes em batch para selecionar fontes de carbono de baixo custo adequadas ao crescimento e atividade de bactérias sulfato-redutoras

Dissertação de mestrado, Engenharia Biológica, Faculdade de Ciências e Tecnologias, Universidade do Algarve, 2015