La región semiárida del sudoeste de la provincia de Buenos Aires, Argentina (SOB), presenta características climáticas y edáficas que la diferencian de la región pampeana central. A partir de la difusión de la siembra directa (SD) en el SOB, es necesario el conocimiento de diversos factores que afectan tanto la productividad como la sostenibilidad de estos agroecosistemas. Además, dada la importancia de los residuos superficiales en los sistemas de SD, es necesario el estudio de los factores que afectan su dinámica. El objetivo general de la tesis fue investigar aspectos poco conocidos de la implementación de la SD en el SOB, que permitan una adecuada implementación de esta práctica en la región. Se propuso evaluar diferentes factores relacionados con los residuos superficiales, propiedades físicas del suelo, ciclado del carbono orgánico del suelo (COS) y disponibilidad de nutrientes. A partir de la evaluación del estado actual de residuos en superficie (123 lotes) y fertilidad física (17 lotes) en sitios con historia bajo SD del SOB, fue posible establecer que la mayoría de estos no presentarían una adecuada cobertura y macroporosidad. Si bien no es posible atribuir la pérdida de porosidad a la SD, la forma en que se ha implementado en la región no aseguró una apropiada fertilidad física. La respiración del suelo (RS), presentó importantes variaciones en diferentes suelos bajo SD del SOB, lo que tendría diferentes efectos en el ciclado del COS. Debido a la elevada RS en algunos sitios del SOB, se observaron elevadas pérdidas potenciales de C-CO2 durante el barbecho químico estivo-otoñal. En consecuencia, el cultivo de trigo (Triticum aestivum L.) continuo, con barbecho químico largo, podría producir elevadas pérdidas de COS. Las diferencias en los balances de COS estarían influenciadas por el tipo de suelo, las precipitaciones durante el barbecho y el aporte de C de los residuos. El incremento de los residuos en superficie en suelos bajo SD provocó el aumento de la humedad edáfica y de la RS, asi como mayor disponibilidad de N y P para los cultivos. La mayor disponibilidad de estos nutrientes no provendría del aporte de los residuos sino se debería a mejores condiciones para la mineralización de la materia orgánica durante el barbecho. Sin embargo, dado el aumento de la actividad de microorganismos heterótrofos por el aumento de la cobertura del suelo, sería necesario el estudio de su efecto sobre las pérdidas potenciales de C-CO2 durante el barbecho químico. A pesar que el manejo bajo SD en el SOB representó un gran cambio frente a los sistemas convencionales de cultivo bajo labranza, sería necesario el avance en nuevas prácticas que permitan la adecuada implementación de la SD en la región. Debido a la baja cobertura del suelo y ausencia de rotaciones, no sería posible definir al manejo predominante actual de la SD como agricultura de conservación (AC). La transición del manejo actual de la SD a un manejo que integre los otros principios de la AC es compleja y representa un cambio a nivel holístico, requiriendo la adaptación y/o generación de prácticas de manejo apropiadas a cada situación. El aumento de la cobertura, la disminución de los períodos de barbecho y la adecuación e intensificación de las rotaciones, serían herramientas válidas para mejorar el manejo de SD en el SOB. Además, a partir de la implementación de estas prácticas sería posible el aumento del secuestro de C en suelos bajo SD del SOB. Este incremento del COS serviría para promover una mejora en la estructura del suelo, lo que ayudaría a revertir los problemas de degradación de los suelos de la región. / The semi-arid region of the southwest of Buenos Aires province -Argentina- (SOB), has climatic and edaphic characteristics that differentiate it from the central Pampean region. Since the large expansion of no tillage (NTill) in the SOB, it is needed a more detailed knowledge of several factors that affect both the productivity and the sustainability of agroecosystems. Furthermore, due to the importance of surface residues in NTill, it is necessary to determinate factors that affect its dynamics. The objective of the thesis was to generate information about the current state of soils under NTill in the SOB and surface residues dynamics, to achieve an adequate implementation of this practice in the region. It was proposed to evaluate different factors related to surface residues, soil physical properties, soil organic carbon (SOC) cycling and nutrient availability. From the study of surface residues (123 sites) and physical fertility (17 sites), it was possible to establish that most soils under NTill in the SOB would not have an adequate soil cover and porosity. Although it is not possible to attribute the loss of physical fertility to NTill management, the way it has been implemented in the region has not been able to guarantee an adequate soil cover and porosity. Soil respiration (SR) presented important variations in different soils under NTill of SOB that would have different effects on SOC cycling. Due to SR during summer-autumn fallow, potential C-CO2 losses could be very high. Consequently, continuous wheat (Triticum aestivum L.) cultivation with chemical fallow would produce large C-CO2 losses. The differences in SOC balances would be influenced by soil type, precipitations during fallow period and crop C contribution. Increased soil cover under NTill caused higher SR and greater nitrogen (N) and phosphorus (P) availability for crops. The increase in nutrient availability would be due to better conditions for organic matter mineralization during fallow period. However, due to the increase of heterotrophic microbial activity, it would be necessary to study the effect of increasing surface residues on potential C-CO2 losses during chemical fallow. Although NTill management in the SOB represented a great change compared to conventional tillage systems, it would be necessary to advance in new practices that allow the adequate implementation of NTill in the SOB. Due to low soil cover and absence of crop rotations, it would not be possible to define the current NTill management as conservation agriculture (CA). The transition from NTill management to the integration of the other CA principles is complex and represents a holistic change, requiring the adaptation and / or generation of management practices to each situation. Increasing soil cover, decreasing fallow periods and adaptation of crop rotations would be valid tools to improve NTill management in soils of the SOB. Furthermore, the implementation of these practices would lead to increase C sequestration, that would help to revert soil degradation in the region.

[ES] El enfoque tradicional en la calibración de modelos hidrológicos se basa únicamente en los caudales observados en alguna estación de aforos de la cuenca de estudio. Sin embargo, la evaluación de los caudales de manera puntual para una cuenca hidrográfica proporciona una respuesta agregada y limitada del comportamiento del sistema. Es por esto, que los datos obtenidos por teledetección se han convertido en una alternativa clave para hacer frente esta situación, aumentando significativamente el uso de este tipo de información en las últimas décadas para variables de estado utilizadas en Ecohidrología. De hecho, los datos obtenidos por teledetección proporcionan no solo información temporal, sino también información valiosa sobre la dinámica espacial, lo que puede facilitar una calibración del modelo teniendo en cuenta los patrones espaciales y la dinámica temporal, lo que a su vez aumenta la robustez del modelado. Actualmente existe una gran disponibilidad de datos de satélite, por citar entre otros: índice de área foliar, humedad del suelo superficial, evapotranspiración. Estos datos se encuentran disponibles casi en tiempo real, con resoluciones espacio-temporales suficientes para la Ecohidrología [30m-25km] en la mayoría de los casos y con una distribución espacial cubriendo toda la tierra. Para este trabajo se ha escogido la humedad del suelo superficial como variable de estado, y el índice de área foliar como variable de validación. Justificado en la importancia y el papel fundamental desempeñado por la humedad del suelo en el ciclo hidrológico, se ha decidido incluirla como variable de estado en esta investigación. A pesar de su importancia, las mediciones in-situ son todavía escasas en tiempo y espacio, si tenemos en cuenta su alta variabilidad espacial y temporal, lo que unido a los costos asociados a su funcionamiento y mantenimiento nos lleva a la realidad que generar la cantidad necesaria de datos observacionales in-situ es económicamente inviable, salvo en cuencas pequeñas experimentales o parcelas. Por todo ello, los datos de la mencionada variable obtenidos por teledetección se presentan como una buena alternativa para ser incorporados durante el modelado del ciclo hidrológico. Y es aquí donde se enmarca esta investigación. Primeramente, testear la posibilidad de calibrar una cuenca utilizando información satelital, desde un enfoque multiobjetivo en combinación con la serie de caudales, y desde un enfoque mono-objetivo considerando a la humedad del suelo como única variable de estado, es decir, en este caso se ha considerado a la cuenca como no aforada. En segundo lugar, también debe hacerse frente a un objetivo operacional que implica resolver cómo manejar este tipo de información para implementar y calibrar modelos ecohidrológicos. Para llevar a cabo la propuesta se ha seleccionado como área de estudio una cuenca mediterránea semiárida con un régimen efímero (la Rambla de la Viuda) y un modelo distribuido espacialmente (TETIS) para poder explotar mejor la información espacial proveniente de la teledetección. Los resultados obtenidos muestran principalmente que: a) considerando información espacio-temporal en el proceso de calibración multiobjetivo (en combinación con la serie de caudales) incrementa la robustez del modelo, debido a que el desempeño del mismo no presenta demasiada degradación en el paso del periodo de calibración al periodo de validación, y b) considerando a la cuenca como no aforada, es posible realizar una estimación coherente de la hidrología utilizando solamente la información de satélite como única variable de estado, manteniendo resultados aceptables también el periodo de validación. / [CAT] L'enfocament tradicional al calibratge de models hidrològics es fonamenta únicament en els cabals observats en alguna estació d'aforament de la conca d'estudi. No obstant això, l'avaluació dels cabals de manera puntual per a una conca hidrogràfica proporciona una resposta agregada i limitada del comportament del sistema. Per a fer front a aquesta situació, les dades obtingudes per teledetecció s'han convertit en una alternativa clau, augmentant significativament l'ús d'aquest tipus d'informació en les últimes dècades per a variables d'estat utilitzades en ecohidrología. De fet, les dades obtingudes per teledetecció no només proporcionen informació temporal, sinó també informació valuosa de la dinàmica espacial, el que pot facilitar un calibratge del model tenint en compte els patrons espacials i la dinàmica temporal. Actualment existeix una gran disponibilitat de dades de satèl·lit, quasi en temps real, amb resolucions espai temporals suficients per a la ecohidrología en la majoria dels casos i amb una distribució espacial cobrint tota la terra. Per a aquest treball s'ha triat la humitat del sòl superficial com a variable d'estat, i l'índex d'àrea foliar com a variable de validació. La humitat del sòl exerceix un paper fonamental al cicle hidrològic, a causa de la seua influència en molts processos que afecten directa o indirectament el balanç hídric, com poden ser el creixement de la vegetació, les propietats hidràuliques del sòl, la evapotranspiració, la generació d'escolament i processos d'infiltració i la percolació profunda. Malgrat la seua importància, els mesuraments in-situ són encara escassos en temps i espai, si tenim en compte la seua alta variabilitat espacial i temporal, la qual cosa unida als costos associats al seu funcionament i manteniment ens du a la realitat que generar la quantitat necessària de dades observacionals in-situ és econòmicament inviable, excepte en conques xicotetes experimentals o parcel·les. Per tot això, les dades de l'esmentada variable obtingudes per teledetecció es presenten com a una bona alternativa per a ser incorporades durant el modelatge del cicle hidrològic. I és ací on s'emmarca aquesta investigació. En primer lloc, testejar la possibilitat de calibrar una conca utilitzant informació satelital, des d'un punt de visa multiobjectiu en combinació amb la sèrie de cabals, i des d'un enfocament monoobjectiu considerant la humitat del sòl com a única variable d'estat, és a dir, en aquest cas s'ha considerat a la conca com a no aforada. En segon lloc, també ha de fer-se front a un objectiu operacional que implica resoldre com gestionar aquest tipus d'informació per a implementar i calibrar models hidrològics. Com a cas d'estudi s'ha seleccionat una conca mediterrània semiàrida amb un règim efímer (la Rambla de la Vídua) i un model distribuït espacialment (TETIS) per a poder explotar millor la informació espacial provinent de la teledetecció. / [EN] The traditional approach to hydrological model calibration is based only on observed discharges at gauging stations of the studied basin. However, assessing the discharges of a watershed in this way provides an aggregated and limited answer about the behaviour of the system. In order to deal with this, remote sensing satellite data have become a key alternative and their use has significantly increased in recent decades to estimate ecohydrological state variables. Remote sensing data not only provide temporal information but also valuable information on spatial dynamics, facilitating model calibration. Currently, satellite data are available almost in real time, generally with sufficient spatio-temporal resolution for ecohydrology studies and with a spatial distribution covering the entire earth. There are many sources of satellite information than can be used in ecohydrology, but in this research we chose near-surface soil moisture as state variable and leaf area index for validation. Soil moisture plays a key role in the hydrological cycle due to its influence on many processes that directly or indirectly affect the water balance, such as vegetation growth, hydraulic properties of the ground, evapotranspiration, runoff generation and the processes of infiltration and deep percolation. Despite their importance, soil moisture in-situ measurements are still uncommon in time and space; their high spatial and temporal variability, together with the associated costs of operation and maintenance, make generating the necessary amount of observational data in-situ economically unviable, except in small experimental basins or plots. Therefore, soil moisture data obtained by remote sensing represent a good alternative for hydrological modelling. The main goal of this study is to test the possibility of calibrating a watershed using only satellite information of soil moisture To do this, we also address a secondary objective that involves solving how to process this type of information in order to implement and calibrate hydrological models. As a case study, a semi-arid Mediterranean catchment area was selected with an ephemeral regime (the Rambla de la Viuda) and a spatially distributed model was used (TETIS). / Al gobierno de Paraguay, que a través de su programa de becas en el exterior Carlos Antonio López (BECAL) ha depositado su confianza en mi persona y me han asistido deferentemente para esta formación. / Echeverria Martínez, CA. (2020). USO DE LA HUMEDAD DEL SUELO SUPERFICIAL OBTENIDA POR SATÉLITE PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN MODELO ECOHIDROLÓGICO DISTRIBUIDO. CASO DE ESTUDIO: CUENCA DE LA RAMBLA DE LA VIUDA (ESPAÑA) [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/139521 / TESIS