Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Forestal / La acción antrópica sobre el bosque nativo ha reducido el tamaño poblacional de la palma chilena (Jubaea chilensis (Mol.) Baillon) alrededor de 98%. Esto ha causado que algunas poblaciones actuales presenten una alta proporción de individuos senescentes, escasa presencia de regeneración natural y alta predación de semillas. Esta situación contribuirá a que sus poblaciones estén envejeciendo con un bajo porcentaje de recambio generacional, lo que podría incidir en la permanencia de la palma chilena en el futuro, En virtud de lo anterior, el objetivo de este estudio fue evaluar una siembra directa de Jubaea chilensis en diferentes micrositios. Además, complementariamente se evaluaron diferentes métodos de protección contra la predación de semilla.

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.

La intensificación de la agricultura, con una paulatina degradación de los suelos de la Argentina, ha aumentado los procesos erosivos y la pérdida de fertilidad. El objetivo de esta tesis fue analizar diferentes parámetros edáficos, solos o combinados, que sirvan como indicadores sensibles en la evaluación de distintas prácticas de manejo en sitios con diferencias edafoclimáticas. Los sitios de estudio se encuentran en Bengolea y Monte Buey (Córdoba), Pergamino (Buenos Aires) y Viale (Entre Ríos). En cada sitio se evaluaron tres sistemas: buenas prácticas agrícolas (BP), malas prácticas agrícolas (MP) y un ambiente natural (AN) como referencia. Durante el período de Septiembre 2009 a Septiembre 2012 se realizaron muestreos de suelos en los meses de Febrero y Septiembre, en las cuales se determinó: carbono orgánico total (COT), nitrógeno total, pH y fósforo extraíble. Se aplicó una serie de metodologías de fraccionamiento físico y químicos para la obtención de fracciones orgánicas con diferentes características y tiempo de ciclado. También se analizaron una serie de propiedades físicas de los suelos relacionadas con el tamaño y distribución de poros, disponibilidad de agua y su relación con las prácticas de manejo. Los niveles de COT en AN disminuyeron desde el Este (28 g kg-1 en Viale) al Oeste (14 g kg-1 en Bengolea), siguiendo el gradiente de precipitación y textura de los sitios. Las relaciones de las diferentes fracciones orgánicas lábiles con el COT en el AN mostraron diferencias entre los sitios, reflejando una dinámica diferente en función de las características del medio ambiente en las diferentes localidades. Los niveles de COT en 0-20 cm de los suelos agrícolas fueron 6-42% más bajos que en AN, donde la frecuencia soja fue uno de los principales factores causantes de dichas disminuciones. En general, las fracciones orgánicas lábiles mostraron sensibilidad diferencial. Aquellas de mayor labilidad [carbono orgánico particulado >105 m (COPg) y carbohidratos solubles (CHs)] mostraron diferencias relacionadas con el uso del suelo, mientras las de labilidad intermedia [carbono orgánico particulado 105-53 m (COPf) y carbohidratos totales (CHt)] fueron útiles en poner en evidencia los cambios debidos a las prácticas agrícolas. Entre manejos agrícolas, tanto la intensidad de cultivos como el tipo de cultivo dentro de la rotación modificaron el contenido y distribución del COT y sus fracciones. La sensibilidad a las variaciones temporales y de manejo fue mayor en las fracciones orgánicas lábiles que en el COT. A su vez la magnitud de la variabilidad fue diferente entre fracciones, donde las fluctuaciones temporales aumentaron en el siguiente orden COM < COT < COPf ≤ CHt < CHs ≤ COPg. La combinación de la información obtenida de los diferentes atributos del suelo a través de índices, como el COT/arcilla, índice de estratificación e índice de reserva de C permitió diferenciar mejor el efecto del uso y manejo. Las propiedades físicas fueron degradadas por los manejos agrícolas con mayores valores de densidad aparente, influenciados por la textura, menor macroporosidad y capacidad de aire, sin hallar un indicador físico que permita diferencias prácticas agrícolas en todos los sitios. / The intensification of agriculture, with a gradual degradation of Argentina’s soil, has increased erosion processes and loss of fertility. The aim of this dissertation was to analyze different soil parameters, either alone or combined, to serve as sensitive indicators in the assessment of different management practices on sites with different climate and soil conditions. The study sites are located in Bengolea and Monte Buey (Córdoba), Pergamino (Buenos Aires) and Viale (Entre Rios). Good agricultural practices, Poor agricultural practices and natural environment (reference) at each site were evaluated. During the period from September 2009 to September 2012 soil sampling was performed in the months of February and September, in which it was determined: total organic carbon (COT), total nitrogen, pH and available phosphorous. A series of physical and chemical methods of fractionation to obtain organic fractions with different characteristics and cycling time was applied. Also a number of physical properties related to the size and distribution of pores, water availability and their relationship to soil management practices were analyzed. COT levels in AN decreased from the East (28 g kg-1 in Viale) to West (14 g kg-1 in Bengolea) following the rainfall and texture gradient of sites. Relationships between different labile organic fractions with COT in AN showed differences among sites, reflecting different dynamics according to the characteristics of the environment in different localities. COT levels in 0-20 cm depths of agricultural soils were 6-42% lower than AN where soybean frequency was one of the main factors causing these declines. In general, the labile organic fractions showed differential sensitivity. Those with higher lability (COPg and CHs) showed differences related to land use, while intermediate lability (COPf and CHt) were useful to highlight the changes due to agricultural practices. Between agricultural managements, both cropping intensity and crop type in the rotation changed the content and distribution of COT and its fractions. The sensitivity to temporal variations and management was higher in the labile organic fractions that in the COT. In turn, the magnitude of variability was different between fractions, where temporal fluctuations increased in the following order COM < COT < COPf ≤ CHt < CHs ≤ COPg. The combination of information from different soil attributes through indices such as COT/clay, stratification index and C pool index allowed a better differentiate the effect of use and management. The physical properties were degraded by agricultural managements with higher values of bulk density, influenced by texture, lower macroporosity and air capacity, without finding a physical indicator to different agricultural practices on all sites.

El manejo de los suelos puede impactar sobre la composición y actividad de las comunidades microbianas, en consecuencia existe preocupación sobre el uso responsable y mantenimiento de la diversidad microbiana de los suelos agrícolas para un manejo sustentable del agroecosistema. En esta tesis se trabajó en un ensayo de sistemas de labranza en sistemas mixtos del Sur-Oeste Bonaerense iniciado en el año 1999. Ante la falta de antecedentes a nivel microbiológico en el ensayo, siendo que los microorganismos cumplen un rol fundamental en los agroecosistemas, se decidió evaluar cómo afectan los sistemas de manejo agrícola a la abundancia de grupos funcionales microbianos (Bacterias Nitrificantes [BN], Reductoras de Nitrato [BRN] y Desnitrificantes [BD]) y a la actividad microbiana a través de la liberación de dióxido de carbono. Paralelamente se evaluó en los suelos la presencia del gen amoA que codifica para el sitio activo de la enzima Amonio Monooxigenasa, y de los genes que codifican para las enzimas de las diferentes etapas de la desnitrificación, y se aislaron y caracterizaron bacterias potencialmente desnitrificantes. Además, en esta tesis se diseñó un ensayo de degradación de rastrojo en microcosmos, para evaluar el efecto de diferentes niveles de humedad y de fertilización en el suelo sobre la actividad microbiana, analizando la actividad enzimática y la biomasa activa. Los primeros dos años de muestreo (2009 y 2010) se caracterizaron por tener escasez de lluvia. Mostraron baja abundancia de la microbiota y en general en cada fecha individual de muestreo no se detectaron efectos de los sistemas de manejo, sino que la variación estuvo dada entre fechas de muestreos. En el caso de las BN no se pudo estimar el número, lo cual se adjudica a la dificultad para cultivar estas bacterias, y su alta dependencia a una adecuada humedad en el suelo. El tercer año (2011), hubo mayores precipitaciones, sin embargo, en pocas ocasiones se encontraron diferencias significativas entre los tratamientos de una misma fecha de muestreo, y tal como sucedió en los primeros años, la variación se dio entre fechas. La respiración basal del suelo en general fue mayor en los primeros 5 cm del suelo y bajo siembra directa; y en el caso del manejo del verdeo, se detectó mayor respiración en los suelos no pastoreados. Los estudios con tecnología independiente de cultivo revelaron la presencia de BN con secuencia del gen amoA altamente conservada, a diferencia de las BD que mostraron mayor variación en la secuencia del gen nosZ. Se caracterizaron morfológicamente los aislamientos potencialmente desnitrificadores, los cuales presentaron diferentes modelos de crecimiento. De los cincuenta y siete aislamientos obtenidos, en más de la mitad se confirmó la presencia tanto del gen nirK como nosZ (que codifican para las enzimas nitrito reductasa de cobre y óxido nitroso reductasa, respectivamente), mientras que en el resto solo se detectó el primero de ellos, lo que indica la presencia de bacterias desnitrificadoras parciales (presencia de nirK) y completas (presencia de nirK y nosZ). Además, las cepas desnitrificadoras completas mostraron variaciones fisiológicas, tanto en formas de crecimiento como en el consumo de sustratos carbonados; y se secuenciaron e identificaron tres aislamientos (Cellulosimicrobium sp. NEAU-Z02, Bacillus pumilus strain UFV-E34 y Stenotrophomonas sp. CK6), que ya han sido encontrados en suelos, y han sido estudiados por su capacidad reductora de nitrato y desnitrificante. Finalmente, el estudio en microcosmos, mostró que las variables evaluadas son sensibles a los niveles de humedad en el suelo y que la degradación de rastrojo en este tipo de suelos es lenta. En conclusión, en estos ambientes frágiles las condiciones ambientales generadas por la marcada estacionalidad influyen en la dinámica microbiana, e incluso pueden superar los efectos de manejo del suelo. En los suelos semiáridos bonaerenses evaluados es factible la incorporación de la siembra directa, mientras que la incorporación de animales para pastoreo puede generar condiciones favorables para el desarrollo de BRN y BD, lo que puede provocar pérdidas de nitrógeno. / Soil management can impact on microbial communities's composition and activity, therefore there is concern about the responsible use and maintenance of the microbial diversity of agricultural soils for a sustainable management of the agroecosystem. This Thesis was done on a trial of tillage systems in mixed systems of the South-West of Buenos Aires started in 1999. Given the absence of microbiological antecedents, being that microorganisms play a fundamental role in agroecosystems, it was decided to evaluate how agricultural management systems affect the abundance of microbial functional groups (Nitrifying Bacteria [BN], Nitrate Reducing Bacteria [BRN] and Denitrifying Bacteria [BD]) and microbial activity through carbon dioxide´s release. At the same time, the presence of the amoA gene that codes for the active site of the enzyme Ammonium Monoxygenase, and of the genes that code for the enzymes of the different denitrification stages was evaluated, and potentially denitrifying bacteria were isolated and characterized. In addition, it was designed a trial of degradation of stubble in microcosms, to evaluate the effect of different levels of moisture and fertilization in the soil on microbial activity, analyzing the enzymatic activity and active biomass. The first two years of sampling (2009 and 2010) were characterized by low rainfall. They showed low abundance of the microbiota and in general, on each individual sampling date, no effects of the management systems were detected, but the variation was given between sampling dates. Abundance of BN could not be estimated, which is attributed to the difficulty in cultivating these bacteria, and their high dependence on adequate soil moisture. The third year (2011), there was greater rainfall, however, in few occasions significant differences were found between the treatments of the same sampling date, and as it happened in the first years, the variation occurred between dates. The basal respiration of the soil in general was greater in the first 5 cm of the soil and under zero-tillage; and in the case of greening management, greater respiration was detected in ungrazed soils. The studies with independent culture technology revealed the presence of BN with sequence of the highly conserved amoA gene, unlike the BD that showed greater variation in the sequence of the nosZ gene. Potentially denitrifying isolates, which presented different growth models, were morphologically characterized. Of the fifty-seven isolates obtained, more than half confirmed the presence of both nirK and nosZ genes (which encode the copper nitrite reductase and nitrous oxide reductase enzymes, respectively), while in the rest it was only detected the first one, which indicates the presence of partial denitrifying bacteria (presence of nirK) and complete bacteria (presence of nirK and nosZ). In addition, the complete denitrifying strains showed physiological variations, both in growth forms and in the consumption of carbon substrates; and three isolates, which have already been found in soils and have been studied for their nitrate-reducing and denitrifying capacity, were identified (Cellulosimicrobium sp. NEAU-Z02, Bacillus pumilus strain UFV-E34 and Stenotrophomonas sp.CK6). Finally, the study in microcosms showed that the evaluated variables are sensitive to soil moisture levels and that the stubble degradation in this type of soil is slow. In conclusion, in these fragile environments the environmental conditions generated by the marked seasonality influence the microbial dynamics, and can even overcome the effects of soil management. In the evaluated semi-arid soils of Buenos Aires, the incorporation of zero-tillage is feasible, while the incorporation of animals for grazing can generate favorable conditions for the development of BRN and BD, which can cause nitrogen losses.