El conocimiento de la distribución espacial y temporal de las precipitaciones es una herramienta de decisión en procesos de planificación de actividades agropecuarias. Los registros de precipitación mediante datos puntuales de pluviómetros, en redes de escasa densidad e irregular distribución, no reflejan adecuadamente la variabilidad espacial característica de la lluvia. Los radares meteorológicos ofrecen la capacidad de aportar información espacial detallada con la posibilidad de integrarla temporalmente. El objetivo de este trabajo de tesis fue evaluar el desempeño del radar meteorológico ubicado en la Estación Experimental de INTA Anguil, provincia de La Pampa, como estimador de la precipitación, y partir de la integración de sus medidas e información complementaria, desarrollar productos que resulten de utilidad en procesos de planificación de actividades agropecuarias en la región para poner a disposición al público en general. Se generó el producto de precipitación acumulada por radar en imágenes con resolución espacial de 1 km2, utilizando una sola relación entre reflectividad y tasa de precipitación. Los compuestos integrados diario, decádico y mensual se compararon con datos provenientes de una red pluviométrica de superficie existente en la región durante tres periodos: diciembre de 2011 a mayo de 2012, agosto a octubre de 2012, y enero a marzo de 2013. Se aplicó una corrección meteorológica a las estimaciones de radar y a partir de ésta junto con información complementaria se desarrolló una serie de productos como cartografía de base con indicadores a escala regional. Como resultado se halló una correlación moderada a alta entre las estimaciones de radar y los registros de referencia. El ajuste lineal entre ambos conjuntos de datos fue significativo para los tres periodos (0,74; 0,59 y 0,89 p<0,05) y se verificó una tendencia a la sobreestimación de la cantidad de lluvia de manera sistemática. La precisión de las estimaciones desmejoró con el incremento de la distancia al radar, haciéndose muy evidente a partir de los 90-100 km (RMSE 15,6 mm) en coincidencia con una amplia referencia bibliográfica. A distancias superiores a 50 km la pérdida de precisión se relacionó con lluvias más cuantiosas. Los eventos de precipitación de mayor intensidad fueron estimados con más dispersión y magnitud del error respecto de lluvias menos intensas. Las estimaciones de otoño y primavera presentaron menor error relativo (1,3 a 2,3%) respecto de los meses de verano (3,6 a 7,6%). Se concluyó que las estimaciones de radar logran caracterizar la distribución espacial de las precipitaciones con un error aceptable y poco variable en el tiempo, asimismo los procedimientos de ajuste implementados resultaron eficaces al mejorar la exactitud de las estimaciones. Se desarrollaron once productos mediante distintas integraciones temporales de imágenes y en resolución espacial de 1 km2. La estimación de las reservas de agua en el suelo en lotes productivos se validó con medidas tomadas directamente a campo y las correlaciones resultaron positivas y significativas. Finalmente se expone una metodología que constituye una herramienta operativa, de utilidad para el proceso de toma de decisiones en planificación de actividades agropecuarias en la región. / The knowledge of the spatial and temporal distribution of rainfall is a decision tool in planning processes farming. Precipitation records by point gauge data in sparse networks and uneven distribution does not adequately reflect the characteristic of rainfall spatial variability. Weather radars provide the ability to provide detailed spatial information and the possibility of temporarily integrating. The aim of this thesis was to assess the performance of weather radar located in Anguil INTA experimental station in the province of La Pampa, as an estimator of precipitation, and through integration of its measures and supplementary information, to develop products that are useful in planning of agricultural activities processes along the region in order to make them available to the general public. The product of accumulated rainfall was generated by radar images with spatial resolution of 1 km2 using a single relationship between reflectivity and precipitation rate. The daily and monthly integrated decadic compounds were compared with data from an existing ground rainfall network placed in the region during three periods: December 2011 to May and August to October 2012, and January to March 2013. A meteorological correction was applied to radar estimation and upon this, along with complementary information, several products were developed as a base mapping with indicators at regional level. As a result a moderate to high correlation between radar estimates and reference records were found. The linear fit between the two data sets was significant for all three periods (0,74; 0,59 y 0,89 p<0,05) and a trend was observed to overestimate the amount of rain in a systematic way. The accuracy estimates decreases while increasing distance from the radar, becoming very evident from 90-100 km (RMSE 15,6 mm) in conjunction with wide references. At distances greater than 50 km the loss of precision was associated with more heavy rains. Precipitation events of greater intensity were estimated with more dispersion and magnitude of the error with regard to lighter rains. Estimates of fall and spring seasons showed lower relative error (1,3 a 2,3%) of the summer months (3,6 a 7,6%). It was concluded that radar estimations achieve a characterization of the spatial distribution of rainfall with an acceptable and relatively constant error in time also implemented adjustment procedures were effective to improve the accuracy of estimates. Eleven products by different temporal integration imaging and spatial resolution of 1 km2 were developed. The estimation of water reserves in the soil productive batch was validated with measurements taken directly in the field and the correlations were positive and significant. Finally, a methodology that is an operational tool, useful for the process of decision making in planning agricultural activities in the region is exposed.

Optimizar la fertilización nitrogenada en regiones con precipitaciones escasas y variables es difícil, ya que demanda conocer la dinámica del nitrógeno (N) en el sistema suelo-planta bajo siembra directa (SD). Por ello, la hipótesis general fue: en estas regiones la eficiencia de uso del N (EUN) varía con la disponibilidad hídrica y la eficiencia de la fertilización, se puede mejorar conociendo el aporte de N de las fracciones orgánicas lábiles. El objetivo general fue evaluar la EUN en diferentes condiciones edafoclimáticas y estimar la cantidad y origen del N proveniente de la descomposición de la materia orgánica. Para ello, se realizaron 18 ensayos de fertilización combinando dosis y momentos, desde 2004 hasta 2012, en dos ambientes climáticos. Asimismo, se evaluó la mineralización aparente de N, en 78 lotes agrícolas con más de 10 años bajo SD durante 2010 y 2011, con el objetivo de hallar indicadores edáficos de la mineralización y del cultivo. Se pudo comprobar la importancia de las fracciones más lábiles del carbono y del N orgánico sobre el N potencialmente mineralizable de incubaciones de largo plazo en laboratorio. El C de la fracción particulada fina (COPf) podría ser un mejor índice de la mineralización de N que el carbono orgánico particulado total (COPt). El N anaeróbico (Nan) fue el índice más relacionado con la mineralización de N, sin embargo, el uso de los índices rápidos junto con los parámetros del suelo mejoró la predicción de la mineralización aparente. La aplicación de N al macollaje estuvo supeditada a la condición climática del año en particular. Sólo se detectaron mayores rendimientos con la dosis al macollaje -en el ambiente semiárido- en el año donde las precipitaciones superaron ampliamente a la media histórica. Para el ambiente subhúmedo no se encontró ningún efecto diferencial del N aplicado en estados vegetativos del cultivo. El clorofilómetro fue un indicador promisorio del N cosechado, sin embargo, no sería una herramienta certera para predecir el N del grano de trigo. Además, se comprobó que las lecturas de Spad junto con el N disponible predijeron mejor las eficiencias del uso del N y la eficiencia fisiológica. La SD mejoro todas las fracciones orgánicas de N. Si bien el Nan no estuvo asociado al N absorbido en madurez fisiológica, presentó diferencias entre sistemas de labranzas, siendo indicador de la fertilidad potencial, no necesariamente asociado con el rendimiento. / Optimizing nitrogen fertilization in regions with low and variable rainfall is difficult, because it demand to know the nitrogen (N) dynamics in the soil-plant system under no-tillage (SD). Therefore, the general hypothesis was: the N use efficiency (EUN) varies with water availability and efficiency of fertilization can be improved by knowing N supply of labile organic fractions. The overall aim was to evaluate the EUN in different soil and climatic conditions and estimate the amount and origin of N from the decomposition of soil organic matter. From 2004 to 2012, 18 trials were conducted combining fertilization rates and timing in several fields. Also, during 2010 and 2011 the apparent N mineralization was evaluated in 78 agricultural fields, with more than 10 years under SD with the aim of finding soil mineralization and crop indicators. The importance of the more carbon and N labile fractions on potentially N mineralization, determined in long-term incubations was proved. Carbon of fine particulate fraction (COPf) might be a better index N mineralization than the total particulate organic carbon (COPt). Anaerobic N (Nan) was the most related index to N mineralization; however, the use of rapid indexes with soil parameters improved the prediction of apparent N mineralization. Only higher yields were detected by N at tillering -in semiarid environment- where rainfall year exceeded the historical average. In subhumid environment was not found differential effect with N applied at vegetative stages. The clorophyll meter was a promising indicator of N uptake, however, would not be an accurate tool for predicting the N grain. Furthermore, was found that Spad readings with available N improved the prediction of EUN and physiological efficiency. The SD improved all N organic fractions. Although Nan was not associated with the N uptake at harvest, showed differences between tillage systems, being indicator of potential fertility, not necessarily associated with crop yield.

E. curvula (Schrad.) Nees “pasto llorón”, es una gramínea perenne que constituye un importante recurso forrajero para regiones semiáridas. El objetivo general de este trabajo de tesis fue contribuir al mejoramiento del pasto llorón a partir de dos estrategias. La primera consistió en la obtención de nuevos materiales híbridos a partir de cruzamientos entre materiales sexuales y apomícticos y evaluar sus características moleculares y agronómicas. Por otro lado, se intentó poner a punto un protocolo de transformación genética, basado en Agrobacterium tumefaciens, que permita contribuir al mejoramiento de la calidad del forraje por regulación negativa de la biosíntesis de lignina y que sea una herramienta para la validación de genes relacionados con el modo reproductivo. En este trabajo se realizaron 15 cruzamientos entre OTA-S USDA y Tanganyika USDA, ambos tetraploides, siendo el primero sexual y el segundo apomíctico. De estas cruzas se obtuvo un total de 2063 semillas de las cuales solo germinó el 39,31% y de este, solo se obtuvo un 15,85% de plantas normales. Se extrajo ADN de las plantas normales a fin de proceder a determinar la naturaleza híbrida de las mismas. Se utilizaron AFLPs y EST-SSR. Se obtuvieron 691 marcadores de AFLP de los cuales 317 fueron polimórficos. Con estos análisis se determinó que de las 232 plantas analizadas, solo seis resultaron de origen híbrido, es decir que portaban bandas paternas. El resto de las plantas obtenidas provenían de autofecundación del progenitor femenino OTA USDA por efecto mentor del polen del material apomíctico. Esto fue un resultado inesperado, dada la autoincompatibilidad de este genotipo. El segundo análisis con marcadores moleculares, fue realizado con el objetivo de buscar variabilidad dentro del complejo de plantas no hibridas obtenidas. En este caso se analizaron seis combinaciones de primers de marcadores de AFLPs, con los cuales se obtuvieron 376 marcadores en total, de los cuales 46 resultaron ser polimórficos. Se observó variabilidad a nivel molecular y en caracteres morfológicos y agronómicos; el progenitor masculino se diferenció a ambos niveles de las demás plantas; las plantas hijas fueron más similares a la madre aunque algunas la superaron en caracteres de interés. La distancia genética observada entre el progenitor femenino y el masculino pudo haber afectado la obtención de plantas híbridas. El bajo porcentaje de germinación (39%) observado y la elevada mortalidad de plántulas, podría también atribuirse a este factor, correspondiendo las semillas no germinadas y las plantas anómalas a híbridos no viables. Por último, se realizaron 23 ensayos para la transformación de pasto llorón utilizando dos cepas de Agrobacterium tumefaciens que difieren en su capacidad de virulencia, AGL0 y AGL1, ambas conteniendo el vector binario (Ppzp201BUGI). Se inoculó un total de 8428 semillas maduras bajo diferentes condiciones experimentales. Se obtuvo un protocolo de transformación transiente para pasto llorón a partir de semillas maduras. Deberán ajustarse algunas variables a fin de obtener un protocolo de transformación estable. / E. curvula (Schrad.) Nees "weeping lovegrass", is a perennial grass that is an important forage resource for semiarid regions. The overall objective of this thesis was to contribute to the improvement of weeping lovegrass from two strategies. The first involved the development of new hybrid materials from crosses between sexual and apomictic materials and to assess its molecular and agronomic characteristics. On the other hand, we tried to develop a protocol for genetic transformation, based on Agrobacterium tumefaciens, that could contribute to improve forage quality through downregulation of lignin biosynthesis and as a tool for validation of genes related to the reproductive mode. In this work 15 crosses between OTA-S and Tanganyika, both apomictic tetraploid materials, were perform and 2063 seeds were obtained. After two months only the 39.31% of these seeds geminated and 15.85% of these seeds gave origin to viable plants. DNA of these plants was isolated in order to assess the hybrid origin of these plants and also to analyze the variability present in the obtained plant population. EST-SSR and AFLP markers were used with this purpose and 691 AFLP markers were amplified, of which 317 were polymorphic. With these markers it could be established that from 232 analyzed plants, only six were true hybrids. This would indicate that the remaining plants were obtained by self-fertilization of the female parent OTA-S. This was an unexpected result, given the self-incompatibility of this genotype. The second analysis was performed in order to assess the variability within the obtained plant population. Six AFLPs primer combinations allowed to amplify 376 markers of which 46 were polymorphic. A high level of variation was observed at molecular, morphological and agronomic traits; the male parent differed significantly from the other plants at all levels being the offspring plants very variable and similar to the maternal plant and, is some instances superior to this plant in different interesting traits. These results also allowed to assess that the genetic distance between the female and the male parents may have affected the production of hybrid plants. The low percentage of germination (39%) and the high seedlings mortality could also be attributed to this factor.. Finally, 23 transformation assays were performed in order to establish a plant transformation protocol for weeping lovegrass using two Agrobacterium tumefaciens strains differing in its virulence (AGL1 and AGL0) and containing the binary vector Ppzp201BUGI. A total of 8428 mature seeds were inoculated and different treatments were performed changing different parameters in order to establish the best conditions for inoculation and plant regeneration. It was not possible to obtain a protocol for stable transformation but a transient transformation protocol was obtained from mature seeds. Some variables should be adjusted in order to obtain a stable and reliable transformation protocol for weeping lovegrass.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo Mención: Fruticultura

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El incremento en la generación de residuos, especialmente de residuos orgánicos urbanos, es un problema que demanda una inmediata solución. Por otro lado, otro problema de igual importancia es el alto nivel de degradación existente en extensas áreas de España y de la zona sureste de Europa, debido principalmente a una agresiva actividad humana llevada a cabo durante años, lo cual debe ser añadido a la climatología adversa (semiárida) que padecen estas zonas. El factor clave en la degradación es el bajo nivel de materia orgánica que presentan estos suelos. Dado que en extensas zonas de España y otros países europeos, en particular en los del sur de Europa, las fuentes tradicionales de materia orgánica (turba y el estiércol) son escasas, la pregunta, de gran interés, que surge es si ambos problemas, degradación de suelos y generación de residuos orgánicos, pueden ser tratados en conjunto. Más particularmente, la idea sería utilizar la materia orgánica contenida en los residuos orgánicos como fuente de materia orgánica del suelo, en particular aquella contenida en los residuos orgánicos urbanos (lodos de depuradora y los residuos orgánicos de origen doméstico), ya que son baratos y frecuentes en el suministro. El objetivo sería mejorar la calidad y fertilidad del suelo al tiempo que se eliminan los residuos orgánicos de una manera racional y respetuosa con el medio ambiente. Esta estrategia favorecería, al mismo tiempo, el secuestro de carbono mediante el aumento de la reserva de carbono estable en el suelo, ayudando a mitigar los efectos negativos derivados de las emisiones de CO2 a la atmósfera. Para tal fin se han estudiado los efectos producidos por la aplicación de la fracción orgánica de basura doméstica sin compostar y de un compost obtenido a partir de una mezcla de lodos de depuración de aguas residuales urbanas y de la fracción orgánica de la basura doméstica en dos diferentes dosis: una dosis que puede ser considerada como “normal-media” para recuperación de suelos (150 t/ha), equivalente a 1% de Corg, y otra dosis “alta-muy alta” (450 t/ha), equivalente a 3% de Corg. tanto en un experimento de campo como en un experimento a nivel de microcosmos bajo condiciones controladas, usando en ambos casos un suelo degradado de la zona del sudeste español. La Metodología empleada ha consistido en realizar en los tres experimentos llevados a cabo un seguimiento de las parcelas, monitorizando diversos parámetros físicos, químicos, físico-químicos, microbiológicos y bioquímicos así como parámetros específicos indicadores de las comunidades microbianas del suelo, tales como los perfiles de FAME y ensayos de Biolog, tanto en los suelos enmendados como en los suelos control. También se ha profundizado en el estudio de la composición y estructura de los ácidos húmicos (AH) (las técnicas empleadas en este estudiado han sido la resonancia magnético nuclear de C13 (CPMAS-13C-NMR), junto con la espectroscopia de infrarrojo con transformada de Fourier (FT-IR)), así como de las enzimas inmovilizadas en estos ácidos, presentes en los suelos semiáridos enmendados y sin enmendar. Como conclusión a este trabajo de investigación se puede decir que los suelos semiáridos degradados son capaces de admitir grandes cantidades de residuos orgánicos urbanos sin daño para el crecimiento y la actividad microbiana del suelo o de riesgo para el medio ambiente, siempre que tales residuos urbanos orgánicos tengan suficiente calidad. Estas enmiendas pueden mejorar la calidad de los suelos suponiendo una mejora en sus condiciones físicas, químicas, microbiológicas y bioquímicas, aportando sustancias húmicas capaces de inmovilizar enzimas, colaborando en la reactivación y mejora de los procesos de la vida del suelo, y contribuyendo al incremento del pool de C estable en el suelo. / The increase in the generation of waste, especially organic waste, is a problem that demands an immediate solution. Furthermore, the high level of degradation in large areas of Spain and southeastern Europe resulting from years of aggressive human activity and adverse weather conditions (semi-arid) is another equally significant problem. The low level of organic matter in these soils is the key factor in their degradation. The fact that in extensive areas in Spain and in other European countries, particularly in southern Europe, the traditional sources of organic matter (peat and manure) are scarce raises an interesting question: can both problems, degradation and the generation of organic waste, be treated together? In an attempt to respond to this question, the idea in this study is to use the organic matter contained in organic waste as a source of soil organic matter, particularly the organic matter contained in municipal organic waste (sewage sludge and organic waste from households), as this is inexpensive and in ready supply. The goal is to improve the quality and fertility of the soil and simultaneously eliminate organic waste in a rational and environmentally friendly manner. At the same time, this strategy promotes carbon sequestration by increasing the stable carbon reserves in the soil, helping to mitigate the negative effects of CO2 emissions in the atmosphere. To reach these objectives, we studied the effects of applying both the organic fraction of household waste without composting and compost obtained from a mixture of sewage sludge from municipal wastewater and the organic fraction of household waste at two different doses: one dose that can be considered "normal-average" for soil recovery (150 t/ha), equivalent to 1% of Corg, and another dose that can be considered "high-very high" (450 t/ha), equivalent to 3% of Corg, both in the field experiment and at the microcosm level under controlled conditions. In both cases, degraded soil from southeastern Spain was used. The methodology used involved developing the three experiments carried out monitoring of the plots. Various physical, chemical, physico-chemical, microbiological and biochemical parameters were tracked both in amended and control soils, in addition to specific parameters which are indicators of soil microbial communities. FAME profiles and Biolog analyses were tracked as well. The composition and structure of humic acids (HA) were also studied in-depth (using C13 nuclear magnetic resonance (CPMAS-13C-NMR) together with Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy), as were the composition and structure of immobilized enzymes in these acids found in amended and unamended semi-arid soils. In conclusion to this study, it can be said that degraded semi-arid soils are capable of supporting large quantities of municipal organic waste without causing harm to soil microbial growth and activity or risk to the environment, provided that the municipal organic waste is of sufficient quality. These amendments can improve soil quality, resulting in improvements in the physical, chemical, microbiological and biochemical conditions of the soil, providing humic substances capable of immobilizing enzymes, contributing to the revival and improvement of the processes of soil life and contributing to an increase in the stable C pool in the soil.

El suelo desempeña funciones de gran importancia para el sustento de la vida en este planeta pero la desertificación producida en el mismo, en las zonas áridas o semiáridas, repercute notoriamente en una abundante pérdida de materia orgánica, y por tanto de carbono orgánico, la cual afecta negativamente a la calidad y la sostenibilidad del suelo. La recuperación del carbono orgánico del suelo hacia unos valores umbrales suficientes para poder gestionar sus funciones básicas es de vital importancia. Por este motivo, la presente Tesis Doctoral tiene como Objetivo entender el ciclo del carbono en suelos semiáridos y el desarrollo de estrategias para la restauración de estos suelos. Para ello nos hemos centrado particularmente en la capacidad que presenta este tipo de suelo para responder a fuentes de carbono exógenas derivadas de residuos vegetales, el papel que desempeña la comunidad microbiana en la degradación de estas fuentes de carbono, y su relación con los ciclos biogeoquímicos de los elementos importantes (C, N y P), con particular incidencia en el del carbono. Se maneja como Hipótesis general de trabajo de esta Tesis Doctoral el hecho de que las comunidades microbianas de suelos áridos y semiáridos tienen una limitada capacidad para el procesamiento de sustratos carbonados, a consecuencia del escaso contenido en materia orgánica que presentan habitualmente estos suelos. Con el objetivo de obtener una información completa sobre la dinámica del carbono orgánico y las enmiendas orgánicas de origen vegetal en relación con las poblaciones microbianas asociadas a su procesamiento, se abordan experimentos en condiciones controladas de laboratorio y campo. La primera parte de la Tesis (Capítulos 1, 2 y 3) se realizó en condiciones controladas de laboratorio, mediante la utilización de tres moléculas de origen vegetal de distinta complejidad: glucosa, celulosa y lignina; dichas moléculas son parte fundamental de los propios restos vegetales que entran al suelo de forma natural. Estas moléculas se utilizaron en su forma enriquecida en 13C (isótopo estable del carbono) con el objetivo de trazar a alta resolución la dinámica de estas materias orgánicas y las poblaciones microbianas implicadas en su procesamiento. En estos experimentos se aplicaron, entre otras, técnicas basadas en el análisis de la composición isotópica del CO2, fracciones hidrosolubles de C, y de sustancias húmicas, así como la composición isotópica de ácidos grasos (PLFA-SIP). Mediante este conjunto de técnicas se pudo trazar exhaustivamente el ciclo del C, evaluando su persistencia, mineralización y las poblaciones microbianas asociadas con la dinámica de estas moléculas. La segunda parte de la Tesis (Capítulos 4 y 5) se realizó a nivel de campo, lo cual representa un escenario real para el estudio de la restauración de suelos. En el Capítulo 4, se evaluó el efecto a largo plazo de enmiendas orgánicas de origen vegetal (residuos de poda fresco y compostado) y de su dosis (150 y 300 t ha-1) en las propiedades químicas, bioquímicas y microbiológicas de un suelo semiárido. Para ello se emplearon diferentes técnicas para medir los cambios en la actividad microbiana después de la adición de la materia orgánica, así como el análisis de ácidos grasos fosfolípidos y el perfil fisiológico de las comunidades microbianas para estudiar los cambios en la biomasa y estructura de la comunidad. En el Capítulo 5, se estudió el efecto que ejerce la adición enmiendas orgánicas a largo plazo en las enzimas involucradas en el ciclo del carbono bajo condiciones semiáridas, además de su influencia en la biomasa y la estructura de la comunidad microbiana. Además, se pretendió completar el conocimiento del ciclo del carbono en este tipo de suelos mediante el estudio de la diversidad de isoenzimas que presentan la celulasa y β-glucosidasa empleando la zimografía. Los cambios provocados en el tamaño de la biomasa microbiana y la estructura de la comunidad microbiana por la adición de las enmiendas fueron estudiados mediante el análisis de los ácidos grasos fosfolípidos. Haciendo una visión global de esta Tesis Doctoral, podemos concluir que los suelos semiáridos, a pesar de su avanzado estado de degradación y no recibir abundantes entradas de C orgánico, presentan una alta disponibilidad biótica para gestionar materia orgánica de origen vegetal de distinto nivel de complejidad y estabilidad. Se ha observado que sólo una pequeña fracción de la comunidad microbiana es capaz de degradar las formas más complejas de carbono, pero esta fracción microbiana es fundamental para el inicio del ciclo del carbono en suelos semiáridos y, por tanto, para la sostenibilidad de estas áreas. Además, las entradas de materia orgánica al suelo mejoran la calidad de los suelos semiáridos a largo plazo, aumentando el contenido en carbono orgánico en los mismos, favoreciendo el crecimiento de la biomasa microbiana y variando la estructura funcional de la comunidad microbiana, como una adaptación ecológica a la presencia de nuevos metabolitos en el suelo derivados de dichas materias orgánicas. Por otro lado, la adición de moléculas compuestas únicamente por carbono, no sólo ejerce un efecto sobre el ciclo del carbono si no que también influye sobre otros ciclos biogeoquímicos como el del nitrógeno o el fósforo como hemos podido ver por los cambios producidos en la actividad enzimática relacionada con estos elementos. Este hecho implica que estos ciclos no pueden considerarse independientes si no que actúan de forma conjunta para condicionar la calidad y sostenibilidad de un suelo. / Soil plays a highly important role in sustaining life on earth but soil desertification, in arid and semiarid areas, negatively impacts on a significant loss of organic matter, and therefore of organic carbon, which negatively affects the quality and sustainability of the soil. In such degraded soils, it is of vital importance to restore levels of soil organic carbon to sufficient thresholds to maintain its basic functions. For this reason, the aim of this Doctoral Dissertation is to understand the carbon cycling of semiarid soils and the development of strategies for soil restoration. To reach this goal we have focused on the following topics in particular: the ability of this type of soil to respond to exogenous sources of carbon derived from plants; the role of the microbial community in the degradation of these carbon sources; and the link between these carbon sources and the biogeochemical cycling of the important elements (C, N and P), with a particular focus on carbon. The general working Hypothesis of this Doctoral Thesis is that the microbial communities in arid and semiarid soils have a limited capacity for processing carbonaceous substrates as a result of the low content of organic matter usually found in these soils. In order to obtain complete information concerning the dynamics of organic carbon and plant-derived organic amendments with respect to the microbial populations associated with processing of this organic matter, we conducted experiments in both controlled laboratory and field conditions. The first part of the thesis (Chapters 1, 2 and 3) was carried out in controlled laboratory conditions using three molecules of varying complexity: glucose, cellulose and lignin. These molecules are an essential part of the natural plant inputs to soil. We used glucose, cellulose and lignin molecules enriched with 13C (a stable isotope of carbon) in order to track the dynamics of these organic materials and the microbial populations involved in their processing in high resolution. In these experiments we applied, among other techniques, those based on the analysis of the isotopic composition of CO2, water-soluble fractions of C and of humic substances and the isotopic composition of fatty acids (PLFA-SIP). These techniques made it possible to thoroughly track the C cycle, evaluating the persistence and mineralisation of C in addition to the microbial populations associated with the dynamics of the added molecules. The second part of the thesis (Chapters 4 and 5) was carried out in the field, which represents a real setting for the study of soil restoration. In Chapter 4, we evaluated the long-term effects of plant-derived organic amendments (fresh and composted pruning waste) and of the applied dose (150 and 300 t ha-1) on the chemical, biochemical and microbiological properties of a semiarid soil. Different techniques were used to measure the changes in microbial activity after the addition of organic matter. Furthermore, phospholipid fatty acid analysis and the microbial community-level physiological profile were used to study changes in the biomass and the structure of the microbial community Finally, in the Chapter 5, we studied the long-term effect of organic amendments on the enzymes involved in the carbon cycle in semiarid conditions. In this chapter, we also evaluated the influence of organic amendments on microbial biomass and community structure. Furthermore, we aimed to complete our knowledge of the carbon cycle in semiarid soils by studying the diversity of isoenzymes exhibiting cellulase and β-glucosidase activity by zymography. Changes caused by the amendments in the biomass and the structure of the microbial community were studied by phospholipid fatty acid analysis . Taking a global picture of this Doctoral Thesis, we have reached the conclusion that semiarid soils, despite their advanced state of degradation and the fact they have not received much organic C input, nevertheless have a high level of biotic availability for handling plant-derived organic matter of different levels of complexity and stability. We observed that only a small fraction of the microbial community is able to degrade the more complex forms of carbon, but this microbial fraction is crucial for starting the carbon cycle in semiarid soils and therefore for the sustainability of semiarid areas. Moreover, adding organic matter to the soil improves the quality of semiarid soils in the long term. Indeed, organic amendments increase the content of organic carbon in such soils at long-term, favour the growth of the microbial biomass and change the functional structure of the microbial community as an ecological adaptation to the presence of new soil metabolites derived from the organic matter added. Furthermore, the addition of molecules composed solely of carbon not only has an effect on the carbon cycle but also influences other biogeochemical cycles such as the nitrogen and phosphorus cycles, which we were able to observe through changes in the enzyme activity related to these elements. This implies that these cycles cannot be considered as independent from one another but that they in fact act together to determine the quality and sustainability of a soil.

El objetivo primario de esta tesis fue desarrollar sensores de campo e investigar la posibilidad de su uso para la detección de niveles de N y su variabilidad espacial en canopeos de trigo pan (Triticum aestivum L.). El trabajo involucró el desarrollo de tecnologías de detección remota o sensado remoto y la metodología de interpretación de los datos generados. El primer desarrollo fue un sensor pasivo que no estaba calibrado en unidades radiométricas absolutas y debía ser utilizado junto a un panel de referencia para la normalización de las señales y la consecuente obtención de valores de reflectancia. En base a este sensor se desarrolló un nuevo sensor con dos cabezas sensoras, capaz de tomar medidas simultáneas del objeto en estudio y de la luz incidente. Esta mejora permitió la independencia, en la toma de medidas, de las condiciones atmosféricas al momento de la medición. El desarrollo óptico fue realizado en el Centro de Investigaciones Ópticas dependiente del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) y de la Comisión de Investigaciones Científicas de La Provincia de Buenos Aires (CIC), mientras que las medidas a campo con el sensor desarrollado fueron realizadas en los años 2005 y 2006 en la Estación experimental de la Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Éstas fueron realizadas sobre parcelas experimentales de trigo pan con un diseño experimental en bloques completamente aleatorizados con tres repeticiones. Estas medidas fueron realizadas durante la estación de crecimiento del cultivo, buscando el momento óptimo de detección de los niveles nitrogenados. Estos resultados fueron comparados con medidas realizadas con el clorofilómetro SPAD ® 502, encontrándose ajustes estrechos entre las metodologías analizadas. En cuanto a la fertilización nitrogenada, la información brindada por los sensores, con algunas limitaciones como ser el caso de escasa sensibilidad a altos índices de área foliar, resultó adecuada para detectar los tratamientos de fertilización. El índice de vegetación (NDVI) utilizado para combinar las bandas presentes en el sensor resultó ser además un aceptable predictor temprano del rendimiento en trigo. / Información extraída de <a href="http://www.agro.unlp.edu.ar/index.php?nContent=48">http://www.agro.unlp.edu.ar/index.php?nContent=48</a>

OBJETIVOS GENERALES La finalidad de esta Memoria de Tesis es combinar la aplicabilidad de herramientas SIG y teledetección con la modelización estadística de variables ambientales a escala regional, aportando de manera concreta resultados y conclusiones que ayuden a mejorar las estimaciones de las propiedades del suelo. La textura, como principal propiedad física del suelo, desempeña una función esencial en la estructura de esta memoria, presentándose como nexo de unión del resto de análisis expuestos en este trabajo. Sin pretender entrar en complejos análisis de las propiedades químicas del suelo se han obtenido estimaciones de carbono y materia orgánica del suelo, necesarios para el estudio de la dinámica del agua en el suelo. Su interacción con la textura nos permitirá abordar la estimación regional del contenido del contenido de agua a capacidad de campo y en el punto de marchitamiento, determinando cuáles son las variables ambientales que inciden de manera más importante en esas propiedades físicas del suelo. En último lugar, se mostrará cómo la disponibilidad de mapas regionales de la textura del suelo elaborados en este trabajo influyen en nuestra estimación de los procesos de degradación del suelo, evaluado mediante el análisis de la erosionabilidad y su efecto en modelos de erosión. A continuación se exponen los capítulos realizados: I. Capítulo 1. Se han determinado cuáles son las variables ambientales que más influyen en la textura. Y se han analizado los efectos que se producen en la modificación de la resolución espacial en los valores de las variables ambientales que forman parte de los modelos de estimación de la textura del suelo. II. Capítulo 2. Se ha evaluado y comparado dos métodos de estimación del potencial de succión (pF) a escala regional: el primer método es una estimación directa del contenido de humedad del suelo mediante la modelización con valores empíricos de las propiedades hídricas. El segundo procedimiento de estimación se basa en un método indirecto mediante el uso de los datos texturales (obtenidos en el Capítulo 1) y de materia orgánica (OM) en funciones de pedotransferencia ya publicadas. III. Capítulo 3. Se han comparado dos métodos de estimación de diversos índices de erosionabilidad relativos al Factor K de la USLE. El primer método utiliza las propiedades físico - químicas del suelo (texturas y OM) promedio de cada tipo de suelo y realiza una translación de las mismas a la cartografía de suelos existente. Mediante el segundo método se aplican los resultados de la modelización de texturas y OM obtenidas en los capítulos 1 y 2, respectivamente. / The aim of this Thesis is to combine the applicability of GIS and remote sensing tools with statistical modeling of regional scale of environmental variables to provide results and conclusions and improve estimates of soil properties. Soil texture plays a key role in the structure of this report, being connecting link of other analyzes presented in this paper. Organic carbon and soil organic matter estimates were obtained for the study of the dynamics of soil water. Interaction with the texture allows regional estimates of water content at field capacity and wilting point, showing the environmental variables most affecting soil physical properties. Finally, we prove how the availability of regional maps of soil texture developed in this work influence our estimation of soil degradation processes, assessed by analyzing the effect on erodibility and erosion models. Below the chapters performed: I. Chapter 1. Dave determined what environmental variables that influence texture. And we have analyzed the effects of changing spatial resolution on the values of the environmental variables on the models for estimating soil texture. II. Chapter 2. We evaluated and compared two methods of estimating matric potential (pF) at regional scale. The first method is to estimate the soil moisture through modeling with empirical values water properties. Second estimation method is by using textural data (Chapter 1) and organic matter (OM) using pedotransfer functions (PTFs). III. Chapter 3. We compared two different methods of estimating erodibility indices relating to K factor (USLE). First method uses the physical - chemical properties of the soil (texture and OM) average of each soil type by translational soil mapping. Second applies the results of modeling of textures and OM obtained in Chapters 1 and 2, respectively.

Memoria para optar al título de Ingeniería Agrónoma, Mención Economía Agraria