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En el sur de la región semiárida Argentina el sobrepastoreo, el desmonte y las labranzas han modificado la vegetación natural y las propiedades superficiales del suelo, en consecuencia se han acelerado los procesos de erosión. Bajo las condiciones mencionadas el objetivo del presente trabajo fue: evaluar el escurrimiento, la pérdida de suelo y nutrientes por erosión hídrica laminar en sitios con distinto grado de disturbio mediante el empleo de parcelas de escurrimiento y lluvias simuladas. Los tratamientos respondieron a diferentes estados del pastizal: Pastizal pastoreado sin pisoteo (P); Pastizal pastoreado y pisoteado (PP); Pastizal fuertemente pastoreado y pisoteado (PP+); Corta fuego pastoreado y pisoteado (CPP); Corta fuego recién arado (CA). Para evaluar el escurrimiento y la pérdida de suelo se utilizó un simulador portátil de lluvia con parcelas de escurrimiento de 1 m2. Se aplicaron dos lluvias consecutivas en 24 horas de 30 minutos de duración, con una intensidad media de 56 mm h-1. En cada parcela se evaluó biomasa aérea, residuos vegetales, cobertura superficial, humedad antecedente del suelo, Carbono orgánico del suelo (COS), Nitrógeno total (NT), Fósforo total (PT) y disponible (PD), textura y estabilidad estructural, densidad aparente (DA), porosidad total (Ps) y distribución del espacio poroso. En cada lluvia se midió: la lámina aplicada, el escurrimiento y la cantidad de sedimentos perdidos a intervalos de 5 minutos. Se calcularon los siguientes parámetros: Infiltración acumulada (Ia), Tasa de Infiltración final (TIF), Escurrimiento total (Et); Tasa de escurrimiento final (TEF), pérdida de suelo (PS) y Tasa de Pérdida de suelo (TPS). Se analizó el agua de escurrimiento (Nitrógeno y Fósforo soluble) y los sedimentos (textura, COS, NT, PT y PD). Al aumentar la presión de pastoreo se redujo la biomasa y la cobertura (vegetal) del suelo. En los sectores desmontados, la cobertura del suelo dependió de la proximidad temporal de la última labranza. Cuánto más desprotegido estuvo el suelo más se degradó. En este sentido, se observó que a medida que aumentó la presión de uso se produjo una disminución progresiva de los contenidos de arcilla, limo, COS, NT, PT y PD en el suelo superficial. Conjuntamente, los efectos negativos del manejo quedaron evidenciados a través de la degradación de la estructura, el aumento de la DA, la disminución de la Ps con pérdida de macroporos. Estos cambios en las propiedades superficiales del terreno modificaron la dinámica hidrológica, provocando que el ecosistema se vuelva más susceptible a la erosión. En este sentido, los ensayos de simulación de lluvia indicaron que, a medida que aumentó el disturbio disminuyó la capacidad de infiltración del suelo. La Ia y la TIF se redujeron un 54 y 70 % en el sitio más intensamente pastoreado (PP+) y en alrededor del 20 y 41 % en el desmonte respecto de los sitios poco disturbados (P y PP). Por su parte, el escurrimiento total aumentó en el siguiente orden P, PP, CPP, CA, PP+; los incrementos más significativos se dieron en los tratamientos con mayor sobrepastoreo y labranza. Las pérdidas de suelo aumentaron en el orden P, PP; PP+, CPP; CA. Estas fueron mínimas en P y PP, incrementándose significativamente en PP+, CPP y CA. El suelo arado sufrió la mayor erosión. El efecto de la lluvia y la condición de humedad antecedente del suelo tuvieron una influencia pronunciada en el escurrimiento y en la erosión. Ambos parámetros aumentaron en condiciones de capacidad de campo. En todos los tratamientos, los sedimentos fueron más ricos en partículas finas (< 50 μm) y nutrientes que el suelo de origen. Esto refleja la selectividad del proceso de erosión, principalmente respecto a Carbono orgánico (CO) y NT. La concentración de nutrientes fue siempre más alta en los sitios poco disturbados que en los muy disturbados. Sin embargo, la pérdida total de nutrientes mostró una fuerte relación lineal positiva con la pérdida de suelo por erosión. Esta relación explica que altos niveles de pérdida de suelo conducen a elevados niveles de pérdida de nutrientes. La fragilidad del ambiente se manifiesta por la magnitud de los cambios ocurridos. En el pastizal, las altas tasas de escurrimiento y pérdida de nutrientes en los parches sobrepastoreados puede limitar la recuperación de los mismos favoreciendo a la desertificación de la región. Palabras clave: pastizales semiáridos; sobrepastoreo; simulación de lluvia; escurrimiento superficial; infiltración; erosión; pérdida de nutrientess / In the south of the semi-arid region of Argentina, overgrazing, deforestation and tillage have altered natural vegetation and soil surface properties, thus accelerating erosion processes. Under these conditions, the aim of this study was to assess runoff and soil and nutrient loss due to sheet erosion by water in sites with different degrees of disturbance using runoff plots and simulated rainfall. Treatments responded to different grassland conditions: grassland grazed but not trampled (P), grazed and trampled grassland (PP), heavily grazed and trampled grassland (PP+), grazed and trampled firebreak (CPP) and recently plowed firebreak (CA). In order to assess runoff and soil loss, a portable rainfall simulator was used in 1-m2 runoff plots. Two consecutive 30-minute rains, with a mean intensity of 56 mm h-1, were applied in 24 hours. Above-ground biomass, residual vegetation, vegetation cover, previous soil moisture, soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) and available phosphorus (AP), texture and structural stability, bulk density (BD), total porosity (Ps) and porous space distribution were assessed in each plot. The amount of rainfall applied, the runoff and the amount of sediment lost at 5-minute intervals were measured for each rain. The following parameters were calculated: accumulated infiltration (Ia), final infiltration rate (FIR), total runoff (Rt), final runoff rate (FRR), soil loss (SL) and soil loss rate (SLR). Runoff water (soluble nitrogen and phosphorus) and sediments (texture, SOC, TN, TP and AP) were analyzed. When grazing pressure increased, biomass and vegetation cover decreased. In deforested areas, soil cover depended on the temporal proximity of the last tillage. The less the soil was protected, the more it degraded. Also, it was observed that, as land use pressure increased, a progressive reduction of the contents of clay, silt, SOC, TN, TP and AP in surface soil occurred. In addition, negative effects of management were demonstrated by soil structure degradation, BD increase and Ps decrease with loss of macropores. These changes of the soil surface properties altered the hydrological dynamics, making the ecosystem more susceptible to erosion. In this regard, rainfall simulation trials indicated that, as disturbance increased, soil infiltration capacity decreased. Ia and FIR decreased by 54 and 70 % in the most heavily-grazed site (PP+) and approximately by 20 and 41 % in the deforested area compared with slightly disturbed sites (P and PP). Moreover, Rt increased in the following order: P, PP, CPP, CA and PP+; the most significant increases occurred in treatments with the heaviest grazing and tillage. Soil loss increased in the following order: P, PP, PP+, CPP and CA; it was slight in P and PP, but it increased significantly in PP+, CPP and CA. Plowed soil was the most severely eroded. The effect of rainfall and the previous soil moisture condition had a strong influence on runoff and erosion. Both parameters increased under field capacity conditions. In all the treatments, sediments were richer in fine particles (< 50 μm) and nutrients than the soil of origin. This reflects the selectivity of the erosion process, mainly regarding organic carbon (OC) and TN. Nutrient concentration was always higher in slightly disturbed sites than in highly disturbed ones. However, total nutrient loss showed a strong positive linear relationship with soil loss through erosion. This relationship explains that high soil loss leads to high nutrient loss. The fragility of the environment is evidenced by the extent of the changes that took place. In grasslands, high runoff rates and nutrient loss rates in overgrazed patches may limit their recovery, favoring desertification of the region. Keywords: semi-arid grasslands; overgrazing; rainfall simulation; surface runoff; infiltration; erosion; nutrient loss.

En los últimos 30 años el sector agropecuario de la Provincia de Buenos Aires experimentó una profunda transformación. El agro vivió un intenso proceso caracterizado por una mayor eficiencia en el uso de los factores productivos, acompañado por la adopción de cambios técnicos y por el desarrollo de nuevas formas de producción. Los planteos productivos se concentraron en pocos cultivos de alta productividad y homogeneidad genética, que a la par de maximizar la producción y la rentabilidad, simplificaron el manejo, pero al costo de concentrar mayor riesgo climático, económico y biológico, pérdida de materia orgánica, y sobre extracción de algunos macro y micro nutrientes. La cuenca alta del arroyo Napaleofú está situada en el sudeste de la provincia de Buenos Aires y es una cuenca con una predominante actividad agropecuaria, que no ha estado ajena a las problemáticas del sector rural de la región pampeana argentina de los últimos 30 años. Los recursos naturales directamente vinculados con la producción agropecuaria, que resultaron más afectados, fueron los suelos y el agua. Ante esta situación se plantó la realización de este estudio, que tuvo por objetivo analizar la influencia del cambio de uso del suelo sobre el escurrimiento superficial en la cuenca alta del Arroyo Napaleofú utilizando la metodología del Número de Curva integrando un Sistema de Información Geográfico (SIG) para el tratamiento de información espacial, generando una gran base de datos georreferenciada de la cuenca de estudio. La zonificación espacio – temporal de los cambios de cobertura y uso del suelo se realizó para el período 1986-2011. Se observó que las coberturas que experimentaron los mayores cambios correspondieron a los usos Agricultura y Ganadería. Los usos ganadero - agrícola y ganadero disminuyeron, mostrando una tendencia hacia el uso agrícola. El 32,98% de la superficie mantuvo los usos respectivos durante los 25 años analizados. El mayor cambio se evidenció en el uso agrícola, el cual manifestó un incremento del 20%. El cambio de uso del suelo generó aumento del escurrimiento superficial. En el año 1986 el 45,1% de la superficie presentaba escurrimientos menores a 10 mm, escurrimientos entre 10 y 20 mm ocurrían en el 10% de la cuenca y láminas de escurrimiento mayores a 20 mm se manifestaron en el 34,2% de la superficie. En el año 1996 los escurrimientos menores a 10 mm se presentaron en el 33,5% de la superficie, los comprendidos entre 10 y 20 mm en el 5,3% y los mayores a 20 mm en el 61,2% de la superficie de la cuenca. El año 2011, los escurrimientos menores a 10 mm se presentaron en el 4,2% de la superficie, los comprendidos entre 10 y 20 mm en el 81% y los mayores a 20 mm en el 15,6% de la superficie. Esta metodología permitió analizar la influencia del cambio de uso del suelo sobre el escurrimiento superficial en la cuenca alta del Arroyo Napaleofú. Los resultados alcanzados en esta tesis, expresan que la variabilidad espacial en los cambios manifestados en el uso del suelo establecidos por la modelización hidrológica, produce cambios en la generación de escorrentía (incremento o descenso) pudiendo extrapolar esta metodología a cuencas homólogas.

La erosión hídrica es uno de los principales procesos de degradación que afectan a las tierras agrícolas a nivel mundial. Sus efectos tienen consecuencias en el sitio donde ocurre, al disminuir la capacidad productiva de las tierras. Al mismo tiempo ocasionan externalidades, debido a la sedimentación en canales y reservorios y a la contaminación que puede provocar. En Argentina, estadísticas del año 1990 indican que la erosión afecta 30 millones de hectáreas, y recientemente se ha establecido que 650.000 hectáreas por año se incorporan al área afectada por erosión hídrica y eólica, debido a manejos inadecuados tales como deforestación, sobrepastoreo, cultivo de tierras marginales, entre otros. La siembra directa es una práctica de manejo que constituye una alternativa para reducir el escurrimiento y la erosión en las tierras cultivables. Su introducción en nuestro país modificó la agricultura. Su adopción se produjo rápidamente junto con la introducción de cultivos transgénicos y el aumento en el uso de agroquímicos en un proceso de incremento de la superficie destinada a la agricultura (agriculturización) que se vio favorecido por la mejora en los precios de los commodities y el incremento de las precipitaciones desde la mitad de la década de los años 70. En particular, en las tierras fértiles de las sierras de Tandilia, este sistema se introdujo de manera poco sustentable. Esto incluye el sobrepastoreo de rastrojos asociado a la reducción del área destinada a la ganadería, y la escasa planificación de las rotaciones, en las cuales el cultivo de soja tiene alta participación. Además, la sembradora de siembra directa es utilizada en combinación con operaciones previas de labranza. De este modo, los cambios ocurridos han provocado la reducción en la cobertura vegetal y en el efecto protector que ejerce. Al mismo tiempo, el aumento de las precipitaciones registrado en las últimas décadas, en el contexto antes mencionado, han contribuido a incrementar el escurrimiento, y a favorecer las condiciones para la pérdida de suelo. Esta tendencia se evidencia por los desbordes recurrentes de los arroyos de la región (durante los años 1980, 1985, 1992, 2001, 2002 y 2012) y por los síntomas de erosión que pueden ser observados con frecuencia por los productores, como surcos y cárcavas, lo que determina que este proceso de degradación constituya un problema prioritario en la región de las sierras de Tandilia. El objetivo de esta tesis fue estudiar el proceso erosión hídrica en una microcuenca ubicada en la subcuenca superior del arroyo del Azul, que se encuentra en el Sistema de Tandilia, por medio de la evaluación de la precipitación, el escurrimiento y el transporte de sedimentos en un curso de agua, como también a través de la aplicación de un modelo empírico que describa dicho proceso. El estudio se basó en las siguientes hipótesis: - En el área bajo estudio existe relación entre las características de las tormentas, generación de escurrimiento superficial y producción de sedimentos - El escurrimiento y la producción de sedimentos sufren modificaciones a lo largo del año en función de la estacionalidad de las tormentas y de la variación en el uso del suelo - El proceso de erosión laminar resulta predominante frente al de erosión en surcos El análisis se realizó en una microcuenca agrícola de 566 hectáreas durante 2011 y 2012, donde se realizaron mediciones de precipitación, escurrimiento y concentración de sedimentos. Para cada evento se consideraron las variables asociadas a la precipitación: precipitación total (P), duración de la precipitación (Dur), su energía cinética total (E), la intensidad máxima en 10 y en 30 minutos (I10 e I30, respectivamente) y el producto EI30. El escurrimiento se estudió a través de la lámina de escurrimiento total (Esc), el caudal pico (Qp), el caudal superficial medio (Qsm) y el coeficiente de escurrimiento (CE). Se obtuvieron muestras de agua de escurrimiento y se calculó la concentración de sedimentos suspendidos. Asimismo, se estimaron valores de producción total de sedimentos. La humedad antecedente se analizó a través de la reserva de agua en el suelo del día previo a la precipitación y además mediante la lluvia acumulada en los 5 días previos. Se evaluaron los parámetros de la ecuación universal de pérdida de suelo modificada (MUSLE) a partir de valores de escurrimiento, características del suelo, información topográfica y datos de cultivos, y se obtuvieron valores calculados de la producción total de sedimentos. Considerando el conjunto de los 17 eventos registrados, se encontraron correlaciones entre las variables asociadas al escurrimiento y a la precipitación, y la concentración de sedimentos suspendidos se vinculó estadísticamente con la precipitación y el escurrimiento. La dispersión registrada en la relación entre la concentración de sedimentos y las variables del escurrimiento asociadas indicaría que el proceso de pérdida de suelo tendría un comportamiento no lineal de alta variabilidad, en relación con las características de las lluvias en cuanto a su estacionalidad, que condiciona su intensidad y su erosividad. La producción total de sedimentos estimada mostró las mejores correlaciones con Qp, Qsm, CE o el factor de escurrimiento del modelo MUSLE, y tales relaciones se ajustaron a funciones exponenciales. El análisis detallado de la relación entre la producción de sedimentos estimada y el Qp permitió identificar cambios en la respuesta de este sistema, en vinculación con los mecanismos de erosión predominantes durante el período estudiado. Estos cambios se asociarían a modificaciones en las condiciones de equilibrio de la cuenca, que ocurrirían al ser superado un valor umbral. Así, tal situación, estaría dada por una pérdida en la resiliencia del sistema, es decir que no se expresaría su capacidad de regulación ante las lluvias, la que estaría dada por las propiedades de los suelos como su alto contenido de materia orgánica, su alta estabilidad estructural que favorecerían las condiciones para la infiltración del agua pluvial. Al considerar la estacionalidad en las precipitaciones y en la cobertura vegetal, fue posible identificar diferencias en los factores involucrados en la respuesta lluvia-escurrimiento-concentración y producción de sedimentos. Durante el período de alta cobertura, la I30 sería el principal factor que condicionaría el escurrimiento, y el flujo superficial hortoniano tendría lugar en ese caso. Al mismo tiempo, I30 y el escurrimiento serían los factores que actuarían en el desprendimiento y en el movimiento de los sedimentos en las pendientes. En el período de media a baja cobertura, el flujo superficial no solamente se generaría por el mecanismo de Horton, sino que además tendrían relevancia el los mecanismos de flujo subsuperficial e infiltración desde superficie. Esto estaría asociado a las relaciones registradas entre el escurrimiento y la precipitación, su duración, energía como asimismo a aquella registrada con la reserva de agua en el suelo. La concentración de sólidos suspendidos estaría directamente asociada a la precipitación, dado que la lluvia, I30 y EI30 fueron las únicas variables que mostraron vinculaciones con la concentración de sólidos suspendidos. Además, este análisis permitió diferenciar la variabilidad estacional en las respuestas al escurrimiento y a la producción de sedimentos. Diferencias estacionales en la cobertura, evaporación, precipitación y condiciones de humedad antecedentes controlarían la homogeneidad en dicha respuesta durante el período de media a baja cobertura, y la heterogeneidad en tal sentido en el período de alta cobertura. Con respecto a los tipos de erosión, la erosión laminar o entre surcos sería el proceso más frecuente en la microcuenca, con menor producción de sedimentos. En tanto, la erosión en surcos sería el proceso menos frecuente, pero el responsable de las más altas pérdidas de sedimentos. Así, podría establecerse que las pérdidas más relevantes ocurrirían en una menor proporción de eventos menos frecuentes. Se caracterizaron los cambios en los procesos dominantes a través de la relación entre la producción de sedimentos estimada y el caudal pico. Distintos valores umbral de caudal pico indicarían cambios de erosión laminar a erosión en surcos, y en modificaciones en la intensidad del proceso en surcos. Este último punto podría relacionarse con la pérdida de la capacidad de regulación antes mencionada. En esos casos, habría otros factores con mayor preponderancia en el escurrimiento y la producción de sedimentos, como la masa y la energía del flujo, la formación de caminos preferenciales para el escurrimiento y, vinculado a esto, la conectividad en el paisaje. Así, estos factores contribuirían al cambio en el equilibrio, y además, a la alta pérdida de suelo. Las diferencias más altas entre la producción de sedimentos estimada mediante datos observados y los valores predichos con la ecuación universal de pérdida de suelo modificada, correspondió a los eventos con mayores pérdidas de suelo. Estas diferencias indicarían la complejidad en la respuesta a la producción de sedimentos en esos eventos, y asimismo, las mayores limitaciones de este modelo para predecir la pérdida de suelo en tales situaciones.