Bahamonde Hector Alejandro "Efecto de variables ambientales sobre la productividad primaria

162 Pages·2011·1.83 MB·Spanish

by  Bahamonde Hector Alejandro

i
Efecto de variables ambientales sobre la Productividad
Primaria Neta Aérea y la concentración de proteína bruta
de gramíneas en Sistemas Silvopastoriles de ñire
(Nothofagus antarctica): creación de un modelo de
simulación.

Tesis presentada para optar al título de Magíster de la Universidad de Buenos
Aires, Área Recursos Naturales
2011

Héctor Bahamonde.
Ingeniero en Recursos Naturales Renovables, UNPA, 2005.

Lugar de trabajo: INTA- EEA Santa Cruz.

Escuela para Graduados Ing. Agr. Alberto Soriano
Facultad de Agronomía – Universidad de Buenos Aires
ii

COMITÉ CONSEJERO

Director de Tesis
Pablo Luis Peri
Ingeniero Forestal (Universidad Nacional de La Plata)
Título de posgrado (PhD en Plant Science Agroforestry, Lincoln University)

Consejero de Estudios
Roberto Alvarez
Ingeniero Agrónomo (UBA)

Consejero de Estudios
Atilio Barneix
Licenciado en Ciencias Biológicas (UBA)
PhD en Ciencias Biológicas (UBA)

JURADO DE TESIS

Director de Tesis
Pablo Luis Peri
Ingeniero Forestal (Universidad Nacional de La Plata)
Título de posgrado (PhD en Plant Science Agroforestry, Lincoln University)

JURADO
María Elena Fernández
Lic. en Cs. Biológicas (Univ. Nac. de Mar del Plata)
Dra. en Biología (Univ. Nac. del Comahue)

JURADO
María Laura Yahdjian
Lic. en Biología (UBA)
Dra. en Ciencias Agropecuarias (UBA)

Fecha de defensa de la tesis: 14 de Octubre de 2011.
iii

Le dedico esta tesis a mi vieja por ser responsable en primer
grado de que escriba estas líneas, a mi hermana y a mi viejo
porque a través de una emoción infantil y un regreso
contribuyeron también al inicio de este viaje, a toda mi
familia y amigos que desde distintas posiciones me ayudaron
a llegar …

Quiero dedicar también esta tesis a Salvador Allende porque
a través de su ejemplo de lucha inclaudicable por la justicia
social me ha permitido soñar y creer que un mundo más
justo es posible…
iv

Agradecimientos:

Agradezco en primer lugar al pueblo argentino que trabajando honestamente
genera los recursos para que muchos accedamos a estas instancias de
aprendizaje sin que muchos de ellos ni siquiera se enteren.

Gracias a Pablo L. Peri por dirijirme en esta tesis, confundirme y deformarme en
el camino de la investigación y compartir otros aspectos más humanos de la
vida. También agradezco a mis consejeros Atilio Barneix y Roberto Alvarez por
su dedicación y colaboración cada vez que fueron requeridas.

A mis compañeros de grupo por generar un ambiente de trabajo motivante y por
la ayuda de distintas maneras en esta aventura: Verónica Gargaglione, Sebastián
Ormaechea y Leonardo Huertas.

A quienes me ofrecieron su valioso tiempo cuando necesité ayuda en temas
específicos: Alicia Moretto, Federico Letorneau y Javier Gyenge.

A todas las personas que contribuyeron con el trabajo de campo que generó esta
tesis: Lucas Monelos, Juan Pablo Mayo, Rodolfo Christiansen, Juan Ruiz,
Cristian Alvarado, Virginia Sturzenbaum, Emilio Rivera, Mario Allogia y Enrique
Livraghi; a Vanesa Torres por la ayuda cartográfica.

A Santiago Fernández y a todo el personal de Estancia “Cancha Carrera” por
permitirme realizar algunos ensayos en su campo.

A mis compañeros de cursada y docentes de la EPG que hicieron agradables y
motivantes los cursos, a Mary y Marta por recibirme en sus casas.

A las personas de la EEA INTA Santa Cruz que de manera sentida me ayudaron
en este largo camino.
v

Declaro que el material incluido en esta tesis es a mi mejor
saber y entender, original producto de mi propio trabajo
(salvo en la medida en que se identifique explícitamente las
contribuciones de otros), y que este material no lo he
presentado, en forma parcial o total, como una tesis en esta u
otra institución.
vi

INDICE GENERAL

Capítulo 1. Introducción ..........................................................................................1
1.1 Introducción general ......................................................................................2
1.2 Antecedentes ..................................................................................................3
1.2.1 Cambios microclimáticos en los sistemas Silvopastoriles ..............................3
1.2.2 Dinámica de nutrientes ....................................................................................5
1.2.3 Variación en la productividad primaria en los Sistemas Silvopastoriles ........6
1.2.4 Variación de la proteína bruta en el pastizal ...................................................7
1.2.5 Modelos de Materia Seca (MS) y proteína bruta ............................................9
1.3 Objetivos e Hipótesis de trabajo ............................................................10
1.3.1 Objetivo General ...........................................................................................10
1.3.2 Objetivos específicos ....................................................................................10
1.3.3 Hipótesis........................................................................................................11
1.4 Organización de la Tesis ..............................................................................11
Capítulo 2. Productividad del pastizal y concentración de Proteína Bruta de
Gramíneas creciendo en un gradiente de Sitios y coberturas en Bosques de
Nothofagus antarctica en Patagonia. .....................................................................12
2.1 Introducción .................................................................................................13
2.2 Materiales y Métodos ...................................................................................14
2.2.1 Sitios de estudio ............................................................................................14
2.2.2 Caracterización del Suelo..............................................................................16
2.2.3 Estructura forestal y especies del sotobosque ...............................................17
2.2.4 Caracterización de variables ambientales .....................................................20
2.2.5 Diseño experimental y mediciones biológicas ..............................................21
2.2.6 Análisis estadísticos ......................................................................................21
2.3 Resultados ....................................................................................................22
2.3.1 Estructura Forestal ........................................................................................22
2.3.2 Variaciones ambientales ...............................................................................22
2.3.3 Productividad del Pastizal .............................................................................32
2.3.4 Crecimiento relativo del pastizal...................................................................32
2.3.5 Incidencia de variables ambientales sobre la productividad del pastizal ......35
2.3.6 Concentración de Proteína bruta (% PB) ......................................................38
2.3.7 Incidencia de variables ambientales sobre el % PB ......................................40
2.4 Discusión ......................................................................................................42
2.4.1 Variaciones ambientales ...............................................................................42
2.4.2 Productividad y crecimiento relativo del Pastizal .........................................42
2.4.3 Incidencia de variables ambientales en producción de MS ..........................43
2.4.4 Concentración de Proteína bruta (% PB) ......................................................43
2.4.5 Incidencia de variables ambientales sobre el % PB ......................................44
2.5 Conclusiones ................................................................................................45
Capítulo 3. Descomposición y dinámica de liberación de nutrientes de gramíneas
y hojas del componente arbóreo en bosques de Nothofagus antárctica con
distintas coberturas de copa y desarrollándose en dos calidades de sitio. .............46
3.1 Introducción .................................................................................................47
3.2 Materiales y Métodos ...................................................................................48
3.2.1 Sitios de estudio ............................................................................................48
vii
3.2.2 Diseño experimental y mediciones biológicas ............................................. 48
3.2.3 Análisis estadísticos ...................................................................................... 49
3.3 Resultados .................................................................................................... 50
3.3.1 Variaciones ambientales ............................................................................... 50
3.3.2 Concentración de elementos en el material en descomposición ................... 51
3.3.3 Descomposición de materia orgánica ........................................................... 52
3.3.4 Constantes de Descomposición (k) de hojas de ñire y gramíneas para
diferentes Clases de Sitio (CS) y niveles de radiación ....................................... 54
3.3.5 Dinámica de nutrientes en hojas de ñire ...................................................... 55
3.3.6 Dinámica de nutrientes en gramíneas ........................................................... 58
3.4 Discusión ..................................................................................................... 60
3.4.1 Variaciones ambientales ............................................................................... 60
3.4.2 Concentración de elementos en el material en descomposición ................... 60
3.4.3 Descomposición de materia orgánica ........................................................... 60
3.4.4 Constantes de Descomposición (k) de hojas de ñire y gramíneas para
diferentes Clases de Sitio (CS) y niveles de radiación ....................................... 62
3.4.5 Dinámica de nutrientes en hojas de ñire ....................................................... 62
3.4.6 Dinámica de nutrientes en gramíneas ........................................................... 64
3.5 Conclusiones ................................................................................................ 65
Capítulo 4. Mineralización de nitrógeno del suelo en bosques de Nothofagus
antárctica con distintas coberturas de copa y desarrollándose en dos calidades de
sitio. ....................................................................................................................... 67
4.1 Introducción ................................................................................................. 68
4.2 Materiales y Métodos .................................................................................. 68
4.2.1 Sitios de estudio ............................................................................................ 68
4.2.2 Diseño experimental ..................................................................................... 69
4.2.3 Análisis estadísticos ..................................................................................... 70
4.3 Resultados .................................................................................................... 70
4.3.1 Concentración de N mineral extractable....................................................... 70
4.3.2 Mineralización de N in situ .......................................................................... 72
4.3.3 Nitrificación neta in situ ............................................................................... 74
4.3.4 Mineralización y nitrificación potencial neta de N....................................... 75
4.4 Discusión ..................................................................................................... 77
4.4.1 Concentración de N mineral extractable....................................................... 77
4.4.2 Mineralización de N in situ .......................................................................... 78
4.4.3 Nitrificación neta in situ ............................................................................... 79
4.4.4 Mineralización y nitrificación potencial neta de N....................................... 79
4.5 Conclusiones ................................................................................................ 80
Capítulo 5. Modelo de simulación de producción de materia seca y concentración
de proteína bruta de gramíneas creciendo en bosques de Nothofagus antarctica
bajo uso silvopastoril. ............................................................................................ 82
5.1 Introducción ................................................................................................. 83
5.2 Materiales y Métodos .................................................................................. 84
5.2.1 Conceptualización......................................................................................... 84
5.2.2 Formulación .................................................................................................. 84
5.2.3 Prueba del modelo ........................................................................................ 85
5.2.4 Implementación ............................................................................................ 85
5.3 Resultados y Discusión ................................................................................ 86
viii
5.3.1 Conceptualización del modelo ......................................................................86
5.3.2 Formulación del modelo ...............................................................................88
5.3.3 Prueba del modelo .......................................................................................113
5.3.4 Implementación del modelo ........................................................................121
5.4 Conclusiones ..............................................................................................123
Capítulo 6. Productividad Primaria Neta Aérea y el contenido ...........................125
de proteína bruta de gramíneas en Sistemas Silvopastoriles de ...........................125
ñire (Nothofagus antarctica): Discusión final .....................................................125
6.1 Discusión general .......................................................................................126
6.2 Posibles líneas de investigación futuras .....................................................129
6.3 Conclusiones ..............................................................................................130
Bibliografía ..........................................................................................................131
ix
INDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. Características físico – químicas de los suelos en los Sitios
estudiados. .......................................................................................................... 17
Tabla 2.2. Listado de especies gramíneas y graminoides presentes en los sitios
de estudio ............................................................................................................ 19
Tabla 2.3. Parámetros estructurales de los rodales de bosque de ñire (Nothofagus
antarctica) bajo uso silvopastoril de los sitios estudiados.................................. 22
Tabla 2.4. Valores porcentuales de transmisividad de luz en relación a lugares
sin árboles en dos niveles de coberturas de copa en los 5 Sitios estudiados. .... 25
Tabla 2.5. Productividad de materia seca aérea máxima (pico de biomasa) anual
de gramíneas creciendo bajo distintos niveles de radiación en los 5 bosques de
ñire estudiados. ................................................................................................... 36
Tabla 2.6 Coeficientes de determinación (R2) de regresiones lineales entre
variables ambientales y la materia seca aérea acumulada mensualmente, de
gramíneas creciendo en los 5 bosques de ñire estudiados. ................................. 37
Tabla 2.7. Coeficientes de determinación (R2) de regresiones lineales entre
variables ambientales y la concentración de proteína bruta mensual de
gramíneas creciendo en los 5 bosques de ñire estudiados. ................................. 41
Tabla 3.1 Valores iniciales de lignina y macronutrientes en hojas senescentes de
ñire y gramíneas de bosque de N. antarctica en dos clases de sitio (CS) y sus
zonas aledañas sin árboles. ................................................................................. 51
Tabla 3.2 Valores finales de carbono y macronutrientes de hojas de ñire, al final
del periodo de descomposición evaluado, en dos clases de sitio (CS) de bosque
de N. antarctica. ................................................................................................. 52
Tabla 3.3 Valores finales de carbono y macronutrientes de gramíneas, al final
del periodo de descomposición evaluado, en dos clases de sitio (CS) de bosque
de N. antarctica y sus zonas aledañas sin árboles. ............................................. 52
Tabla 3.4 Constantes de descomposición de hojas de ñire en dos niveles de
radiación en bosques de ñire desarrollándose en dos clases de sitio. ................. 54
Tabla 3.5 Constantes de descomposición de gramíneas en tres niveles de
radiación en bosques de ñire desarrollándose en dos clases de sitio. ................. 55
Tabla 3.6 Coeficientes de determinación (R2) de regresión lineal simple entre las
constantes de descomposición y variables ambientales., en gramíneas y hojas
de ñire. ................................................................................................................ 55
Tabla 4.1 Valores de mineralización neta anual de N medidos en suelos (0-20
cm) ubicados en 3 niveles de radiación en bosques de ñire desarrollándose en
clases de sitio IV y V. ......................................................................................... 73
Tabla 4.2 Regresión lineal simple entre mineralización neta de N y variables
ambientales en tres niveles de radiación y 2 clases de sitio de bosques de ñire.
............................................................................................................................ 74
Tabla 4.3 Valores de nitrificación neta medidos en suelos ubicados en 3 niveles
de radiación en bosques de ñire desarrollándose en clases de sitio IV y V. ....... 75
Tabla 4.4. Regresión lineal simple entre nitrificación neta y variables
ambientales en tres niveles de radiación y 2 clases de sitio de bosques de ñire.
............................................................................................................................ 75
Tabla 5.1 Descripción de los distintos componentes del modelo expresado en la
Figura 5.2. ........................................................................................................... 91
x
Tabla 5.2 Clases de Sitio de bosques de Nothofagus antarctica de acuerdo a la
clasificación de Lencinas et al. (2002) ................................................................93
Tabla 5.3 Valores mensuales de variables ambientales de entrada y valores
simulados por el modelo de producción de materia seca y % PB en un sector
aledaño a un bosque de ñire creciendo en una clase de sitio IV. ......................113
Tabla 5.4 Sensibilidad del modelo al modificar en ±10% los parámetros de las
principales relaciones entre variables ambientales y de producción de materia
seca y % PB.......................................................................................................114
Tabla 5.5 Descripción de las principales características ambientales de los sitios
usados para la validación del modelo ...............................................................118
Tabla 5.6 Condiciones ambientales mensuales de 1 bosque de ñire ubicado en
Santa Cruz usado para la validación del modelo de simulación .......................120
Tabla 5.7 Condiciones ambientales mensuales de dos rodales de bosque de ñire
ubicados en Tierra del Fuego y Santa Cruz usados para la implementación del
modelo ...............................................................................................................122