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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Cambio de uso y degradación de los suelos en la Pampa Medanosa Cordobesa: Evolución, impactos y escenarios futuros
???metadata.dc.creator???: Bozzer, Catalina
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Cisneros, José Manuel
First advisor-co: Anjos, Lúcia Helena Cunha dos
Second Advisor-co: Giayetto, Oscar
???metadata.dc.contributor.referee1???: Chagas, Celio I.
???metadata.dc.contributor.referee2???: Degioanni, Américo J.
???metadata.dc.contributor.referee3???: Krüger, Hugo R.
???metadata.dc.description.resumo???: El avance de la frontera agrícola sobre ambientes marginales de gran fragilidad ecológica en la Argentina ha ocurrido en ausencia de una planificación orientada hacia el desarrollo sustentable. En la planicie arenosa del suroeste de la provincia de Córdoba, conocida como Pampa Medanosa, la expansión de la agricultura ha ejercido una alta presión sobre el recurso suelo, habiéndose reportado en la actualidad la reactivación de procesos de degradación por erosión eólica. Hasta el presente, existe escasa información sobre el impacto del cambio de uso del suelo en la región, representado por el reemplazo de los sistemas de producción mixtos agrícola-ganaderos por sistemas de producción puramente agrícolas que incluyen en sus rotaciones al cultivo maní (Arachis hypogaea L.), cuya cosecha implica operaciones de arrancado que disturban los primeros centímetros del suelo; y no existen antecedentes del estudio del maní como integrante de rotaciones con pasturas perennes bajo sistemas mixtos agrícola-ganaderos. En la Pampa Medanosa, aún bajo siembra directa, las rotaciones predominantes muestran bajos aportes de restos vegetales y alta proporción de leguminosas anuales, cuyos rastrojos se degradan rápidamente, dejando los suelos desprovistos de cobertura y expuestos a eventos de erosión eólica. El principal objetivo de esta tesis fue estudiar la evolución del cambio en el uso del suelo en la región de la Pampa Medanosa, representado por el reemplazo de los sistemas de producción mixtos agrícola-ganaderos por sistemas puramente agrícolas y la introducción del cultivo del maní, e identificar sus efectos sobre indicadores de calidad y atributos del suelo relacionados con la erosión eólica, generando información de base para la identificación de macroambientes con diferente susceptibilidad a la degradación por la acción del viento con la finalidad de orientar sobre la necesidad de la implementación de alternativas de manejo sustentables para los suelos de la región. En primer lugar, a través del análisis visual de imágenes satelitales, se confirmó la reactivación de procesos erosivos de tipo eólico en la Pampa Medanosa. Se identificaron 66.448 hectáreas de focos de erosión eólica activos, indicando que un 4,75% del total de la superficie de la región presenta reactivación de procesos erosivos señalando la necesidad de rehabilitar las tierras degradadas y evitar el avance hacia la desertificación. Por otro lado, se identificaron sectores de dunas de génesis holocena y de megadunas más antiguas, las que, en total, suman 73.671,6 hectáreas de ambientes que requieren prácticas de protección o conservación, atendiendo su fraccionamiento por el uso agrícola. En una segunda etapa, empleando técnicas de clasificación supervisada con imágenes satelitales, se estudió la evolución del cambio de uso del suelo en la Pampa Medanosa dado por el avance de los cultivos agrícolas anuales sobre las pasturas plurianuales, observándose que el mismo se intensificó a partir de la campaña 2006/07. En esta investigación, a través de determinaciones analíticas, pudo observarse que reemplazo de los sistemas de producción mixtos agrícola-ganaderos por sistemas puramente agrícolas, y la introducción del cultivo del maní en la Pampa Medanosa, afectaron negativamente a aquellos indicadores de calidad y atributos de suelo relacionados con la erosión eólica analizados. La mayoría de los indicadores evaluados reflejaron un deterioro en la calidad de los suelos bajo usos agropecuarios, tanto agrícolas como mixtos. En el estudio fueron comparados suelos bajo dos usos puramente agrícolas, uno incluyendo el cultivo de maní (A1) y otro excluyendo este cultivo (A2); y suelos bajo dos usos mixtos agrícola-ganaderos, uno con el cultivo de maní como integrante de la rotación (Mx1) y otro sin la presencia del mismo (Mx2). Los suelos bajo el uso A1 presentaron la mayor pérdida de carbono orgánico (CO), en ellos se observó que, en promedio, solo conservan un 45% del CO superficial respecto a la condición natural de referencia (N), hecho que incrementa su susceptibilidad a la erosión eólica. Los suelos bajo el uso Mx2, presentaron un mejor comportamiento de aquellos indicadores de tipo físicos -fracción erodable (FE) y estabilidad estructural en seco (EES)- que los suelos bajo uso agrícola, esto los coloca en una mejor posición frente al riesgo de erosión. En contraposición con los suelos bajo el uso A1 exhibieron valores de estos dos indicadores que evidencian su degradación y que sugieren que el grado de presión sobre el recurso suelo se halla por encima de su capacidad de uso potencial. Respecto de indicadores químicos, no se observaron efectos del uso del suelo sobre el pH, mientras que en el caso de la CIC de los sistemas agrícolas mostraron valores inferiores a los sistemas mixtos. Por otra parte, el uso del suelo explicó variaciones en las concentraciones de Ca, Mg y K, siendo los suelos bajo el uso Mx2 los que mostraron mayor disponibilidad de las tres bases. Los suelos bajo sistemas mixtos exhibieron reducciones en la concentración de fósforo extractable (P) 27-30 % relativas a N, mientras que los suelos de sistemas agrícolas sin y con maní presentaron reducciones del 50 y 60% respectivamente, en los primeros 5 cm del perfil. La reducción de la concentración de P en los suelos bajo uso A1 se incrementó con la profundidad, mostrando una pérdida de 73 % de 5-10 cm y 77% 10-20 cm, exponiendo la importancia de realizar muestreos estratificados. De los atributos medidos, aquellos con más variabilidad explicada por el uso de del suelo en el área de estudio fueron el CO, la FE, la CIC y el K. La variabilidad espacial de los indicadores de calidad relacionados con la erosión eólica encontrada en la Pampa Medanosa permitió su zonificación en función de la susceptibilidad a la erosión por la acción del viento. La región fue subdividida en cuatro subregiones (SRs). La primera de ellas se localiza hacia el sureste de la región, la SR-I agrupa los suelos de mejor aptitud de uso (258.700 ha), cuya tasa de erosión eólica potencial (EEP) estimada es de 21,6 t. ha-1. año-1. La SR de mayor extensión, abarcando el sector centro este, fue la SR-II (496.900 ha) que consta de una EEP de 41 t. ha-1. año-1, que duplica en potencial de erosión a la anterior. Sobre el norte y oeste se observaron dos SRs (SR-III y SR-IV), las que requieren prácticas de mitigación de la erosión y una adecuada planificación del manejo de sus suelos. Estas, en conjunto, ocupan el 47% de la planicie medanosa. La SR-III (445.000 ha) presenta una EEP de 50,9 t. ha-1. año-1, mientras que la SR-IV mostró el mayor riesgo de erosión (215.600 ha), con una EEP de 66,5 t. ha-1. año-1. Estos resultados han permitido comprender que la Pampa Medanosa es una región heterogénea en la que, para alcanzar sistemas de producción agropecuarios sustentables, es necesario implementar diferentes técnicas de mitigación de la erosión eólica y respetar el potencial de uso de los suelos de cada subregión. El empleo de la Ecuación de la Erosión Eólica –EWEQ, por sus siglas en inglés- permitió simular los efectos de cuatro posibles escenarios de usos de suelo y rotaciones sobre el potencial de erosión eólica. Se simuló una rotación agrícola en la que predominan leguminosas, incluyendo al cultivo de maní y sin cultivos cobertura (CC) con la finalidad de predecir el potencial de erosión ante un escenario de máxima degradación. Esta situación fue la que presentó las mayores tasas de erosión, superando ampliamente el valor umbral de pérdida de suelo admisible de 8-12 t. ha-1. año-1. Se planteó, por otra parte, un escenario intermedio agrícola, pero excluyendo al cultivo de maní e incorporando CC luego de cada cultivo estival (soja o maíz), este escenario mostró pérdidas de suelo por erosión eólica superiores al umbral sólo en años extremadamente secos y ventosos, sugiriendo que, ante estas condiciones adversas, la sola inclusión de la técnica de CC no sería suficiente para mitigar el proceso de degradación. Por otra parte, se simuló la modificación de las proporciones de leguminosas anuales de las rotaciones excluyendo al cultivo de maní, manteniendo los CC e implementando la realización de pasturas perennes, este escenario de conservación o mínimo deterioro mostró un impacto positivo en la reducción de las tasas anuales de pérdida de suelo en años extremos. Se propuso, además, la simulación de un escenario de conservación mixto intermedio en el que se incluyó el cultivo de maní combinado con pasturas perennes en un uso mixto agrícola-ganadero acompañado de CC, y se observó que en este escenario las pérdidas de suelo no alcanzaron el valor umbral anualmente admisible en ninguno de los años simulados. Llevar adelante la producción de maní en sistemas mixtos agrícola-ganaderos con pasturas perennes se presenta entonces como una alternativa que podría contribuir a solventar la problemática de la erosión eólica en años desfavorables en el área medanosa de la provincia de Córdoba.
Abstract: In Argentina, the expansion of the agricultural frontier over marginal environments of great ecological fragility has occurred without sustainable land use policies. In the south-west of Córdoba province, in the sandy plains known as Pampa Medanosa, the agricultural expansion has exerted high pressure on the soil. This is evidenced by recent studies reporting the reactivation of wind erosion processes. However, little is known about the land use change impact on soil quality, represented mainly by the replacement of extensive livestock by purely agricultural systems and the possible effects of the introduction of peanut cultivation, crop whose harvest removes the top soil; and there are no previous studies of peanut as a component of cultivation sequences with perennial pastures under mixed agricultural-livestock systems. In the predominant agricultural systems in the Pampa Medanosa, even under direct sowing, the crop sequences show low contributions of vegetal remains and a high proportion of annual legumes, whose stubble is promptly degraded, leaving the soils devoid of cover and exposed to wind erosion events, which casts doubt on the sustainability of the current soil management practices. The main objective of this thesis was to study the evolution of the land use change in the Pampa Medanosa region, characterized by the replacement of mixed agricultural-livestock production systems by purely agricultural systems. In particular, the introduction of peanut cultivation was analyzed to identify its effects on soil quality indicators and soil attributes related to wind erosion, generating basic information for the identification of macro environments with different susceptibility to degradation by the wind action that allow guidance on the need to implement sustainable management alternatives to the soils of the region. In the first place, through the analysis of satellite images, the reactivation of wind erosion processes in the Pampa Medanosa was confirmed. A total of 66,448 hectares of active foci were identified. The 4.75% of the region shows erosive processes, indicating the need to rehabilitate degraded lands and to stop the desertification process. In addition, Holocene dunes and older megadunes extend to 73,671.6 hectares of environments that require protection or conservation practices, attending to their fractionation for agricultural use. In a second stage, employing remote sensing and supervised classifications algorithms, it was observed that the change in land use in Pampa Medanosa due to the advance of agriculture over mixed agricultural-livestock activities has increased since the 2006/07 season and continued up to the present. The replacement of mixed agricultural-livestock production systems by purely agricultural systems, and the introduction of peanut cultivation in the Pampa Medanosa, has affected soil quality indicators and attributes related to wind erosion. The evaluated indicators reflected the degradation in soil quality under both agricultural and mixed uses, suggesting that the current uses exert an amount of pressure on the soil that is exceeding the capacities of its potential use. Soils under two purely agricultural uses were compared, one including peanut cultivation (A1) and another excluding this crop (A2); and soils under two mixed agricultural-livestock uses, one with peanut cultivation as component of the crop sequence (Mx1) and the other without its presence (Mx2). Soils under A1 use presented the greatest loss of organic carbon (CO), 45% in the surface layer of the soil in comparison to a natural reference condition (N), increasing their susceptibility to wind erosion. The soils under Mx2 use were superior in terms of physical indicators behavior -erodible fraction (FE) and dry structural stability (DSS)- compared to agricultural ones, which places them in a better position against the risk of erosion. Regarding chemical soil quality indicators, no effects of soil use were observed on pH, whereas the mixed systems with and without peanut exceeded the agricultural ones in CEC values. The use of the soil explained variations in the concentrations of Ca, Mg and K, being the use Mx2 the one that showed the highest availability for the three bases. The soils under mixed systems exhibited reductions in the concentration of extractable phosphorus (P) of between 27 and 30% relative to N, while the soils of agricultural systems without and with peanut presented reductions of 50 and 60% respectively, in the first 5 cm of the profile. The reduction of P concentration in the soils under A1 use increased with depth, showing a loss of 73% from 5-10 cm and 77% from 10-20 cm, demonstrating the importance of using stratified sampling. The indicators with the highest sensitivity to land use in the study area were CO, FE, CIC and K. The spatial variability of the soil quality indicators surveyed in the Pampa Medanosa allowed us to observe that this is a heterogeneous environment that can be zoned according to its susceptibility to wind erosion. The region was subdivided into four sub-regions (SR). Towards the east of the region, SR-I was identified with soils of the best aptitude (258700 ha), whose wind erosion potential rate (WEP) was 21.6 t. ha-1. year -1. The largest SR was SR-II (496,900 ha), which has a WEP of 41 t. ha-1. year-1. Two SRs that require erosion mitigation practices and adequate planning for the management of their soils were observed on the north and west. These two sub-regions together occupy 47% of the sandy plains. SR-III (445,000 ha) whose WEP is 50.9 t. ha-1. year-1 and SR-IV that showed the highest risk of erosion (215600 ha) with an WEP of 66.5 t. ha-1. year -1. The results have made it possible to understand that the Pampa Medanosa is a heterogeneous region in which, in order to achieve sustainable agricultural production systems, it is necessary to implement mitigation techniques for wind erosion and taking into account the potential of land use in each sub-region. The use of the Wind Erosion Equation –EWEQ- made it possible to compare different uses and rotations to guide the selection of sustainable alternatives. An agricultural crop sequence with peanut cultivation without cover crops (CC) was simulated. This was the one that presented the highest erosion rates, widely exceeding the threshold value of 8-12 tons of allowable soil loss per hectare per year. An agricultural rotation without peanuts that included CC after each summer crop showed soil losses due to wind erosion higher than the threshold only in extremely dry and windy years, suggesting that, given these adverse conditions, the mere inclusion of this technique would not be enough to mitigate the degradation process. The modification of crop sequences and the implementation of perennial pastures is of greater importance in reducing the annual rates of soil loss in dry and windy years. Even in extreme years, the mixed use without peanut cultivation and with cover crops after the summer crops did not show soil losses due to the action of the wind. The simulations for mixed agricultural-livestock use including the cultivation of peanuts together with cover crops did not reach the threshold value of annually admissible soil loss. Carrying out peanut production in mixed systems with perennial pastures is presented as an alternative that could contribute to solving the problem of wind erosion in unfavorable years in the Pampa Medanosa.
Keywords: indicadores
calidad del suelo
erosión eólica
mani
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Agrícola
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
???metadata.dc.publisher.initials???: UFRRJ
???metadata.dc.publisher.department???: Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Ciência, Tecnologia e Inovação em Agropecuária
Citation: BOZZER, Catalina. Cambio de uso y degradación de los suelos en la Pampa Medanosa Cordobesa: evolución, impactos y escenarios futuros. 2021. 314 f. Tese (Programa de Pós-Graduação em Ciência, Tecnologia e Inovação em Agropecuária) - Facultad de Agronomía y Veterinaria/Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidad Nacional de Rio Cuarto/Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Argentina/Brasil, 2021.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/6710
Issue Date: 16-Apr-2021
Appears in Collections:Doutorado em Ciência, Tecnologia e Inovação em Agropecuária

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