Dissertations / Theses on the topic 'Carbonio del suolo'

2009/2010
I suoli globalmente contengono circa 2500 Pg di C in forma minerale ed organica (ca 1550 Pg) ed il flusso annuo da e verso l’atmosfera – che attualmente contiene circa 760 Pg C – coinvolge circa 120 Pg di C. Questi scambi di carbonio sono clima-dipendenti; l’effetto del cambiamento climatico sui depositi di carbonio del suolo è perciò di importanza critica, in quanto anche piccole variazioni di un deposito di tale entità possono determinare importanti conseguenze sulla concentrazione di anidride carbonica in atmosfera, innescando meccanismi retroattivi positivi. Per fare delle previsioni sui cambiamenti dei depositi di carbonio per effetto dei cambiamenti climatici o di altre variabili è neccesario ricorrere a dei modelli; in particolare, per le stime a scala nazionale e regionale si impiegano dei modelli che operano a livello di ecosistema e che vengono abbinati a dei SIT. Vista la forte sinergia con la mitigazione e adattamento ai cambiamenti climatici, la ricerca è stata volta a stimare il potenziale di sequestro e accumulo di sostanza organica nei terreni agricoli del Veneto, con un occhio di riguardo per la gestione sostenibile. In secondo luogo, a fornire uno strumento per la contabilizzazione del sequestro di carbonio nei sistemi agricoli. Si è individuato nel GEFSOC Modelling Sistem uno strumento idoneo per il perseguimento di questi obiettivi; il GEFSOC MS integra due modelli meccanicistici ampiamente sperimentati – Century e RothC – ed il metodo empirico dell’IPCC e li interfaccia con un SOTER-DB e con un GIS. L’uso e la gestione del suolo ed i loro cambiamenti sono variabili fondamentali nel determinare il contenuto di carbonio nei depositi del terreno; poiché manifestano i loro effetti anche secoli dopo che si sono verificati, è necessario ricostruire la loro storia almeno negli ultimi 100 anni. Nel corso della ricerca è stato ideato e sperimentato per la prima volta in questo settore un approccio spazialmente esplicito alle transizioni di uso e gestione del suolo, utilizzando materiale cartografico di varia natura e completando la raccolta dati con statistiche agrarie e fonti storiche. Le simulazioni sono state fatte contemplando due diversi scenari di cambiamento climatico (PCM-B1 e Had3A1FI) spinti fino al 2100. L’analisi dei risultati prodotti evidenzia che i terreni più ricchi in carbonio sono maggiormente soggetti a perdite, mentre quelli poveri, anche se in misura modesta, incrementano il loro contenuto; la tendenza, quindi, è di avvicinarsi ad una maggiore omogeneità. Per quel che riguarda gli usi del suolo, seminativi ed aree agricole eterogenee sono le categorie che hanno manifestato tassi di incremento superiori. I tassi di variazione, comunque, sono tendenzialmente in calo e, per lo scenario di cambiamento climatico meno marcato, ad un certo punto (2070 ca) si portano su valori negativi: questo fatto si ripercuote sui depositi del terreno, che complessivamente mostrano un incremento nel lungo periodo, ma via via più contenuto, fino a raggiungere un massimo e quindi cominciare ad emettere negli ultimi decenni della simulazione. I depositi dei terreni sottoposti allo scenario di cambiamento più marcato, invece, non hanno subito flessioni ed hanno garantito, anche se in misura calante, il sequestro lungo tutto il periodo della simulazione. Questo dato può essere di qualche interesse nello studio degli effetti della temperatura sul rapporto produzione di biomassa-accumulo/decomposizione. L’analisi delle mappe dei depositi e dei tassi di variazione annua ad ettaro prodotte con la sperimentazione, ed il confronto delle stesse con carte del contenuto del carbonio nei terreni di doversa origine e natura, rivelano l’utilità dell’approccio spazialmente esplicito nella definizione delle transizioni dell’uso e gestione del suolo; è possibile infatti riconoscere, dalla zonizzazione, i tematismi che possono avere avuto un peso preponderante nel determinare peculiari situazioni; questo consente di indagarle, verificare la validità delle assunzioni fatte in fase di progettazione, modificare eventualmente la parametrizzazione e reindirizzare le simulazioni. Ad una livello di risoluzione comparabile a quello degli strati informativi di partenza. Alla luce della sperimentazione effettuata, si ritiene che il GEFSOC Modelling System meriti grande considerazione per quanto attiene la contabilizzazione del carbonio nei sistemi agricoli – problematica inevasa fino ad oggi in Italia; quale strumento a supporto del processo decisionale; per le possibili sinergie nella pianificazione di campionamenti e sperimentazioni attinenti; per l’approfondimento della ricerca nell’ambito delle relazioni tra clima e suolo.
XXIII Ciclo
1970

L’uso di pratiche agronomiche idonee a favorire lo stoccaggio di carbonio nel suolo è fondamentale per contrastare l’aumento dei gas serra a livello globale. È importante simulare scenari realistici di accumulo di Soil Organic Carbon (SOC), tramite appositi modelli predittivi, per supportare politiche decisionali volte a aumentare la SOC. Gli obiettivi della tesi sono stati: stimare, con l’uso di modelli, l’effetto di diverse rotazioni colturali sul contenuto di SOC; stabilire le tempistiche per il raggiungimento di una condizione di equilibrio, in termini di dotazione di SOC, per ogni rotazione considerata. Si è scelta un’azienda agricola del Comune di Ravenna, per la quale sono stati raccolti tutti i dati climatici, di gestione agronomica e pedologici necessari per simulare le dinamiche di SOC tramite il modello RothC, realizzato su VensimPLE. Inoltre, 10 campioni di suolo sono stati prelevati per analizzarne il contenuto effettivo di SOC. Sono state simulate 8 rotazioni colturali quadriennali basandosi sui reali avvicendamenti colturali di 8 parcelle aziendali dal 2016 al 2020. La rotazione 7, con mais - soia - frumento lavorato - soia, ha restituito i valori di SOC più alti; mentre la rotazione 8, con mais - frumento lavorato - frumento lavorato - frumento sodo, ha restituito i valori di SOC più bassi. La rotazione 8 non raggiunge mai la condizione di equilibrio nei 600 mesi di simulazione, mentre le rotazioni 2 e 4 sono quelle che lo raggiungono prima (96° mese). Le concentrazioni di SOC misurate nel suolo sono da ritenersi medio basse (0.77 - 0.95%,). Le variazioni % di SOC stimato dalle simulazioni sarebbero difficilmente osservabili sul campo, perché inferiori all’errore che si commette con la procedura di determinazione analitica del SOC. A tal proposito, un campionamento più dettagliato potrebbe ridurre l’errore insito nella variabilità spaziale del SOC e permettere di verificare sul campo le effettive variazioni di SOC simulate.

La gestione del suolo in agricoltura puo’ contribuire significativamente ad accrescere la qualita’ dei suoli. Pratiche quali le lavorazioni minime, l’applicazione di ammendanti organici e la coltivazione di colture di copertura costituiscono delle valide strategie per accrescere il contenuto di sostanza organica nei suoli agricoli e squestrare CO2 dall’atmosfera, riducendo l’impatto ambientale dell’attivita’ agricola. Il contenuto di carbonio organico (OC) nel suolo e’ controllato dall’entita’ degli input di materiale organico che giungono al suolo in seguito alla coltivazione, e dalla resistenza offerta dalla sostanza organica alla degradazione microbica. Lo studio dei meccanismi che presiedono la stabilizzazione della sostanza organica del suolo (SOM) e’ quindi di primaria importanza. La resistenza offerta dalla SOM alla degradazione microbica dipende dalle sue proprieta’ chimiche e, in maggior misura, dalle interazioni che si stabiliscono fra le molecole organiche e la matrice del suolo. Rivestono particolare importanza l’occlusione dei residui organici grossolani all’interno degli aggregati e le interazioni che si stabiliscono fra molecole organiche e superfici delle particelle minerali. La coltivazione influenza in maniera profonda questi meccanismi, determinando la quantita’ di input organici che giungono al suolo ad ogni ciclo colturale e disturbando la formazione degli aggregati tramite le lavorazioni. Lo scopo di questa ricerca e’ stato quello di analizzare come le rotazioni colturali influenzano i processi che si trovano alla base della stabilizzazione della SOM nei suoli agricoli. Lo studio ha preso in esame due rotazioni colturali svolte in un arco temporale di 13 anni. Una delle due rotazioni e’ stata caratterizzata da lavorazioni del suolo poco frequenti e dalla presenza di residui colturali ricchi in N (ALF), mentre l’altra rispondeva alle esigenze di un’agricoltura piu’ intensiva, con lavorazioni frequenti e prevalenza di colture sfruttanti (CON). I due campi sperimentali sono stati coltivati con grano duro e cece in due successive stagioni colturali e gli effetti delle rotazioni colturali effettuate nei 13 anni precedenti l’inizio dell’esperimento, cosi’ come quelli relativi alla coltivazione di grano e cece nei due campi, sono stati analizzati approfonditamente. Il primo esperimento ha preso in considerazione gli effetti delle pratiche sopra citate sulla composizione chimica della sostanza organica. Un frazionamento chimico sequenziale e’ stato applicato ai campioni di suolo, in modo da ottenere un pool di SOM labile, composto dalla frazione leggera (LF) e dal carbonio organico solubile (WSOC), e un pool recalcitrante costituito dalla frazione umica, ulteriormente divisa in acidi umici (HAs) e acidi fulvici (FAs). Il secondo esperimento ha avuto come oggetto l’analisi degli effetti delle stesse pratiche colturali sull’occlusione della sostanza organica negli aggregati e sulla formazione di complessi organo-minerali. Durante il secondo esperimento sono state isolate, mediante frazionamento per classi di aggregati e per densita’il contenuto e la composizione chimica delle particelle organiche grossolane libere (fPOM) e di quelle occluse in aggregati di diverse dimensioni, cosi’ come della frazione organica intimamente legata alle superfici dei minerali. I risultati ottenuti hanno evidenziato che la stabilizzazione della SOM e’ influenzata sia dalla intensita’ delle lavorazioni, sia dalla composizione chimica dei residui colturali, principalmente attraverso l’influenza che questi due fattori esercitano sulla formazione degli aggregati e sull’interazione fra molecole organiche e superfici dei minerali. Le lavorazioni hanno esercitato un’azione dirompente sugli aggregati, particolarmente evidente nella classe dei macro-aggregati (>200 μm). Di conseguenza, la quantita’ di macro aggregati in ALF era significativamente maggiore che in CON all’inizio dell’esperimento. Le lavorazioni svolte durante la coltivazione del grano e del cece, sebbene abbiano causato una diminuzione del contenuto di macro-aggregati in ALF, non hanno determinato una riduzione del contenuto di sostanza organica occlusa all’interno degli aggregati, probabilmente a causa della forte azione cementante svolta dal carbonato di calcio (CaCO3) sugli aggregati. I continui input di materiale organico avvenuti in ALF durante i 13 anni precedenti l’inizio dell’esperimento, hanno favorito le attivita’ della comunita’ microbica, che a sua volta ha determinato un’alta capacita’ di mineralizzare la fPOM. La composizione chimica della sostanza organica e’ cambiata significativamente nei due suoli in seguito alla coltivazione di grano e cece, come si evince dai risultati emersi in entrambi gli esperimenti. Il frazionamento chimico sequenziale ha messo in luce un aumento del contenuto di acidi umici e fulvici in entrambi i suoli in seguito alla coltivazione del cece. Il frazionamento dei suoli per classi di aggregati e per densita’ ha meso in luce un pattern piu’ complesso. In ALF l’aumento dell’intensita’ delle pratiche agricole ha determinato il rimescolamento della fPOM grossolana con parte della fPOM piu’ fine e degradata, probabilmente a causa dell’interruzione della continuita’ degli input di residui organici. Il contenuto di OC nei macro aggregati e’ diminuito, mentre e’ aumentato il ternore di OC nelle particelle non aggreagate piu’ fini. In CON la coltivazione di grano, e soprattutto del cece, ha determinato l’arrivo al suolo di residui ricchi in N. Questo ha fatto si’ che il conteuto di OC e N aumentasse nelle particelle minerali piu’ fini. L’accresciuta attivita’ microbica avvenuta in CON durante la prova di campo, e’ probabilmente alla base dell’accumulo di materiale organico relativamente “fresco” avvenuto all’interno degli aggregati. Questa ricerca ha mostrato come gli effetti delle rotazioni colturali non dipendono solamente dall’azione di disturbo alla formazione degli aggregati esercitata dalle lavorazioni del suolo, ma anche dalla qualita’ degli input organici e da processi mediati dalla comunita’ microbica, i quali influenzano l’occlusione della SOM negli aggregati e l’interazione della sostanza organica con le particell minerali.
Soil management can contribute significantly to increasing agricultural soil quality. Practices such as reduced tillage, organic amendments application and cover cropping are all recognized as valuable ways to restore the depleted SOM pools and sequester CO2 from the atmosphere, hence reducing the environmental impact of farming. The amount of organic carbon (OC) in the soil is controlled by the amount of OC returning to the soil during cultivation, and the decomposition rate, i.e. stability, of the organic input. Therefore, it is of key importance to understand the mechanisms that allow SOM to stabilize within the soil matrix. Soil organic matter (SOM) resistance to degradation depends on its chemical properties and, more importantly, on the interactions between organic molecules and the soil matrix i.e. occlusion within soil aggregates and interaction with mineral particles surfaces. Cultivation has a profound effect on of these mechanisms, as it determines the amount and chemical composition of the organic inputs that reach the soil, and includes tillage practices that disrupt soil aggregates, decreasing SOM stability. The aim of this research was to provide a scientific contribution to the understanding of how crop rotations affect the processes that underlie SOM accumulation within cropland soils. The study examined the effects of two long term (13 y) crop rotations, one characterized by low tillage intensity and N rich crop residues (ALF) and the other by higher tillage intensity and lower N input from plant residues (CON), on SOM stabilization. The effects of the introduction of a cereal-legume cropping sequence in the two fields were also observed on SOM amount and chemical composition. This experimental design allowed gaining an insight on both the long term and the short term consequences of cultivation on soil organic matter stabilization dynamics. In a first experiment, a sequential chemical fractionation was conducted on soil samples from ALF and CON in order to isolate: light fraction (LF), water soluble organic carbon (WSOC), fulvic acids (FAs) and humic acids (HAs). In a second experiment the same soil samples were subjected to a combined aggregate size and density fractionation, in order to isolate fPOM, oPOM from macro and micro-aggregates, and mineral associated organic matter in macro-aggregates, micro-aggregates and in silt and clay size particles. Our results showed that cultivation intensity and plant residues chemical composition both affected the extent to which SOM stabilizes within the soil profile, mostly via occlusion within soil aggregates and association with mineral particles. Tillage exerted a disrupting action against soil aggregates, which allowed more coarse aggregates to form in ALF, as compared to CON. Nevertheless, tillage operations conducted during the cultivation of winter wheat and chickpea, despite affecting negatively the amount of macro-aggregates in ALF, did not determine the mineralization of occluded POM, due to high level of inorganic C which acted as a cementing agent for soil aggregates. The continuous input of organic material which occurred in ALF during the 13 years before the beginning of the experiment, determined high levels of microbial activity, which determined in turn a high capacity to mineralize fPOM once the continuity of the organic input was interrupted. SOM chemical composition changed significantly in the two soils following the cultivation of winter wheat and chickpea, as it emerged from both the chemical fractionation experiment and the combined aggregate size and density fractionation experiment. In the former, we observed a consistent increase of HAs and FAs content in both the soils at 0-10 following the cultivation of chickpea. In the latter this corresponded to a complex pattern of changes occurring in the two soils across different aggregate and density fractions. In ALF, the conversion to the more intensive cropping system caused coarse fPOM to mix with finer and more degraded fPOM, as a consequence of the interruption of the continuous OC inputs. SOC content decreased in the macro-aggregates and relocated towards the silt and clay size particles, as an effect of the total macro-aggregates mass lost. The cultivation of winter wheat and chickpea in CON determined the introduction of fresh N rich plant residues. This in turn allowed for OC and N to accumulate in close association with silt and clay size particles. In addition, the cereal-legume cropping sequence caused new SOM to accumulate within soil aggregates, possibly as an effect of microbial mediated reactions. Our study showed that the effect of crop rotations on SOM accumulation and stability is not determined only by tillage disrupting action towards soil aggregates, as organic inputs quality and microbial mediated processes affect the mechanisms that allow for SOM protection via spatial inaccessibility and interaction with mineral surfaces.

La coltivazione dei sistemi colturali poliennali su terreni marginali combina la produzione sostenibile di biomassa per diversi utilizzi a benefici di carattere ambientale come il sequestro del C atmosferico nel suolo. La limitata longevità di questi sistemi colturali (10-20 anni), fornisce la possibilità di sfruttarli come una tecnica temporanea per rigenerare la fertilità dei terreni marginali e di studiare il loro effetto nel lungo periodo sul carbonio del suolo. Con questa tesi, avevo l'obiettivo di studiare l'effetto della riconversione a coltura annuali dei sistemi agricoli poliennali sul carbonio del suolo: per raggiungere questo obiettivo, ho combinato ad una meta-analisi di letteratura sull'effetto della riconversione, con un esperimento di campo di lungo periodo, un esperimento di incubazione in laboratorio e l'uso di un modello matematico del carbonio del suolo. L'uso combinato di questi approcci mi ha permesso di mostrare il potenziale che i sistemi colturali poliennali hanno nel sostenere il sequestro del C ne suolo anche dopo la loro riconversione. Quindi i sistemi colturali poliennali sono una pratica sostenibile promettente che può essere integrata in rotazioni agricole di 13 anni sui terreni marginali del nord d'Italia per ripristinare il carbonio del suolo.
The cultivation of perennial cropping systems on marginal lands combines the production of sustainable biomass for multiple uses with environmental benefits such as carbon (C) sequestration in soil. In this thesis, we studied the effect of perennial cropping system on soil C considering the scenario of perennial cropping systems reversion to arable land. The limited longevity (10-20 years) of perennial cropping systems, gives the possibility of using these crops as a temporary- option to restore soil fertility of marginal lands and to study the long-term legacy of these cropping systems on soil C. In this thesis I aimed to study the effect of perennial cropping systems reversion to arable land on soil C: to achieve this objective, I combined a literature meta-analysis on the effect of reversion of perennial cropping systems on soil C, with a long-term field experiment on perennial cropping systems, an incubation experiment and the use of a process-based soil C model. The combined use of these approaches gave me the chance to show the potential of perennial cropping systems to support C sequestration even after their reversion. Therefore, perennial cropping systems are a promising sustainable practice which could be integrated on a 13-year agricultural rotation on marginal lands of northern Italy to restore soil C.

La coltivazione dei sistemi colturali poliennali su terreni marginali combina la produzione sostenibile di biomassa per diversi utilizzi a benefici di carattere ambientale come il sequestro del C atmosferico nel suolo. La limitata longevità di questi sistemi colturali (10-20 anni), fornisce la possibilità di sfruttarli come una tecnica temporanea per rigenerare la fertilità dei terreni marginali e di studiare il loro effetto nel lungo periodo sul carbonio del suolo. Con questa tesi, avevo l'obiettivo di studiare l'effetto della riconversione a coltura annuali dei sistemi agricoli poliennali sul carbonio del suolo: per raggiungere questo obiettivo, ho combinato ad una meta-analisi di letteratura sull'effetto della riconversione, con un esperimento di campo di lungo periodo, un esperimento di incubazione in laboratorio e l'uso di un modello matematico del carbonio del suolo. L'uso combinato di questi approcci mi ha permesso di mostrare il potenziale che i sistemi colturali poliennali hanno nel sostenere il sequestro del C ne suolo anche dopo la loro riconversione. Quindi i sistemi colturali poliennali sono una pratica sostenibile promettente che può essere integrata in rotazioni agricole di 13 anni sui terreni marginali del nord d'Italia per ripristinare il carbonio del suolo.
The cultivation of perennial cropping systems on marginal lands combines the production of sustainable biomass for multiple uses with environmental benefits such as carbon (C) sequestration in soil. In this thesis, we studied the effect of perennial cropping system on soil C considering the scenario of perennial cropping systems reversion to arable land. The limited longevity (10-20 years) of perennial cropping systems, gives the possibility of using these crops as a temporary- option to restore soil fertility of marginal lands and to study the long-term legacy of these cropping systems on soil C. In this thesis I aimed to study the effect of perennial cropping systems reversion to arable land on soil C: to achieve this objective, I combined a literature meta-analysis on the effect of reversion of perennial cropping systems on soil C, with a long-term field experiment on perennial cropping systems, an incubation experiment and the use of a process-based soil C model. The combined use of these approaches gave me the chance to show the potential of perennial cropping systems to support C sequestration even after their reversion. Therefore, perennial cropping systems are a promising sustainable practice which could be integrated on a 13-year agricultural rotation on marginal lands of northern Italy to restore soil C.

The decline of soil fertility is recognized by the European Union (EU) as the cause of yields reduction in many arable lands. The Soil Thematic Strategy proposed by the European Commission in 2006, identified the decline of organic matter as one of the main soil threats in EU. Organic carbon content is a recognised indicator of soil quality. Several studies have investigated this relationship through long-term field level experiments. This thesis presents a different approach: starting from data and information at EU level, a regional case study is investigated. The general objective of this thesis is to evaluate and quantify the impact of specific management practices in preserving or sequestering soil organic carbon in EU and regionally. The thesis is structured in five chapters: the first is a general introduction on the need for preserving soil organic carbon in the agricultural land and a review on the relevant legislation at international and European level. The second is a scoping chapter that presents a comparison on the available data on organic carbon content at EU level. The third chapter is a meta-analysis on soil organic carbon sequestration data available in scientific literature and reflection the management practices applied at EU scale. In the fourth chapter, the CENTURY model is applied at regional level in order to estimate the actual values of soil organic carbon stock and to model the implementation of the most promising management practices in two different climatic scenarios. The last chapter outlines the general conclusions and recommendations.
La ridotta fertilitá dei suoli è riconosciuta dall’Unione Europea (UE) come preludio di una minore produttivitá delle aree agricole. La Strategia tematica del suolo, prodotta dalla Commissione Europea nel 2006, aveva identificato il declino della sostanza organica come una delle otto principali minacce dei suoli in UE, in quanto il contenuto di carbonio organico è un indicatore della qualitá dei suoli. Molti studi si sono concentrati su esperimenti a lungo termine a taglio locale. Questo lavoro ha un approccio diverso: a partire da dati ed informazioni a livello UE viene indagato un caso studio a taglio regionale. L’obiettivo generale di questo lavoro è valutare e quantificare quali sono le pratiche agricole piú promettenti nel preservare o sequestrare carbonio organico nei suoli dell’UE. La tesi è strutturata in cinque capitoli: il primo è un’introduzione generale sulla necessitá di preservare il carbonio organico presente nei suoli agricoli e una review della legislazione disponibile a livello internazionale ed Europeo. Il secondo capitolo indaga e confronta i dati disponibili sui livelli di carbonio nel suolo a livello UE. Il terzo è una meta-analisi su dati in letteratura sulla capacitá di sequestrare carbonio da parte delle pratiche agricole utilizzate dei suoli dell’UE. Nel quarto capitolo viene applicato il modello CENTURY a livello regionale per ricostruire i valori di stock di carbonio organico attuali e modellare l’applicazione di pratiche agricole promettenti in due diversi scenari climatici. Infine, l’ultimo capitolo riporta le conclusioni generali del lavoro e alcune linee guida.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo mención Manejo de Suelos y Aguas
El suelo es uno de los grandes reservorios de carbono del planeta. El cambio que se genera al pasar de ecosistemas naturales a agroecosistemas genera pérdidas importantes del carbono orgánico (CO) acumulado, por lo que es necesario disponer de métodos adecuados que permitan evaluar su estado. Para esto se utilizaron 440 series de suelos con el objetivo de modelar la distribución espacial del CO en los suelos de Chile entre las Regiones de Valparaíso y de Los Ríos (32o 9’ 2” – 40o 40’ 52” lat. S y 0 – 600 m.s.n.m.) mediante el uso de técnicas geoestadísticas con el fin de estimar la cantidad de CO almacenado en los primeros 25 cm de suelo. Se utilizaron dos líneas de modelación, una con todos los datos (0,3 – 20% CO) y otra que excluyó 19 outliers (0,3 – 11,8% CO) y se utilizaron cuatro métodos: Kriging Ordinario, Co-Kriging, Kriging Ordinario con semivariogramas locales y Kriging de residuales de red neuronal. Todos los métodos mostraron buenos resultados (R2 > 0;67) luego de comparar los valores reales de CO con los predichos por los modelos mediante validación cruzada. Sus desempeños mostraron ser dependientes de la línea de modelación, reforzando la influencia de los outliers en el proceso de modelación. La cantidad total y promedio por hectárea de los suelos del área de estudio fue estimada en 873,58 43 Tg (1012 g) y 75,12 3,18 Mg ha-1 respectivamente.
Soil is one of the major reservoirs of carbon on Earth. Changes generated when moving from natural ecosystems to agroecosystems cause significant losses of the organic carbon (OC) accumulated on it, making necessary to have appropriate methods to evaluate its status. To achieve this, data of 440 soil series were used with the objective of modelling the spatial distribution of soil organic carbon (SOC) between Valparaíso and Los Ríos Regions (32o 9’ 2” – 40 o 40’ 52” lat. S and 0 – 600 m.a.s.l) using geostatistical techniques, in order to estimate the amount of OC stored in the first 25 cm. Two modelling lines were used, one with all the data (0,3 – 20% OC) and another that excluded 19 outliers (0,3 – 11,8% OC), using four methods: Ordinary Kriging, Co-Kriging, Ordinary Kriging with local semivariograms and Artificial Neural Network Residual Kriging. All methods showed good results (R2 > 0;67) after comparing the real values of SOC with those predicted by the models using cross-validation. Performance proved to be dependent on the modelling line, reinforcing the influence of outliers in the modelling process. Total SOC and average SOC per hectare in the study area was estimated at 873,58 43 Tg (1012 g) and 75,12 3,18 Mg ha-1 respectively.

El suelo presenta un gran servicio ecosistémico como sumidero de carbono orgánico, almacenando más carbono en el primer metro que toda la vegetación y la atmósfera en conjunto. Por este motivo el mapeo y monitoreo de las reservas de carbono orgánico en el suelo se ha convertido en un tema muy relevante de estudio en las últimas décadas. El área de estudio comprende al cinturón verde del departamento de Guaymallén (11.000 ha), cuya principal activad agrícola es la horticultura. Los suelos pertenecientes a esta zona se destacan de los suelos típicos de Mendoza por presentar altos contenidos de materia orgánica y por las modificaciones ecosistémicas que han sufrido en los últimos 200 años (Prieto, Abraham, & Dussel, 2008). Sin embargo, no existe ningún estudio sobre la variación en los contenidos de materia orgánica de estos suelos en el transcurso del tiempo. Con el objetivo de analizar la variación del Stock de carbono en este sector, se utilizó un set de datos del suelo de 1963 con 509 perfiles y otro set de datos de 2018 con 29 perfiles, los cuales fueron estandarizados a una profundidad de 30 cm. Utilizando un conjunto de variables bioclimáticas, topográficas y variables representativas de vegetación, se elaboraron modelos predictivos del stock de carbono mediante el método de Random Forests adaptado a las técnicas del Mapeo Digital del Suelo. Finalmente se realizó una validación de los modelos predictivos utilizando 4-fold cross-validation. Los resultados del análisis arrojan valores alarmantes, donde un 90% de la zona sufrió pérdidas de carbono y el stock disminuyó la mitad de sus valores iniciales. En términos netos, el stock de carbono de 1963 perdió 384,32 Gg de C respecto al stock de 2018. Suponiendo que esta disminución fue provocada por procesos de oxidación, estos valores equivalen a una emisión de 1409 Gg de CO2 y a una tasa de emisión de 0,233 kg CO2·m-2 ·año-1 Desde el punto de vista económico-productivo, estos suelos han perdido en gran parte el conjunto de propiedades que ofrece la materia orgánica. Por este motivo, es de esperar que la capacidad productiva de los suelos se haya visto afectada significativamente. Los motivos por los cuales se han producido estas enormes pérdidas del carbono orgánico no han sido demostrados en el presente trabajo. Sin embargo, esto podría atribuirse a las malas prácticas de manejos de los suelos y a los cambios ecosistémicos que han sufrido los mismos en el transcurso de la historia. Además, desde el punto de vista ambiental, es necesario tener en cuenta dos aspectos importantes. El primero de ellos es la gran capacidad de almacenamiento de carbono que poseen los suelos de esta zona. El segundo, es que esta cualidad puede convertirse en un potencial peligro si se considera al suelo como una fuente emisora de Gases de Efecto Invernadero como sucedió en los suelos estudiados. Por último, la utilización de Random Forests como modelo predictivo presentó resultados óptimos, permitiendo incorporar los factores formadores de suelos en la distribución espacial del stock de carbono
Fil: Corvalán, Francisco Martín. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Agrarias.

L’objectiu principal d’aquest estudi fou la quantificació de l’efecte de diferents tipus de conreu del sòl i tipus i dosis de fertilització nitrogenada sobre l’emissió de gasos d’efecte hivernacle (CH4, CO2 i N2O) del sòl a l’atmosfera i l’agregació del sòl com a mecanisme de protecció del carboni orgànic en agroecosistemes de secà semiàrid Mediterranis. Per tal d’assolir aquest objectiu es varen plantejar cinc camps experimentals on s’hi comparaven sistemes de conreu (sembra directa i conreu intensiu) i tipus (minerals i orgànics) i dosis de fertilitzants nitrogenats, localitzats al centre i l’est de la vall de l’Ebre. A Agramunt (Lleida, establert l’any 1996) i Senés de Alcubierre (Huesca, establert l’any 2010) s’hi van quantificar les emissions de CO2, CH4 i N2O al llarg de dos i tres anys, respectivament, els estocs de C i N orgànics del sòl i el rendiment de collita i es va calcular l’emissió d’equivalents de CO2 per kg de gra produït. Alhora, a Agramunt es va determinar la proporció de macroagregats i microagregats estables a l’aigua i la concentració de C d’ambdós així com la d’altres fraccions del sòl. D’altra banda, en un altre experiment a Agramunt es va establir una cronoseqüència de sembra directa de cinc fases amb 0, 1, 4, 11 i 20 anys, en les que es va determinar la distribució d’agregats estables a l’aigua i tamisats en sec i la seva concentració de C orgànic. A St. Martí Sesgueioles (Barcelona, establert l’any 2007) s’hi van comparar dosis creixents de fertilitzant mineral en un maneig del sòl en sembra directa. A Conill (Barcelona, establert l’any 2008) es va estudiar l’aplicació de purí porcí a dos dosis de N, gallinassa i un tractament control també sota sembra directa. En ambdós experiments es va realitzar un seguiment de la dinàmica temporal de l’agregació del sòl, la protecció del carboni en els agregats i el carboni de la biomassa microbiana durant dos campanyes de cultiu. Finalment, es va realitzar una incubació de macroagregats per a observar l’impacte del tipus de conreu i del tipus de fertilització (mineral i orgànica amb purí porcí) sobre la producció de CH4, CO2 i N2O. En general, els sistemes de conreu i el maneig de la fertilització nitrogenada van afectar les emissions de gasos d’efecte hivernacle del sòl a l’atmosfera i, en el cas del conreu, l’estabilització física del carboni orgànic del sòl. Així, per als sistemes de conreu, en l’experiment de curt termini, sota sembra directa es van generar unes majors emissions de N2O i CO2 i una menor oxidació del CH4 que en conreu intensiu. No obstant, al comparar-los a llarg termini, ambdós sistemes de conreu van presentar la mateixa emissió de N2O i la oxidació del CH4 va ser major en sembra directa, fets que també es van observar a l’incubar els macroagregats. Alhora, a l’augmentar el nombre d’anys sota sembra directa, el sòl va presentar una major proporció de macroagregats estables i una major formació de microagregats d’elevada concentració de C. Pel que fa a l’impacte de la fertilització nitrogenada sobre l’emissió de gasos d’efecte hivernacle, l’aplicació de dosis creixents de N tan orgànic com mineral va provocar un augment de la emissió de N2O del sòl. En canvi, per a una mateixa dosi, aquests dos tipus de fertilitzant van emetre una quantitat de N2O similar. D’altra banda, la fertilització nitrogenada mineral no va millorar la protecció del C en els agregats del sòl mentre que la orgànica només va promoure un lleu increment en l’estabilitat d’aquests. Als secans semiàrids Mediterranis, la combinació de l’ús de la sembra directa i la fertilització amb dosis mitjanes de purí porcí és una estratègia de maneig òptima ja que minimitza les emissions de gases d’efecte hivernacle i manté la productivitat del cultiu. Alhora, ambdues pràctiques milloren l’estabilitat dels agregats, maximitzant la quantitat de carboni orgànic segrestat i millorant l’estat estructural del sòl.
El objetivo principal de este estudio fue cuantificar el efecto de diferentes tipos de laboreo del suelo y dosis de fertilización nitrogenada sobre la emisión de gases de efecto invernadero (CH4, CO2 y N2O) del suelo a la atmosfera y la agregación del suelo como mecanismo de protección del carbono orgánico en agroecosistemas de secano semiárido Mediterráneo. Para alcanzar este objetivo se plantearon cinco campos experimentales en los que se comparaban sistemas de laboreo (siembra directa y laboreo intensivo) y tipos (minerales y orgánicos) y dosis de fertilizantes nitrogenados, localizados en el centro y el este del valle del Ebro. En Agramunt (Lleida, establecido el año 1996) y Senés de Alcubierre (Huesca, establecido el año 2010) se cuantificaron las emisiones de CO2, CH4 y N2O a lo largo de dos y tres años, respectivamente, los stocks de C y N orgánicos del suelo y el rendimiento de cosecha y se calculó la emisión de equivalentes de CO2 per kg de grano producido. Además, en Agramunt se determinó la proporción de macroagregados y microagregados estables al agua y la concentración de C de ambos así como otras fracciones del suelo. Por otro lado, en otro experimento en Agramunt se estableció una cronosecuencia de siembra directa de cinco fases con 0, 1, 4, 11 y 20 años, en las que se determinó la distribución de agregados estables al agua y tamizados en seco y su concentración de C orgánico. En St. Martí Sesgueioles (Barcelona, establecido el año 2007) se compararon dosis crecientes de fertilizantes mineral en un manejo del suelo en siembra directa. En Conill (Barcelona, establecido el año 2008) se estudió la aplicación de purín a dos dosis de N, gallinaza y un tratamiento control también bajo siembra directa. En ambos experimentos se realizó un seguimiento de la dinámica temporal de la agregación del suelo, la protección del carbono en los agregados y el carbono de la biomasa microbiana durante dos campañas de cultivo. Finalmente, se realizó una incubación de macroagregados para observar el impacto del tipo de laboreo y del tipo de fertilización (mineral y orgánica con purín porcino) sobre la producción de CH4, CO2 y N2O. En general, los sistemas de laboreo y el manejo de la fertilización nitrogenada afectaron las emisiones de gases de efecto invernadero del suelo a la atmosfera y, en el caso del laboreo, la estabilización física del carbono orgánico del suelo. Así, para los sistemas de laboreo, en el experimento de corto plazo, bajo siembra directa se generaron unas mayores emisiones de N2O y CO2 y una menor oxidación del CH4 que en laboreo intensivo. No obstante, al compararlos a largo plazo, ambos sistemas de laboreo presentaron la misma emisión de N2O y la oxidación de CH4 fue mayor en siembra directa, hechos que también se observaron al incubar los macroagregados. Además, al aumentar el número de años bajo siembra directa, el suelo presentó una mayor proporción de macroagregados estables y una mayor formación de microagregados de elevada concentración de C. Por lo que respecta al impacto de la fertilización nitrogenada sobre la emisión de gases de efecto invernadero, la aplicación de dosis crecientes de N tanto orgánico como mineral provocó un aumento de la emisión de N2O del suelo. En cambio, para una misma dosis, estos dos tipos de fertilizante emitieron una cantidad de N2O similar. Por otro lado, la fertilización nitrogenada mineral no mejoró la protección del C en los agregados del suelo mientras que la orgánica solo promovió un leve incremento en la estabilidad de éstos. En los secanos semiáridos Mediterráneos, la combinación del uso de la siembra directa y la fertilización con dosis medias de purín porcino es una estrategia de manejo óptima ya que minimiza las emisiones de gases de efecto invernadero y mantiene la productividad del cultivo. Además, ambas prácticas mejoran la estabilidad de los agregados, maximizando la cantidad de carbono orgánico secuestrado y mejorando el estado estructural del suelo.
The main objective of this study was the quantification of the effects of different types of soil tillage and types and rates of nitrogen fertilization on the emission of soil greenhouse gases (CH4, CO2 and N2O) to the atmosphere and the soil aggregation as an organic carbon protection mechanism in the dryland semiarid Mediterranean agroecosystems. In order to achieve that objective five experimental fields were established comparing different tillage systems (notillage and intensive tillage) and types (mineral and organic) and rates of nitrogen fertilizers, localized in the center and East of the Ebro Valley. In Agramunt (Lleida, established in 1996) and Senés de Alcubierre (Huesca, established in 2010) CO2, CH4 and N2O emissions were quantified during two and three years, respectively. Soil organic C and N stocks, crop yield and the emission of CO2 equivalents per kg of grain produced were also determined. Moreover, in Agramunt, water-stable macroaggregates, microaggregates within macroaggregates and their C concentration and other different soil fractions were quantified. In turn, in another experiment in Agramunt a no-tillage chronosequence with 0, 1, 4, 11, 20 years was established and the water-stable and dry-sieved aggregates distributions and their C concentration were determined. In St. Martí Sesgueioles (Barcelona, established in 2007) increasing rates of mineral fertilizer under no-tillage were compared. In Conill (Barcelona, established in 2008) the application of pig slurry at two N rates, poultry manure and a control treatment under a no-tillage management were studied. In both experiments the soil aggregation dynamics, the C protection within aggregates and their C concentration and the microbial biomass carbon were analyzed during two cropping seasons. Finally, an incubation of macroaggregates was carried out in order to study the impact of the type of tillage and fertilizer (mineral and organic with pig slurry) on the production of CH4, CO2 and N2O. In general, tillage systems and nitrogen fertilizer management affected the emissions of soil greenhouse gases to the atmosphere while tillage also impacted the physical stabilization of organic carbon. In the case of tillage system, in the short-term experiment, greater N2O and CO2 emissions and lower CH4 oxidation were observed. However, in the long-term, both tillage systems presented the same N2O emission and the CH4 oxidation was greater under no-tillage, aspects that were also observed in the macroaggregate incubation. Moreover, the soil presented a greater proportion of water-stable macroaggregates and greater C-enriched microaggregates within those macroaggregates when increasing the number of years under no-tillage. In the case of the impact of the nitrogen fertilization on the greenhouse gases emission, the application of increasing N rates by both organic and mineral sources increased the soil N2O emission. As a difference, for a given N rate, similar amount of soil N2O was quantified for both fertilizer types. The mineral nitrogen fertilization did not improve the C protection within soil aggregates while the organic fertilization caused a low increase in their stability. In the dryland semiarid agroecosystems of the Mediterranean, the combination of no-tillage and fertilization with medium N rates of pig slurry is an optimum strategy in terms of greenhouse gases minimization and maintenance of crop productivity. Moreover, both practices improve the aggregate stability maximizing the amount of organic carbon protected and improving soil structure.

Se estudia el ciclo del carbono en diferentes usos del suelo (uso forestal, campo agrícola abandonado y olivar de secano) de un ecosistema mediterráneo ante la perspectiva del cambio climático. La hipótesis general de esta tesis es que los cambios en los patrones (estructura y distribución espacial) y tipo de vegetación resultantes de la intensificación de los usos del suelo causarán alteraciones en las condiciones microclimáticas (temperatura y humedad del suelo) y en las características del micrositio (comunidades microbianas del suelo, calidad de los detritos procedentes de la vegetación, patrones de escorrentía y erosión del suelo), que afectarán a los flujos de carbono (entradas y salidas), a los factores que controlan dichos flujos y a la capacidad de secuestro de carbono del ecosistema. Para validar dicha hipótesis se plantean los siguientes objetivos generales: i) caracterizar los reservorios y los flujos de carbono; ii) evaluar la importancia relativa de los diferentes componentes del balance de carbono; e iii) identificar los factores que controlan los flujos de carbono más importantes que regulan la capacidad subterránea de secuestro del mismo en un gradiente de intensificación de usos del suelo.
This thesis provides a useful database of carbon (C) pools and fluxes under different land uses (open forest, old-field, olive grove) in a dry Mediterranean ecosystem of Southeast Spain. To understand how global climate change and alterations in land use are affecting Mediterranean soil biogeochemical processes, I completed four studies that investigated the different C components within the C balance of each land use type, the interactions between them, and their controlling factors. The main objectives were: 1) to quantify C pools and fluxes (outputs and inputs) under different land uses over a three-year period (2006-2009); 2) to compare two C balance approaches based on steady-state or non-steady-state conditions in order to assess the relative importance of the different C fluxes within the C balance of each land use type; and 3) to identify the factors controlling the main C fluxes within each land use type.

Durante enero a mayo del 2017 se analizaron los suelos de Cullpa, Huancayo, con los objetivos de (i) determinar la variación del contenido de carbono orgánico en el suelo (COS) a tres profundidades: 0 - 20 cm, 20 - 40 cm y 40 - 60 cm, en plantaciones de A. acuminata, pastizal y agrícola (ii) estimar el contenido de carbono orgánico y CO 2 almacenado y (iii) calcular la razón de estratificación de la materia orgánica del suelo. Se delimitó el área de estudio mediante un transecto debidamente georeferenciado y se determinó la densidad aparente con el método del cilindro y carbono orgánico mediante el método de Walkley-Black en el laboratorio de análisis de suelo, plantas, aguas y fertilizantes de la Universidad Nacional Agraria La Molina, Lima. El COS tuvo una tendencia a disminuir con la profundidad del suelo, fue alto en el suelo de plantaciones de A. acuminata en la capa de 0 - 20 cm, disminuyendo a valores bajos en la capa de 20 - 40 cm y 40 - 60 cm; tuvo contenido medio en las tres profundidades del suelo agrícola; y bajo en el suelo con pastizal a las tres profundidades. El carbono orgánico acumulado en el suelo a los 60 cm de profundidad, fue mayor en el agrícola con 143.57 Mg/ha (526.94 Mg CO 2 /ha), seguido del suelo de plantaciones de A. acuminata con 71.99 Mg/ha (264.24 Mg CO 2 /ha) y finalmente el suelo de pastizal con 45.29 Mg/ha (166.25 Mg CO 2 /ha). La razón de estratificación, fue mayor en el suelo con A. acuminata (16.29 %), seguido del suelo con pastizal (1.82 %) y finalmente el suelo agrícola (1.66 %).

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En ecosistemas de clima Mediterráneo en Chile central se estudiaron cuatro situaciones vegetacionales del bosque esclerófilo, formadas por distinto grado de intervención antrópica, en las cuales se determinaron las actividades enzimáticas (deshidrogenasa, celulasa, β-glucosidasa y ureasa), así como también carbono orgánico del suelo (COS). Se extrajeron muestras compuestas en intervalos de profundidad de 0-6 y 6-12 cm desde ecosistemas de (menor a mayor perturbación): Peumo (PEU), Peumo-Litre-Quillay (PLQ), Quillay-Trevo-Colligüay (QTC) y Espino (ESP). El COS del suelo respondió al grado de intervención antrópica, siendo mayor en ecosistemas de PEU y menor en ESP. Por su parte, las enzimas del grupo de las hidrolasas: (celulasa, β-glucosidasa y ureasa) no respondieron a la cantidad de SOC, sin embargo éstas enzimas mostraron relación con la calidad de la materia orgánica del suelo (relación C/N, contenido de lignina). Deshidrogenasa mostró diferencias sólo de 6-12 cm, respondiendo al tipo de vegetación. El efecto de las copas de los arboles fue significativo sobre las propiedades medidas (QTC y ESP), observándose que la actividad enzimática y el COS fueron mayores bajo la influencia de las copas de los árboles que en los sectores de pradera abierta, en que la acumulación de hojarasca y el efecto de las copas de los árboles no existe.
Four sclerophyll vegetation ecosystems of Central Chile characterized by with different degrees of anthropogenic disturbances were studied in terms of soil enzymatic activities (deshidrogenase, celulase, β-glucosidase and urease) and soil organic carbon (SOC). Composite soil samples at 0-6 and 6-12 cm depth were extracted (low to highly perturbed) from Peumo (PEU), Peumo-Litre-Quillay (PLQ), Quillay-Trevo-Colligüay (QTC) and Espinal (ESP) ecosystems. SOC was correlated to the degree of anthropogenic disturbances, with the greatest SOC amounts in the PEU sites and the lowest under ESP. The group of enzymes hydrolases (celulase, β-glucosidase and urease) was not correlated to the amount of SOC, nevertheless, the quality of soil organic matter (C/N ration, lignin content) seem explain those enzymatic activities. Deshidrogenase levels were different between vegetation types but only in the 6-12 cm depth. The measured proprieties were significantly affected by the effect of the canopy (QTC and ESP), finding higher amount of SOC and enzymes activities was found under canopy as compared to open pasture in which accumulation of plant litter and the effect of the canopy was not existent.

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Actualmente se promueve la importancia de rescatar el potencial de captura de carbono (C) en suelos con uso agrícola, para mitigar los efectos del cambio climático y revertir los procesos de degradación de los suelos; por ello es clave favorecer el mejoramiento y protección de la materia orgánica presente y la dinámica de los microorganismos. Se evaluó la actividad microbiana global medida in situ (0 – 5 cm) de un suelo tipo Mollisol (Serie Santiago), sujeto a dos sistemas de manejo: orgánico (TO), enmendado con compost y una capa de rastrojos superficial; y un sistema convencional (TC), en estado de barbecho y arado. Se midió el contenido de agua del suelo, la materia orgánica por calcinación, densidad real, aparente y porosidad. La actividad microbiana se estimó por el método de respirometría con cámaras de incubación fijadas al terreno. Se utilizó un diseño experimental completamente aleatorizado con 6 repeticiones por tratamiento más dos controles; la variable respuesta fueron los mg C-CO2 m-2día-1 emitidos durante 5 días de incubación. La actividad microbiana se identificó con la existencia o no de diferencias significativas entre cada tratamiento y entre intervalos del día y la noche, luego se realizó un ajuste a un modelo de predicción y una correlación con la temperatura del suelo. Finalmente, se calcularon las tasas de mineralización del carbono orgánico para cada parcela. Las propiedades del suelo (a excepción del cálculo de densidades) y los desprendimientos de carbono a las 24 hrs, fueron mayores en TO que en TC (P ≤ 0,05), pero al comparar los valores de los intervalos diurno y nocturno, el sistema convencional emite mayor CO2. El modelo ajustado entregó un r2 de 0,9999 para TC y de 0,9997 para TO. Se encontraron diferencias significativas en las tasas de mineralización (P ≤ 0,05), con un nivel mayor en TC. Los resultados demostraron la variabilidad y la sensibilidad del sistema suelo frente al manejo y las variaciones en la temperatura del suelo. En conclusión la actividad microbiológica del tratamiento orgánico da cuenta de un mayor potencial para almacenar carbono en los estratos estables, en comparación al sistema de manejo convencional.
In our present day it has been highly promoted the importance of rescuing the potential of carbon capture in soils used for agriculture, to mitigate the effects of climate change and revert the degradation process in the soils. Thus it is highly important to favor the improvement and protection of the organic material and microorganism dynamic. The global microbial activity was evaluated, it measured in-situ (0-5 cm) in a soil type Mollisol (Santiago series), under to two systems of management: Organic (TO) amended with compost and a layer of superficial stubble, and a conventional system (TC), in a state of fallow and plow. The content of water in the soil was measured, the organic matter by calcinations, particle and bulk density and porosity. The microbial activity was estimated by the respirometry method with incubation chamber fixed to the ground. An experimental design was used completely randomized with 6 replicates per treatment plus 2 controls; the variable result was the mg C-CO2 100g-1day-1 emitted during the 5 days of incubation. The microbial activity was identified, with or without the existence of significant differences between each treatment and in intervals of day and night, both an adjustment of a model of prediction was performed and a correlation with the temperature of the soil were performed. Finally, the rates of mineralization of organic carbon for each parcel where calculated. The properties of the soil (except for the calculation of density) and the releases of carbon in 24 hours, were higher in TO that in TC (P <_ 0,05), but at the moment of comparing the values of the intervals of day and night, the conventional system emits more CO2. The adjusted system gave a R2 of 0,9999 for TC and 0,9997 for TO. There was found significant differences in the rates of mineralization (P <_ 0,05) with a higher level in TC. The results demonstrated the variability and the sensibility of the soil system, versus the management and variation in the soil temperature. In conclusion the microbiological activity of the organic treatment shows a higher potential for storing carbon in the stable strata, in comparison to the conventional system of management.

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En la región del Bosque Esclerófilo, se analizó la variación de materia orgánica del suelo mediante fraccionamiento físico y químico, en cuatro situaciones vegetacionales esclerófilas con diferentes gradientes de perturbación antrópica, desde una situación menos perturbada (Peumo) (Cryptocarya alba (Mol.) Looser), hasta otras con mayor grado de perturbación PLQ (Peumo-Litre-Quillay) (Lithraea caustica (Mol.)) Hook et Arn. (Quillaja saponaria (Mol.)), QTCc (Quillay-Tevo-Colliguay bajo cobertura colliguay) (Retanilla trinervia (Gillies et Hook.) Hook. et. Arn. (Colliguaja odorífera Mol.), E (Espino bajo copas) (Acacia caven (Mol.) Mol. Se determinó la variación de materia orgánica particulada (MOP) del suelo en las fracciones fina (limo+arcilla) y gruesa (arena) a dos profundidades: 0-6 y 6-12 cm. También se determinó el carbono asociado a ácidos húmicos (CAH) y carbono asociado a ácidos fúlvicos (CAF) en ambas profundidades. Estas propiedades fueron evaluadas mediante la obtención de muestras compuestas de suelo. La MOP se determinó mediante pérdida de peso por calcinación a 650 ºC. El CAH y CAF se determinaron mediante el método de Kononova y colorimetría según Rheim Ulrich. El mayor porcentaje de materia orgánica (13,75%) se encontró bajo P en la fracción fina del suelo y en el rango de profundidad 0-6 cm del suelo. Los valores más bajosse encontraron en E (6,43%), los cuales fueron significativamente menores (p<0,05) que el resto de las situaciones estudiadas. En la fracción gruesa (arena) no se encontraron diferencias significativas entre las situaciones vegetacionales ni entre profundidades (0-6 y 6-12cm), sin embargo E fue la situación vegetacional que mostró los más altos porcentajes de MOP (2,39% y 2,16% en las profundidades antes indicadas). Los mayores porcentajes de CAH se encontraron en PLQ (2,7%). En contraste, los menores valores se encontraron bajo E (0,81%). Para el caso del CAF, QTCc representó la mayor contribución a esta fracción (1,7%) y, al igual que en la fracción húmica, E representó la menor contribución (0,74%). Estos resultados se asocian de manera adecuada a la tendencia de perturbación analizada,a excepción de E al obtener mayores niveles de materia orgánicaen fracción gruesa y QTCc en CAF en 0-6 y 6- 12 cm de profundidad del suelo. El fraccionamiento físico o químico de la materia orgánica permite obtener información específica sobre la calidad del suelo, por lo tanto estas fracciones de la materia orgánica fracción fina y CAH pueden ser utilizados como indicadores de perturbación de los ecosistemas analizados.

L'avaluació d'estocs de C orgànic del sòl (COS) i emissions d'efecte hivernacle (GEH) a escala regional sota escenaris de canvi climàtic és fonamental a l'hora d'implementar estratègies de maneig per mitigar el canvi climàtic. El principal objectiu d'aquesta Tesi és avaluar els canvis del COS i GEH en diferents sistemes agrícoles (en terres de cultiu i de pastura) i en diferents condicions climàtiques (clima mediterrani i temperat humit) d'Espanya sota diferents escenaris climàtics. A més, s’avaluen les estratègies de maneig de la terra amb l'objectiu de mitigar els efectes del canvi climàtic. A l'estudi de modelització espacial, es va adoptar una versió calibrada del model de COS RothC per estimar els canvis en els estocs de COS en condicions de canvi climàtic a les terres de cultiu de l'Espanya mediterrània en una superfície total de 23 300 km2 durant el període 2010-2100. També es van simular emissions presents i futures (2010-2100) netes per a uns 4050 km2 de terres de pastura associades a la producció lletera de la zona temperada humida d'Espanya. Per a l'estimació del COS, es va modificar el model RothC per adaptar-lo a les terres de pastura temperades humides, considerant: (1) la incorporació dels diferents components dels residus vegetals (part aèria, part subterrània i rizodeposició) diferenciant-ne la qualitat i la quantitat, (2) la diferenciació de la qualitat de l'excreta dels remugants, i (3) l'extensió de la funció d'humitat del sól considerant condicions de saturació. Per a l'estimació dels GEH, es va fer servir la metodologia refinada de l'IPCC (Tier 2) considerant emissions de CH4 i N2O provinents de la fermentació entèrica, del maneig de l'excreta i del sòl de les pastures. Segons els resultats trobats en els dos agroecosistemes (és a dir, terres de cultiu i de pastura), el canvi climàtic condueix a una disminució en el contingut de COS en comparació amb els escenaris de base de referència. Concloem que l'aportació de C és el factor clau de l'emmagatzematge de COS a les terres de cultiu mediterrànies i les terres de pastura temperades humides i que la temperatura de l'aire és el factor climàtic que contribueix més a les variacions del COS. A més, la densitat ramadera és el factor que més afecta les emissions netes a les terres de pastura associades a la producció lletera al Nord d'Espanya. En conclusió, les alternatives de maneig milloren la quantitat de COS emmagatzemat i es mostren com a estratègies efectives per reduir les emissions GEH sota les condicions futures de canvi climàtic. La sembra directa, en el cas dels cultius de secà, i la coberta vegetal, per als camps d’oliveres i altres cultius llenyosos, són les alternatives de maneig que resulten més eficaces per a reduir els efectes del canvi climàtic i la pèrdua de COS. A més, en el cas de les terres de pasturea temperades i humides associades a la producció lletera, les pràctiques alternatives de maneig dels fems (en particular, la digestió anaeròbica) afavoreixen a mitigar els efectes del canvi climàtic i a reduir els GEH nets, alhora que contribueixen a la mitigació mitjançant l'optimització de la densitat ramadera.
La evaluación de stocks de C orgánico del suelo (COS) y emisiones de efecto invernadero (GEI) a escala regional bajo escenarios de cambio climático es de fundamental importancia a la hora de implementar estrategias de manejo para mitigar el cambio climático. El principal objetivo de esta Tesis es evaluar los cambios del COS y GEI en diferentes sistemas agrícolas (e.g., tierras de cultivo y pastos) y diferentes condiciones climáticas (Mediterráneo y templado húmedo) de España bajo diferentes escenarios climáticos. Además, evalué las estrategias de manejo con el objetivo de mitigar los efectos del cambio climático. En el estudio de modelización espacial, se adoptó una versión calibrada del modelo de COS RothC para estimar los cambios en los stocks de COS en condiciones de cambio climático en las tierras de cultivo de la España mediterránea en una superficie total de 23 300 km2 durante el período 2010 a 2100. También simulé las presentes y futuras (2010-2100) emisiones netas para unos 4050 km2 de pastos asociados a la producción lechera de la zona templada húmeda de España. Para la estimación del COS, se modificó el modelo RothC para adaptarlo a los pastos templados húmedos considerando: (1) la incorporación de los diferentes componentes de los residuos vegetales (parte aérea, parte subterránea y rizodeposición) diferenciando su calidad y cantidad, la diferenciación de la calidad de la excreta de los rumiantes, y la extensión de la función de humedad del suelo considerando condiciones de saturación. Para la estimación de los GEI, se usó la metodología refinada del IPCC (Tier 2) considerando emisiones de CH4 and N2O provenientes de la fermentación entérica, del manejo de la excreta y del suelo de los pastos. Según los resultados encontrados en ambos agroecosistemas (es decir, tierras de cultivo y pastos), el cambio climático generalmente condujo a una disminución en el contenido de COS en comparación con los escenarios baseline de referencia. Concluimos que el aporte de C es el factor clave del almacenamiento de COS en las tierras de cultivo mediterráneas y los pastos templados húmedos y que la temperatura del aire es el factor climático que contribuyó más a las variaciones en el COS. Además, la densidad ganadera fue el factor que más afectó a las emisiones netas en los pastos asociados a la producción lechera en el Norte de España. En conclusión, las alternativas de manejo mejoraron la cantidad de COS almacenado y eran estrategias efectivas para reducir las emisiones GEI bajo las condiciones futuras del cambio climático. La siembra directa, en el caso de los cultivos de secano, y la cubierta vegetal, para los olivares y otros cultivos leñosos, fueron las alternativas de manejo eficaces para reducir los efectos del cambio climático y la pérdida de COS. Además, en el caso de pastos templados y húmedos asociados a la producción lechera, las prácticas alternativas de manejo del estiércol (en particular, la digestión anaeróbica) ayudaron a mitigar los efectos del cambio climático y a reducir los GEI netos, mientras que se podría lograr una mayor mitigación mediante la optimización de la densidad ganadera.
Soil organic carbon (SOC) stocks and greenhouse gas (GHG) emissions assessment at the regional scale under climate change scenarios are of paramount importance in implementing management practices to mitigate climate change effect. The main objective of this Thesis was to assess SOC changes and GHG emissions under different agricultural systems (croplands and grasslands) and climatic conditions (Mediterranean and moist temperate) in Spain under different climate scenarios. Furthermore, different alternative management practices to mitigate climate change effects for the considered agroecosystems were also evaluated. A calibrated version of the SOC model RothC was constructed to estimate the changes in SOC under climate change conditions for croplands of Mediterranean Spain across a total surface area of 23 300km2 during the 2010 to 2100 period. It was also simulated current and future (2010–2100) net GHG emissions in more than 4050 km2 of moist temperate Spanish grasslands associated to dairy production under different climate scenarios. For SOC dynamics estimation, the RothC model was modified to fit to managed moist temperate grasslands considering: (1) the incorporation of distinction for plant residues components (i.e., above- and below-ground residues and rhizodeposition) in terms of quantity and quality, (2) ruminant excreta quality, and (3) the extension of soil moisture up to saturation conditions. For GHG estimation, it was used mainly Tier 2 IPCC methodologies to estimate the CH4 and N2O emissions from enteric fermentation, manure storage and handling, and grassland soils. According to my findings, among both agroecosystems (i.e., croplands and grasslands), climate change generally led to a decline in SOC content compared with baseline scenarios. Furthermore, C input was the key factor of SOC storage across Mediterranean croplands and moist temperate Spanish grasslands. Additionally, it was found that air temperature rather than precipitation was the climatic factor contributing to most of variation in SOC changes values. Moreover, livestock density was the main factor affecting net GHG emissions in the grasslands associated to dairy production of Northern Spain. It was concluded that changes in management could enhance the amount of SOC sequestered and reduce GHG emissions under climate change conditions. Under Mediterranean croplands, no-tillage, in the case of rainfed crops, and vegetation cover, for olive groves and other woody crops, were the alternative management strategies to alleviate climate change effects and SOC loss. In addition, under moist temperate grassland-based dairy livestock systems, alternative manure management practices (particularly, anaerobic digestion) were efficient to mitigate the climate change effects and to reduce the net GHG emissions, while more mitigation could be achieved by optimising the livestock density management.

Memoria para optar al Título Profesional de Ingeniera en Recursos Naturales Renovables
El suelo es el mayor reservorio de carbono en los ecosistemas terrestres. La respiración del suelo (Rs) corresponde a un importante flujo de transferencia de dióxido de carbono (CO2) desde el suelo hacia la atmósfera. La Rs está compuesta por la respiración de las raíces y la respiración de la biota del suelo (descomposición de la materia orgánica). Se caracteriza por tener variaciones temporales y espaciales debido a la interacción de factores biológicos, físicos y químicos. La investigación fue realizada en el Campo Experimental Agronómico Las Cardas durante los días julianos (DJ): 28-31, 56-59, 91-94, 126-129 del año 2008, en un matorral desértico costero de Flourensia thurifera. La finalidad de este estudio fue medir y comparar la Rs del matorral en un sitio de condición natural y otro forestado con Acacia saligna. Las mediciones de Rs fueron realizadas por el método de cámara cerrada dinámica con el equipo LI-8100 Automated Soil CO2 Flux System (LI-COR, Inc., Lincoln, NE, USA) conectado a una cámara de 20 cm de diámetro y provisto de sensores de temperatura y humedad de suelo. Los modelos empíricos para estimar la Rs han sido asociados a la temperatura de suelo y humedad de suelo, sin embargo los resultados obtenidos en esta investigación, indicaron que durante un año seco, la Rs fue explicada mejor por la temperatura del aire y humedad relativa. La Rs fue baja en ambos sitios, pudiendo deberse principalmente a la sequía que afectaba a la región. El sitio de matorral natural presentó significativamente mayores flujos que el sitio forestado, lo cual estaría relacionado a la mayor superficie de suelo desnudo, al menor contenido de materia orgánica en el suelo y al bajo prendimiento y sobrevivencia de A. saligna. Se observó en ambos sitios que la Rs disminuyó con los DJ, siendo el quiebre más evidente el que se produjo entre las campañas de los DJ 56-59 y 91-94, coincidentes con el cambio de estación de verano a otoño. Como la investigación fue realizada sólo en una fracción de la temporada seca, se recomienda realizar observaciones en otras épocas del año.
The main objective of this investigation was to compare soil respiration in a shrubland of the Mediterranean Desertic-Oceanic biclimatic region of Chile in natural condition and afforested with Acacia saligna.. The specific objectives were: · Identify the major environmental factors controlling of daily variability of soil respiration. · Quantify soil CO2 efflux during dry season. The results show that in a dry year, soil respiration was related to temperature and relative humidity. Soil respiration was low in both sites, mainly due to the drought affecting the region. The natural site higher CO2 fluxes than the afforested one (p < 0,05), probably as a result of surface of bare soil, a lower content of organic matter in the soil and to lower growth rate and survival of A. saligna. In both sites, soil respiration decreased as Julian Day increased. This was most evident between measurements of dates 2 and 3, coinciding with the seasonal change from summer to autumn. This research was carried out in part of the dry season, therefore it is advisable to monitor other seasons.

Los suelos son un componente importante del sumidero de carbono (C) terrestre que contribuye a la reducción de la concentración de carbono atmosférico. Varios estudios apuntan la importancia que la erosión del suelo puede tener sobre este sumidero, pero su efecto sigue siendo incierto. Esta tesis investiga el papel de los procesos de erosión del suelo en la redistribución de C orgánico del suelo en el paisaje y su impacto en el balance de C de una cuenca mediterránea. Mediante el uso de varias metodologías, se señaló la importancia de determinar las fuentes de sedimentos y procesos dominantes de erosión en el estudio de los flujos de redistribución así como sus implicaciones para la preservación del C movilizado. Durante el marco temporal estudiado (27 años), se estimó que la erosión hídrica redujo los stocks de C en los suelos. Sin embargo, como el ~80% C movilizado permaneció dentro de la cuenca, los procesos de erosión en el área de estudio contribuyeron a la creación de un sumidero neto de C.
Soils are an important component of the terrestrial carbon (C) sink that contributes to the reduction of atmospheric carbon. Several studies underline the capacity of soil erosion processes to enhance or diminish this terrestrial C sink, but their net effect remains unclear. This thesis investigates the role of soil erosion processes in the redistribution of soil organic C over the landscape and its impact on the C balance of a Mediterranean catchment. By using various methodologies, the importance of tracing sediment sources and dominant erosion processes when studying the redistribution of C by soil erosion was underlined, as well as their implications on the preservation of mobilized C. During the studied period (27 years), it was estimated that erosion-induced C fluxes reduced soil C stocks on the hillslopes. However, a net C sink was created since ~80% of the C mobilized by erosion remained inside the catchment.

The work presented in this Doctoral Thesis has studied the temporal and spatial patterns of the most relevant soil parameters with special attention posed to soil biological and biochemical dynamics occurring at the studied soils in a very fragile area at Cap de Creus Peninsula, NE Spain. The main objective was to establish evidence of soil quality through the study of soil carbon dynamics (loss and storage) and their interactions with soil ecosystems. Soil environments were classified in terms of degree of soil quality, relating soil properties with plant cover species, especially along a sequence of agricultural abandonment where perturbations like wildfire and strong downpours often cause regressive dynamics in the natural succession of spontaneous vegetation and start erosion and degradation processes. At this regard, when fire occurrence is frequent, a quick drop down of all soil attributes was recorded leading to loss of biodiversity and, ultimately, desertification.
El treball de tesi doctoral ha estudiat els trets espacials i temporals de paràmetres mes rellevants del sòl, amb especial atenció en la dinàmica biològica i bioquímica que es dona en un àrea molt fràgil situada en la Península del Cap de Creus, NE Espanya. L’objectiu principal ha estat establir la qualitat dels sòls mitjançant l’estudi de la dinàmica del carboni (pèrdues i embornals) i la interacció amb l’ecosistema sòl. Els ambients estudiats s’han classificats en termes de qualitat del sòl, relacionant les seves propietats amb la coberta vegetal, especialment al llarg d’una seqüència d’abandonament agrícola on la presencia de pertorbacions com incendis o pluges causen sovint una dinàmica regressiva en la successió natural de la vegetació espontània i activen processos d’erosió i degradació. Tanmateix, en cas d’incendis freqüents, es registra un ràpid deteriorament de les propietats del sòl que provoca una pèrdua de biodiversitat i, mes tard, una desertificació.

Despite significant efforts have been directed toward reducing waste generation and encouraging alternative waste management strategies, landfills still remain the main option for Municipal Solid Waste (MSW) disposal in many countries. Hence, landfills and related impacts on the surroundings are still current issues throughout the world. Actually, the major concerns are related to the potential emissions of leachate and landfill gas into the environment, that pose a threat to public health, surface and groundwater pollution, soil contamination and global warming effects. To ensure environmental protection and enhance landfill sustainability, modern sanitary landfills are equipped with several engineered systems with different functions. For instance, the installation of containment systems, such as bottom liner and multi-layers capping systems, is aimed at reducing leachate seepage and water infiltration into the landfill body as well as gas migration, while eventually mitigating methane emissions through the placement of active oxidation layers (biocovers). Leachate collection and removal systems are designed to minimize water head forming on the bottom section of the landfill and consequent seepages through the liner system. Finally, gas extraction and utilization systems, allow to recover energy from landfill gas while reducing explosion and fire risks associated with methane accumulation, even though much depends on gas collection efficiency achieved in the field (range: 60-90% Spokas et al., 2006; Huitric and Kong, 2006). Hence, impacts on the surrounding environment caused by the polluting substances released from the deposited waste through liquid and gas emissions can be potentially mitigated by a proper design of technical barriers and collection/extraction systems at the landfill site. Nevertheless, the long-term performance of containment systems to limit the landfill emissions is highly uncertain and is strongly dependent on site-specific conditions such as climate, vegetative covers, containment systems, leachate quality and applied stress. Furthermore, the design and operation of leachate collection and treatment systems, of landfill gas extraction and utilization projects, as well as the assessment of appropriate methane reduction strategies (biocovers), require reliable emission forecasts for the assessment of system feasibility and to ensure environmental compliance. To this end, landfill simulation models can represent an useful supporting tool for a better design of leachate/gas collection and treatment systems and can provide valuable information for the evaluation of best options for containment systems depending on their performances under the site-specific conditions. The capability in predicting future emissions levels at a landfill site can also be improved by combining simulation models with field observations at full-scale landfills and/or with experimental studies resembling landfill conditions. Indeed, this kind of data may allow to identify the main parameters and processes governing leachate and gas generation and can provide useful information for model refinement. In view of such need, the present research study was initially addressed to develop a new landfill screening model that, based on simplified mathematical and empirical equations, provides quantitative estimation of leachate and gas production over time, taking into account for site-specific conditions, waste properties and main landfill characteristics and processes. In order to evaluate the applicability of the developed model and the accuracy of emissions forecast, several simulations on four full-scale landfills, currently in operative management stage, were carried out. The results of these case studies showed a good correspondence of leachate estimations with monthly trend observed in the field and revealed that the reliability of model predictions is strongly influenced by the quality of input data. In particular, the initial waste moisture content and the waste compression index, which are usually data not available from a standard characterisation, were identified as the key unknown parameters affecting leachate production. Furthermore, the applicability of the model to closed landfills was evaluated by simulating different alternative capping systems and by comparing the results with those returned by the Hydrological Evaluation of Landfill Performance (HELP), which is the most worldwide used model for comparative analysis of composite liner systems. Despite the simplified approach of the developed model, simulated values of infiltration and leakage rates through the analysed cover systems were in line with those of HELP. However, it should be highlighted that the developed model provides an assessment of leachate and biogas production only from a quantitative point of view. The leachate and biogas composition was indeed not included in the forecast model, as strongly linked to the type of waste that makes the prediction in a screening phase poorly representative of what could be expected in the field. Hence, for a qualitative analysis of leachate and gas emissions over time, a laboratory methodology including different type of lab-scale tests was applied to a particular waste material. Specifically, the research was focused on mechanically biologically treated (MBT) wastes which, after the introduction of the European Landfill Directive 1999/31/EC (European Commission, 1999) that imposes member states to dispose of in landfills only wastes that have been preliminary subjected to treatment, are becoming the main flow waste landfilled in new Italian facilities. However, due to the relatively recent introduction of the MBT plants within the waste management system, very few data on leachate and gas emissions from MBT waste in landfills are available and, hence, the current knowledge mainly results from laboratory studies. Nevertheless, the assessment of the leaching characteristics of MBT materials and the evaluation of how the environmental conditions may affect the heavy metals mobility are still poorly investigated in literature. To gain deeper insight on the fundamental mechanisms governing the constituents release from MBT wastes, several leaching experiments were performed on MBT samples collected from an Italian MBT plant and the experimental results were modelled to obtain information on the long-term leachate emissions. Namely, a combination of experimental leaching tests were performed on fully-characterized MBT waste samples and the effect of different parameters, mainly pH and liquid to solid ratio (L/S,) on the compounds release was investigated by combining pH static-batch test, pH dependent tests and dynamic up-flow column percolation experiments. The obtained results showed that, even though MBT wastes were characterized by relatively high heavy metals content, only a limited amount was actually soluble and thus bioavailable. Furthermore, the information provided by the different tests highlighted the existence of a strong linear correlation between the release pattern of dissolved organic carbon (DOC) and several metals (Co, Cr, Cu, Ni, V, Zn), suggesting that complexation to DOC is the leaching controlling mechanism of these elements. Thus, combining the results of batch and up-flow column percolation tests, partition coefficients between DOC and metals concentration were derived. These data, coupled with a simplified screening model for DOC release, allowed to get a very good prediction of metal release during the experiments and may provide useful indications for the evaluation of long-term emissions from this type of waste in a landfill disposal scenario. In order to complete the study on the MBT waste environmental behaviour, gas emissions from MBT waste were examined by performing different anaerobic tests. The main purpose of this study was to evaluate the potential gas generation capacity of wastes and to assess possible implications on gas generation resulting from the different environmental conditions expected in the field. To this end, anaerobic batch tests were performed at a wide range of water contents (26-43 %w/w up to 75 %w/w on wet weight) and temperatures (from 20-25 °C up to 55 °C) in order to simulate different landfill management options (dry tomb or bioreactor landfills). In nearly all test conditions, a quite long lag-phase was observed (several months) due to the inhibition effects resulting from high concentrations of volatile fatty acids (VFAs) and ammonia that highlighted a poor stability degree of the analysed material. Furthermore, experimental results showed that the initial waste water content is the key factor limiting the anaerobic biological process. Indeed, when the waste moisture was lower than 32 %w/w the methanogenic microbial activity was completely inhibited. Overall, the obtained results indicated that the operative conditions drastically affect the gas generation from MBT waste, in terms of both gas yield and generation rate. This suggests that particular caution should be paid when using the results of lab-scale tests for the evaluation of long-term behaviour expected in the field, where the boundary conditions change continuously and vary significantly depending on the climate, the landfill operative management strategies in place (e.g. leachate recirculation, waste disposal methods), the hydraulic characteristics of buried waste, the presence and type of temporary and final cover systems.

Tesis (Doctor en Ciencias Agropecuarias) -- UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2019
Normalmente se denomina a las raíces “la mitad oculta” de las plantas. Las raíces representan un importante porcentaje del carbono que ingresa y se estabiliza en el suelo. A pesar de su importancia, el conocimiento acerca de los factores que modifican su comportamiento es aún limitado. La hipótesis planteada fue que la distribución del carbono de residuos de raíz entre formas estabilizadas y mineralizadas es dirigida por la composición de la raíz y de las propiedades del suelo. El objetivo general de este trabajo fue estudiar la estabilización y mineralización de raíces de soja, maíz y sorgo en suelos con diferentes características edáficas de la región central de Argentina. Para ello, se caracterizó la mineralización de la materia orgánica del suelo (MOS) en diferentes suelos representativos de la variabilidad edáfica de la provincia de Córdoba en la región central de Argentina. Se evaluaron las relaciones existentes entre los atributos edafo-climo-topográficos y la mineralización de la MOS a corto plazo. En segundo lugar, mediante incubaciones de suelo con adición de raíces de soja, maíz y sorgo se examinó la relación de la composición de raíces y las propiedades del suelo con la mineralización de residuos de raíz a corto plazo, así como las interacciones suelo-raíz existentes. En tercer lugar, utilizando tanto incubaciones como fraccionamiento físico y químico de la MOS se evaluó el efecto de la adición de raíces sobre la distribución del C en distintas fracciones de la MOS. Por último, se utilizó un modelo de simulación (EPIC) y se predijo la mineralización de MOS y de C de raíces en las incubaciones. Los resultados mostraron que en los suelos se mineralizó entre un 2 % y un 31 % del C orgánico. La mineralización de la MOS de los suelos de la región central de Argentina fue dirigida de manera conjunta por propiedades edáficas, en especial la textura, el P y Cu extractables y la MOS. Se generaron mapas temáticos, de utilidad para diferenciar los suelos de acuerdo a su potencialidad y velocidad de mineralización del C de la MOS. Se mostró que con información de suelo y de raíz es posible predecir de manera satisfactoria la mineralización de las raíces en diferentes suelos. Se observó interacción entre el suelo y el tipo de raíz. Las raíces con más celulosa se mineralizaron más en los suelos de menor pH. El contenido de N total de los suelos se correlacionó fuertemente con la mineralización de C de raíces. Aquellas con mayor contenido de fracción soluble (sorgos) presentaron mayor mineralización de C que las con menor contenido de solubles (soja y maíz), que además mostraron una fase de retardo en los primeros días de incubación. En cuanto a la estabilización de C, la incorporación de C al suelo a partir de raíces mostró que, en los 175 días que duró el experimento, la fracción que reflejó mayores cambios cuantitativos fue la del carbono ubicado en la fracción >53 micras. Este patrón se replicó en todos los suelos con la adición de raíces de soja y maíz. Los suelos con mayor contenido de arcillas presentaron una tendencia a incrementar el C en la fracción<53 micras. La adición de raíces de soja y maíz también incrementó de manera significativa el C en ácidos fúlvicos y el C en ácidos húmicos. Los suelos tratados con raíz de sorgo mostraron en algunos suelos mayor tasa de polimerización que los residuos de soja y maíz. Este comportamiento sería compatible con la estabilización del C por procesos microbianos. La intensa mineralización ocurrida en los primeros días en los suelos con adición de raíces de sorgo aporta evidencia para esta hipótesis de estabilización biológica del C del suelo, y no sólo por provenir de estructuras recalcitrantes. La composición bioquímica de las raíces estuvo asociada a diferente estabilización y mineralización de C. Si bien EPIC subestimó el C mineralizado tanto para la MOS como para las raíces, captó de manera satisfactoria el efecto del suelo para modificar la mineralización de las raíces, por ello aportó resultados promisorios para ser utilizado en el modelado de la mineralización de C en experimentos de condiciones controladas.
The roots are usually called "the hidden half" of plants. The roots represent a significant percentage of the carbon that enters and stabilizes in the soil. Despite its importance, knowledge about the factors that modify its behavior is still limited. The hypothesis raised was that the distribution of carbon from root residues between stabilized and mineralized forms is directed by the composition of the root and soil properties. The general objective of this work was to study the stabilization and mineralization of soya, corn and sorghum roots in soils with different edaphic characteristics of the central region of Argentina. For this, the mineralization of soil organic matter (SOM) was characterized in different soils representative of the edaphic variability of the province of Córdoba, in the central region of Argentina. Existing relationships between the edafo-climate-topographic attributes. and short term SOM mineralization were evaluated. Secondly, by means of soil incubations with the addition of soy roots, corn and sorghum, the relationship of the composition of roots and the properties of the soil with the mineralization of short-term root residues was examined, as well as the soil-root interactions existing. Thirdly, using both incubations and physical and chemical fractionation of the SOM, the effect of adding roots on the distribution of C in different fractions of the SOM was evaluated. Finally, a simulation model (EPIC) was used and the mineralization of SOM and root C in the incubations was predicted with it. The results showed that between 2% and 31% of the organic soil C was mineralized. The mineralization of the SOM of the soils of the central region of Argentina was jointly directed by edaphic properties, especially the texture, the extractable P and Cu and the SOM. Thematic maps were generated, useful for differentiating soils according to their potential and speed of SOM-C mineralization. It was shown that with soil and root information it is possible to satisfactorily predict the mineralization of the roots in different soils. Interaction between soil and root type was observed. Roots with more cellulose became more mineralized in lower pH soils. The total N content of the soils was strongly correlated with the mineralization of C roots. Those with higher soluble fraction content (sorghum) had higher C mineralization than those with lower soluble content (soy and corn), which also showed a delay phase in the first days of incubation. Regarding the stabilization of C, the incorporation of C to the soil from roots showed that, in the 175 days that the experiment lasted, the fraction that reflected the greatest quantitative changes was that of carbon located in the fraction> 53 microns. This pattern was replicated in all soils with the addition of soy and corn roots. The soils with higher clays content showed a tendency to increase the C in the fraction <53 microns. The addition of soy and corn roots also significantly increased C in fulvic acids and C in humic acids. Soils treated with sorghum root showed in some soils a higher polymerization rate than soybean and corn residues. This behavior would be compatible with the stabilization of C by microbial processes. The intense mineralization that occurred in the first days in soils with the addition of sorghum roots provides evidence for this hypothesis of biological stabilization of soil C, and not only because it comes from recalcitrant structures. The biochemical composition of the roots was associated with different stabilization and mineralization of C. Although EPIC underestimated the mineralized C for both the SOM and the roots, it satisfactorily captured the effect of the soil to modify the mineralization of the roots, therefore provided promising results to be used in the modeling of C mineralization in laboratory experiments.
Fil: Koritschoner, Julius José. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentina.
Fil: Hang, Susana Beatriz. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Agropecuarias; Argentina.

24 h. + Anexo. ils.; tabls.; figuras. Contiene Referencia Bibliográfica
Se ha propuesto que el fuego, al transformar las estructuras químicas de la materia orgánica del suelo (MOS) y modificar sus interacciones con la matriz del mismo, puede generar pérdidas del C total contenido en la MOS, y que estas pérdidas serían más importantes en la materia orgánica particulada (MOP) al representar una fracción menos protegida con respecto a la materia orgánica asociada a minerales (MOAM). Por su parte, las moléculas transformadas por el calor y los residuos de combustión podrían acumularse en la MOAM, aumentando el contenido de C en esa fracción. Nos propusimos como objetivo analizar los efectos del fuego sobre la cantidad de C total de la MOS y sobre sus dos fracciones principales en áreas del Chaco Árido cordobés. Medimos la cantidad de C orgánico total (COT) y el contenido de C en la fracción fina (donde puede encontrarse la MOAM) y gruesa del suelo (donde pueden encontrarse la MOP) en parcelas que habían pasado por un evento de incendio y en áreas adyacentes que no había sido afectadas por el mismo. Al mismo tiempo, considerando la heterogeneidad espacial característica del área de estudio, dentro de cada parcela (quemadas y sin quemar), tomamos muestras de suelo bajo arbustos y en interespacios. Encontramos un aumento en el contenido de C en las parcelas quemadas en comparación a las que no fueron afectadas por el disturbio. El aumento fue consistente en el contenido de C total y el contenido en la MOAM en los interespacios de las parcelas afectadas por incendios ocurridos 1 a 4 años atrás. En parcial contradicción con nuestras hipótesis, tanto el C total como el contenido en la MOAM y en la MOP de los parches bajo arbustos no difirió entre parcelas quemadas y no quemadas. Estos resultados podrían ser evidencia de una redistribución de los recursos luego de este disturbio y de la efectiva incorporación de moléculas transformadas y residuos de combustión a la fracción fina del suelo.
Fil: Massei del Papa, Lara. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Fil: Massei del Papa, Lara. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina.

Trabajo final integrador. (Area de Consolidación Métodos Cuantitativos para la Investigación Agropecuaria)--UNC- Facultad de Ciencias Agropecuarias, 2016.
El objetivo del siguiente trabajo fue evaluar la potencialidad que posee el carbono orgánico total y el de sus fracciones como indicadores de calidad de un suelo de la región pampeana de Córdoba. El estudio se realizó en un ensayo iniciado en 1995 en la EEA INTA Manfredi sobre un Haplustol típico. Se evaluaron 4 secuencias de cultivos bajo siembra directa y un testigo definido por la situación prístina, 5 tratamientos en total, durante dos campañas agrícolas (2012/2013- 2014/2015). En cada tratamiento se determinó el contenido de carbono orgánico total (COT) y contenido de carbono orgánico particulado de las fracciones >200μm, entre 53-200 μm y <53 μm en dos profundidades, entre 0-5cm y entre 5-10cm. Para el análisis estadístico se ajustaron modelos lineales mixtos con diferente estructura de correlación del término de error, incluyendo correlaciones del tipo espacial. El modelo incluyó como efectos fijos el tratamiento, la profundidad, la campaña y sus interacciones para evaluar la respuesta en los niveles de carbono orgánico (CO). Los resultados mostraron que los contenidos de CO fueron indicadores del cambio en el uso de la tierra, denotando una pérdida del 37% entre la situación original y los sistemas en producción en todo el espesor estudiado, observado esto en el COP de las fracciones menores e intermedias. En el análisis del COT se observó un efecto positivo del cultivo de cobertura cuando el antecesor de la secuencia fue soja. El carbono de la fracción >200μm entre 5-10 cm fue la más sensible para detectar los efectos de las prácticas agrícolas en el corto plazo.

42 H. + Anexo. figuras; tabls. Contiene Referencia Bibliográfica
La materia orgánica del suelo (MOS) constituye el reservorio terrestre más importante de carbono (C) activo, y se considera uno de los más estables, por lo que es imperante preservarla, e incluso incrementarla, como una estrategia de mitigación del cambio climático. Entre los reservorios de CO (carbono orgánico) terrestre más importantes se destacan los suelos de los ecosistemas de pastizales, no sólo por su extensión a nivel mundial, sino también porque se consideran un reservorio relativamente estable. Estudios previos en los pastizales de las Sierras Grandes de Córdoba, muestran que distintas fisonomías de la vegetación difieren en la cantidad de materia muerta que aportan al suelo, pero esas diferencias no se traducen en diferencias en el contenido de CO en la MOS, al menos en los primeros 30 cm de profundidad. Asimismo, el contenido de CO de estos suelos es alto, comparados con el de otros pastizales templados. Así, se postula que estos suelos podrían estar saturados en su capacidad de retener CO en la fracción fina del suelo o materia orgánica asociada a minerales (MOAM). Para evaluar esta hipótesis, se utilizó la combinación de aproximaciones teóricas y experimentales. En primer lugar, estimamos la capacidad máxima de contener CO en la MOAM de los suelos de estos pastizales a partir de sus características texturales, utilizando diferentes modelos de estimación teórica. En segundo lugar, utilizamos manipulaciones experimentales del ingreso de materia muerta sobre suelos de la fisonomía de céspedes que se presumen saturados, respecto a suelos de la misma fisonomía que se presumen no saturados. La aplicación de aproximaciones teóricas evidenció que los suelos superficiales se encontrarían saturados, e incluso sobresaturados en su capacidad para retener CO en la fracción fina del suelo, mientras que los suelos a partir de los 5 cm de profundidad, podrían retener CO adicional en su fracción fina. Las aproximaciones experimentales, sin embargo, no mostraron evidencias consistentes de saturación, ya que ni los suelos más profundos acumularon CO en su MOAM, ni se registraron cambios en la fracción gruesa o materia orgánica particulada (MOP, la cual se asume no saturable) tanto de suelos superficiales como profundos. Es interesante destacar que tanto los suelos superficiales como profundos habrían perdido parte de su CO total, aunque no pudimos detectar de qué fracción habría provenido esta pérdida. Proponemos que para evaluar de manera más apropiada la capacidad de los suelos de retener CO, es necesario que las aproximaciones a través de modelos teóricos contemplen las condiciones biofísicas del área de estudio, mientras que las aproximaciones experimentales deberían considerar períodos de incubación de mayor duración.
Fil: Fernández Catinot, Franco Nicolás. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Cátedra de Biogeografía - Depto. Diversidad Biológica y Ecología; Argentina.
Fil: Fernández Catinot, Franco Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; Argentina.

SOMMARIO Gli incendi interessano vaste aree di superficie terrestre, più di ogni altro fattore naturale di disturbo. Essi sono un fattore ecologico primario nella formazione e nell’evoluzione degli ecosistemi forestali. Gli incendi hanno un forte impatto sulla sostanza organica del suolo, sulla sua abbondanza ma anche sulla sua composizione, che può subire profonde alterazioni. Durante la combustione hanno luogo reazioni che portano alla neo-formazione di composti aromatici, più o meno condensati, ad elevata recalcitranza. Nonostante gli studi intrapresi da tempo sul tema, ad oggi rimangono molte incertezze sui cambiamenti indotti dagli incendi sulla quantità, composizione e recalcitranza della sostanza organica del suolo. Gli obbiettivi di questa ricerca sono stati: (i) attestare l’impatto, nel brevissimo periodo, che hanno due fuochi di differente intensità sulla composizione e la quantità della sostanza organica del suolo; (ii) valutare l’applicazione complementare di tecniche spettroscopiche e termiche nello studio dei cambiamenti indotti da un incendio sulla sostanza organica del suolo; (iii) stimare, sul lungo periodo, l’effetto che ha un’elevata frequenza degli incendi sulla composizione e la permanenza della sostanza organica del suolo. Le analisi svolte in questa tesi hanno prodotto diversi dati utili, contribuendo alla comprensione dell’impatto degli incendi sulla sostanza organica del suolo. Per questo studio sono stati selezionati diversi siti forestali che, recentemente o in passato, sono stati percorsi da uno o più incendi. I primi due siti studiati sono stati Orentano (Italia) e Mount Gordon (Australia). Questi due siti sono stati paragonati per mettere in risalto l’effetto di incendi di differente intensità sulla quantità e sulla composizione della sostanza organica del suolo. I risultati sono stati analizzati cercando di trovare un indice di facile utilizzo in grado di definire sinteticamente l’intensità dell’incendio percepita al livello del suolo e il grado di deterioramento di quest’ultimo. Lo studio dei principali componenti della lettiera, come gli zuccheri e la lignina, e la composizione della sostanza organica totale rilevata con analisi all’NMR, non hanno fornito alcun parametro utile a risalire al grado di intensità dell’incendio a cui il suolo è stato soggetto. A Roccastrada, Toscana, è stato analizzato un suolo bruciato utilizzando contemporaneamente tecniche termiche e spettroscopiche contraddistinte dall’essere rapide e relativamente economiche. In questo modo è stato possibile caratterizzare efficacemente alcuni importanti cambiamenti della composizione della sostanza organica del suolo indotti dal passaggio del fuoco. Il passaggio del fuoco ha comportato una significativa riduzione della frazione organica, meno resistente alla degradazione biochimica, ed un relativo arricchimento di quella più recalcitrante. In più, il passaggio del fuoco ha portato alla formazione di composti contenenti azoto re-arrangiati in strutture relativamente resistenti alla degradazione. Infine è stata analizzata una sequenza climatica/altitudinale di suoli sull’Etna per valutare l’effetto di lungo termine degli incendi sulla composizione e la stabilità della sostanza organica del suolo. Sull’Etna, alle altitudini meno elevate, dove la frequenza degli incendi è maggiore, il tempo di residenza della frazione stabile della sostanza organica, carbone compreso, si è rivelato minore che alle quote superiori, mentre è stato rilevato un accumulo della frazione meno resistente e più facilmente degradabile. Ciononostante, in alcuni casi il carbone (macroscopico) contribuiva significativamente allo stock di carbonio totale nell’intero profilo del suolo, con tempi di permanenza stimati, con la tecnica del radiocarbonio, fino a 1400-1500 anni. Quindi un’elevata frequenza degli incendi sembra avere un “potere ringiovanente” sulla sostanza organica, rimuovendo, dalla superficie dei suoli in maniera non selettiva, parte della frazione con elevati tempi di residenza e biologicamente più recalcitrante. SUMMARY Fire affects more land surfaces than any other natural disturbance. It is a major driving factor in forest ecosystems formation and evolution. It has a strong impact on soil organic matter, primarily by changing its abundance. Also, soil organic matter composition is substantially affected by fire. During the combustion, many reactions take place, leading to the formation of thermally-condensed aromatic compounds characterised by high recalcitrance. However, there are still many uncertainties and contrasting results dealing with fire-induced changes in soil organic matter abundance, composition and recalcitrance. The aims of this study were: (i) assessing the immediate impact of two wildfires of different severity on soil organic matter composition and abundance; (ii) evaluating the complementary application of thermal and spectroscopic techniques to assess fire-induced changes to soil organic matter; (iii) estimating the long-term effect of a high fire frequency on soil organic matter composition and stability. This investigation provided useful information and contributes to the understanding of the overall impact of fire on soil organic matter. To carry out this study, we selected some forest sites that have been affected by one or more recent or past wildfires. Two sites, Orentano (Italy) and Mount Gordon (Australia), were contrasted to highlight the effect of wildfires of different severity on soil organic matter abundance and composition. The results were further analysed to find a possible reliable index of fire severity in soil, eventually useful to define the damage degree of soil quality or charring degree of necromass. Biogeochemical parameters, such as soil sugar and lignin contents and composition, as well as the black carbon spectroscopic properties, did not result useful for this purpose. At Roccastrada, Tuscany, Italy, the soil of a burnt pine forest was investigated by using a set of thermal and spectroscopic – rapid and cheap – techniques, that efficaciously characterised some important fire-induced changes in soil organic matter composition. They provided indications also on the burning temperatures occurred in soil. Fire produced a substantial reduction in the most labile organic fraction and a relative enrichment in recalcitrant organic matter. Additionally, the fire led to the formation of nitrogen-bearing compounds characterised by a fairly resistant structure. A topo-climosequence on Mt. Etna was finally analysed for estimating the long-term effect of wildfires on soil organic matter composition and stability. The residence time of the stable soil organic matter fraction – charcoal included – decreased from high to lower elevations, where fire frequency is higher. At lower elevations, labile organic matter, more easily degradable, accumulated in the mineral soil. Macroscopic charcoal fragments were present in significant amounts in the soil profile, showing radiocarbon ages up to 1400-1500 years. High fire frequency resulted to act as a powerful rejuvenating factor to soil organic matter, removing part of the very old, biologically recalcitrant organic matter from the surface horizons.