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El papel de los sistemas pastoriles en la regulación hidrológica de la llanura chaco-pampenana Esteban Jobbágy & Grupo de Estudios Ambientales German Baldi, Marcelo Nosetto, Javier Houspanossian, Sylvain Kuppel, Carla Rueda, Silvina Ballesteros, Roxana Aragon, Raul Gimenez, Jorge Mercau, Francisco Murray, Patricio Magliano, Victoria Marchesini, Celina Santoni

El papel de los sistemas pastoriles en la regulación

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El papel de los sistemas pastoriles en la regulación hidrológica de la llanura chaco-pampenana

Esteban Jobbágy & Grupo de Estudios Ambientales German Baldi, Marcelo Nosetto, Javier Houspanossian, Sylvain Kuppel, Carla Rueda, Silvina Ballesteros, Roxana Aragon, Raul Gimenez, Jorge Mercau, Francisco Murray, Patricio Magliano, Victoria Marchesini, Celina Santoni

-- Contexto -- Pampa -- Chaco -- Conclusión

La vegetación es un fuerte determinante de la hidrología, especialmente en llanuras muy planas.

El retroceso de sistemas pastoriles (Pampa) y su transformación (Chaco) son una fuerza de cambio hidrológico

1. Hiperllanura excesos hídricos – problema de largo plazo ahorrar agua no es la mejor opción (huella hídrica…) 2. Agriculturización progresiva retracción ganadera en la Pampa vegetación natural -> rotación -> agricultura contínua transformación ganadera en el Chaco vegetación natural -> pasturas -> cultivos anuales 3. Extensificación / Simplificación hacia mínimos costos y estructura, máxima escala plazos cortos – menor diversidad -Ganadería “acorralada”

hiperllanuras (regional slope < 0.1 % - based on Space Shuttle DEM, 8km2 kernel)

Jobbágy et al 2008 – Ecología Austral

water balance (ppt:pet)

arid <0.3

semiarid 0.3-0.7

subhumid 0.7-1.1

humid >1.1

A Chaco + Pampa

B Llanos

C Mississippi + Atlantic

D Central Canada

E Eastern Europe

F West Siberia

G NE China

H Indo-Ganges

I Sahel

J Kalahari-Zambezi

K East Australia

napa

drenaje descarga (evaporitva)

hiperllanura

napa

evapotranspiración precipitación

descarga (líquida)

drenaje

deposición

lixiviación

evacuación

met. resp.

libro de texto

acumulación

Hidrología ↔ Vegetación Vegetación ↙ Hidrología

Precio internacional del grano -> Cargas fiscales al grano <- Precio insumos <- Expansión alquiler -> Concentración ->? Simplificación ->? Inundación <-

Trabas a exportación carne/leche -> Pérdida de infraestructura ganadera -> Sequías ->

Chaco árido

Chaco húmedo

-- Contexto -- Pampa -- Chaco -- Conclusiones

-4.0

-3.0

-2.0

-1.0

0.0

(m)

0

5

10

15

20

25

30

19

80

19

81

19

82

19

83

19

84

19

85

19

86

19

87

19

88

19

89

19

90

19

91

19

92

19

93

19

94

19

95

19

96

19

97

19

98

19

99

20

00

20

01

20

02

20

03

20

04

20

05

20

06

20

07

20

08

20

09

20

10

(%)

nivel freatico area inundada

1996 – 2001 (+20% lluvia) + 500 mm napas + 300 mm lagunas + 800 mm TOTAL

Aragón et al 2010 – Ecohydrology

Kuppel et al. 2015 - WRR

y = -0,1708x + 346,94R² = 0,8263

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

16000,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020Precipitaciones (m

m)

Prof

undi

dad

de n

apa

freá

tica

(m)

NF

pp0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020

Pro

po

rció

n d

e c

ult

ivo

s ag

rico

las

a

b

SIEMBRA DIRECTA

SOJA RR

MERMA

SUP.

TRIGO

SOJA

Marcos Juarez Betram & Chiacchiera 2013. Reporte INTA

Con napas superficiales aparece el “tipo II” de inundación Dura mucho tiempo Vehiculiza sales

Tipo I: exceso de infiltración Tipo II: exceso de saturación

Profundidad freática en sitios pareados (9 pares cultivo-pastura)

En todos los sitios --> más profundo en pasturas (20 cm en promedio)

cultivo

pastura

Trenque Lauquen

Nosetto et al. 2015 – Ag Wat Management

1.60

1.70

1.80

1.90

2.00

0 500 1000 1500

Pro

fun

did

ad

fre

ática (m

)Distancia (m)

cultivo

cultivo

pastura pastura

3.8

3.9

4

4.1

4.2

0 100 200 300 400 500 600

Pro

fun

did

ad

fre

ática (m

)

Distancia(m)

cultivo

cultivo

pastura

Profundidad freática en transectas

Nosetto et al. 2015 – Ag Wat Management

20/06/2011 20/10/2011 20/02/2012 20/06/2012 20/10/2012 20/02/2013

0

20

40

60

80

100

120

140

Da

ily ra

infa

ll (m

m)

Llu

via

dia

ria

(mm

)

0

5

10

15

20

25

30

35

402.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Are

a in

un

da

da (

%)

Pro

fun

did

ad

fre

ática (m

)

Dinámica del nivel freático (efectos sobre la recarga)

pastura

cultivo

Nosetto et al. 2015 – Ag Wat Management

tambo

Agricultura de granos

pastura

cultivo simple cultivo doble

tambo

cultivo simple

cultivo doble

Niv

el d

e n

apa

(m)

Nosetto et al. 2015 – Ag Wat Management

Betram & Chiacchiera - INTA Marcos Juarez

alfalfa

evaporacion superficial (“tanque”)

evaporacion de suelo (Egw)

evaporacion de suelo (Egw)

transpiracion (Tgw)

0

2

4

6

0 1 2 3 4

ETgw

(m

m/d

)

Profundidad de napa (m)

Jobbagy et al. 2009 – EOS

MODELO UPFLOW transporte capilar

y anegamiento

Raes et al. 2003 – Plant and Soil

napa

drenaje descarga (evaporitva)

transpiracion (Tgw)

0

2

4

6

0 1 2 3 4 5 6

mayor

menor

0 2

área foliar Tg

w (

mm

/d)

0

2

4

6

0 1 2 3 4 5 6

menor

tolerancia salinidad

0

2

4

6

0 1 2 3 4 5 6

mas profundo

raíces

Tgw

(m

m/d

)

0

2

4

6

0 1 2 3 4 5 6

absoluta

mayor

tolerancia anegamiento

Tgw

(m

m/d

)

Fre

cue

nci

a (d

ías

/10

0 a

ño

s)

Profundidad de napa (m)

Agricultura (maiz-trigo-soja)

Pastura de alfalfa

200

400

600

800

1000

1400

1200

-1 0 2 3 4 5 6 7 8 1

Pastizal

raíces tolerancia ET anegamiento

2 m NO 850 mm

5 m NO 1100 mm

3 m SI 950 mm

MODELO “VEG-NAP” SW de Córdoba clima 1908-2008 +20% PPT agua freática NO salina

Contreras et al. AGU 2008

ECOSISTEMA

HIDROLOGIA

SIMULACION

Bertram & Chiacchiera - INTA Marcos Juarez

ventaja x tolerancia a frio y anegamiento

ventaja x tolerancia a anegamiento

alfalfa

grama rhodes

agropiro… napa salada no sirve…

Bertram & Chiacchiera - INTA Marcos Juarez

NO BA + S Santa Fe

Garcia et al – MS envíado a J Hydrology

Mercau et al. 2014 – Agronomía y Ambiente

PAMPA El aumento de inundaciones y anegamientos y su impacto, favorecidos por el abandono de sistemas pastoriles 3 atributos clave de la vegetación 1. Estacionalidad/intensidad de la demanda de agua 2. Profundidad de raíces 3. Tolerancia a anegamiento/salinidad El agua conecta el paisaje Una fracción del paisaje puede generar beneficios/perjuicios a otra Difícil balance y acuerdo entre actores del territorio Debemos revisar los nichos para NUEVOS sistemas pastoriles Ambientes extremos (bajos –tolerancia aneg/sal!, lomas muy arenosas –raíz!) Adiós rotación con pasturas, Hola pasturas oportunistas/adaptativas Oferta de forraje espacial/temporalmente fragmentada ¿transporte hacia el animal? Relación volátil de quien produce con la tierra ¿Hacia alquiler forrajero?

-- Contexto -- Pampa -- Chaco -- Conclusiones

Rueda et al. 2013 – Ecología Austral Houspanossian et al. – en preparación

GW

PET >> ET = PPT

salts

ET < PPT

salts

GW

Cultivo (primeras décadas) Monte

ET < PPT ET > PPT

Cultivo (estado avanzado)

Australian Dryland Salting

Australia, Sahel, High Plains, Chaco Australia, Sahel, High Plains, Chaco Australia, Sahel…. (Chaco ?)

lajitas

bandera

filadelfia

Santoni et al. 2010 – WRR Jayawickreme et al. 2011 – Ecological Applications

Contreras et al. 2012 – Ecohydrology Amdan et al. 2014 – WRR

Gimenez et al. in preparation

Lluvia (mm/yr)

Prof freat (m)

stock natural de Cl (kg/m

2)

Recarga bajo cultivo (mm/yr)

San Luis 600 > 20 0.2-9 Kg/m2 5 to 20

Filadelfia 800 > 10 > 10 Kg/m2 ?

Lajitas 850 > 20 6-13 Kg/m2 30 to 50

Bandera 950 > 8 10-12 Kg/m2 30 to 50

Lajitas

san luis

100-200 m

monte

agricultura

Bandera Gimenez et al. in preparation

Giménez et al. en preparación

-8

-6

-4

-2

0

-100

-80

-60

-40

-20

0

Monte

Agricultura

1-sep 1-nov 1-ene 1-mar 1-may 1-jul

La Nutria

Lluvia (mm.d-1

)

Monte (borde)

Pastura

Date

Niv

el fr

tic

o (

m) L

luvia

(mm

.d-1)

Giménez et al. en preparación

filadelfia

CHACO La deforestación agrícola dispara el ascenso freático y moviliza el gran stock de sales existente. Existen condiciones para anegamiento y salinización de gran escala. Las pasturas tienen un impacto mucho menor que los cultivos anuales No está claro como responderán al ascensos de napas y sales Debemos revisar los nichos para NUEVOS sistemas pastoriles Las pasturas como destino final y no como “parada” previa a la agricultura Agricultura subsidiaria de la ganadería (+maíz!) Raíces profundas de “rescate” de agua en rotación con cultivos Oportunidad en tierras degradadas Tolerancia a la salinidad será cada vez más importante Fijación de nitrógeno con el paso del tiempo y el abandono de soja

¿Estamos listos para recibir la “expansión ganadera 2.0”? Volcar grano al animal

Habilitar nuevos nichos pastoriles

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

-0.2

5

0.2

5

0.7

5

1.2

5

1.7

5

2.2

5

2.7

5

3.2

5

3.7

5

4.2

5

4.7

5

Nº d

e d

ías

profundidad freática (m)

pasturas doble cultivo

cultivo ver.

Modelado Hidrológico (Dinámica freática)

> 152 143 125 107 89 71 53 35 17 < 8

Maiz 2005-2006 (qq/Ha)

0 20 40 60 80

100 120 140

0 1 2 3 4 5 6 7

profundidad (m)

Ren

dim

ien

to (

qq

/Ha)

V. Mackenna CBA

0

20

40

60

80

100

Pastizal Rodal

% C

ob

ertu

ra b

asal

Especies C4

Especies C3

0

20

40

60

80

100

Pastizal Rodal

% C

ob

ertu

ra b

asal

S Desnudo

Broza

C herbácea

b a

Clavijo et al. 2005 – Rangeland Ecology & Management

Biomasa acumulada Sitio A

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

NF F NF F NF F NF F

Verano Otoño Invierno Primavera

Kg

./h

a.

Senescente

Verde

**’ *’

Biomasa acumulada Sitio B

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

NF F NF F NF F NF F

Verano Otoño Invierno Primavera

kg

/ha

*** **’*’ *’

Biomasa acumulada Sitio A

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

NF F NF F NF F NF F

Verano Otoño Invierno Primavera

Kg

./h

a.

Senescente

Verde

**’ *’

Biomasa acumulada Sitio A

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

NF F NF F NF F NF F

Verano Otoño Invierno Primavera

Kg

./h

a.

Senescente

Verde

*

Biomasa acumulada Sitio A

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

NF F NF F NF F NF F

Verano Otoño Invierno Primavera

Kg

./h

a.

Senescente

Verde

**’ *’

Biomasa acumulada Sitio B

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

NF F NF F NF F NF F

Verano Otoño Invierno Primavera

kg

/ha

*** **’*’ *’

Biomasa acumulada Sitio B

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

NF F NF F NF F NF F

Verano Otoño Invierno Primavera

kg

/ha

*** *

Biomasa acumulada Sitio B

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

NF F NF F NF F NF F

Verano Otoño Invierno Primavera

kg

/ha

*** **’*’ *’

Nordenstahl et al. 2012 – Agroforestry Systems

Castelli BA

Deteccion de agua usando albedo —> MODIS (500x500m, 8 days)

Cobertura de agua regional 2000-2013

Area Inundada (%)

MODIS

Stock de agua total (mm) GRACE (Swenson et al., 2006; Landerer et al., 2012)

Anomalía de Lluvias (mm) TRMM (Kummerow et al., 1998)

Pampa Interior Pampa Deprimida