Hydrological and productive impacts of recent land-use and land-cover changes in the semiarid Chaco: Understanding novel water excess in water scarce farmlands

Over the last decades, the rapid replacement of native forests by crops and pastures in the Argentinean semiarid Chaco plains has triggered unprecedented groundwater level raises resulting from deep drainage increases, leading to the first massive waterlogging event on records (~25,000 Ha flooded in 2015 near Bandera, one of the most cultivated clusters of the Chaco). In this paper, we link this episode to the ongoing deforestation and cropping scheme shifts through the combined analysis of remote sensing data, agricultural surveys, local farmer information and hydrologic modelling. From 2000 to 2015, the agricultural area of Bandera increased from 21% to 50%, mostly at the expense of dry forests. In this period, agriculture migrated from more intensive (i.e., double-cropping) to more water-conservative (i.e., late-summer single crops) schemes as a general strategy to reduce drought risks. These changes reduced regional evapotranspiration and increased the intensity of deep drainage in wet years. Contrasting cropping schemes displayed significant evapotranspiration differences, but all of them experienced substantial drainage losses (~100–200 mm) during the wettest year (2014/2015), suggesting that cropping adjustments have a limited capacity to halt the generation of water excesses. Nearly 50% of the cropped area in Bandera could not be sown or harvested following the groundwater recharge event of 2014/2015. In the ongoing context of shallow and rising water tables, the introduction of novel cropping schemes that include deep-rooted perennials, to promote transpirative groundwater discharge, seems crucial to avoid the recurrence of water excesses and their associated dryland salinity risk in the region.Fil: Giménez, Raúl. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Mercau, Jorge Luis. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional La Pampa-San Luis. Estación Experimental Agropecuaria San Luis. Agencia de Extensión Rural San Luis; ArgentinaFil: Bert, Federico Esteban. Universidad de Buenos Aires; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Kuppel, Sylvain. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Centre National de la Recherche Scientifique; Francia. University of Aberdeen; Reino UnidoFil: Baldi, Germán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Geología; ArgentinaFil: Houspanossian, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico Matemáticas y Naturales. Departamento de Geología; ArgentinaFil: Magliano, Patricio Nicolás. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentina. Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Química, Bioquímica y Farmacia. Departamento de Bioquímica y Ciencias Biológicas; ArgentinaFil: Jobbagy Gampel, Esteban Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentin

Sequía e inundación en la hiperllanura pampeana : una mirada desde el lote al municipio

71-77En la Región Pampeana la lluvia, y su elevada variabilidad, es la principal determinante de la producción agropecuaria (Hall et al., 1992)que motoriza la economía de muchos municipios. En los sistemas de producción pampeanos, en los que el riego es aún una práctica poco común, la escasez de lluvias resiente a la producción y propaga sus efectos en el tiempo y en la comunidad a partir de los daños económicos que genera. En el otro extremo, las lluvias excesivas desencadenan procesos de anegamiento e inundación capaces de generar daños de magnitud similar a los de la sequía. En paisajes extremadamente planos o de 'hiperllanura' (Jobbágy et al., 2008), como son los de la Pampa Deprimida e Interior, el escurrimiento lento y dificultoso lleva a que los excesos hídricos se almacenen localmente, elevando los niveles freáticos e incrementando el área ocupada por agua en las zonas más bajas del paisaje. Las inundaciones resultantes son de avance gradual y sostenido y pueden durar muchos meses, generando pérdidas productivas y daños en la infraestructura de áreas rurales y urbanas. En el Oeste Pampeano y en gran parte de la cuenca del Río Salado las fluctuaciones del nivel de la napa freática están estrechamente conectadas al balance hídrico local y con los cuerpos superficiales de agua (Aragón et al., 2010; Badano, 2010). Los excesos hídricos son almacenados localmente en lagunas o en la napa freática, que lentamente sube de nivel. Las napas cercanas a la superficie aumentan fuertemente el rendimiento de los cultivos, especialmente en años secos (Nosetto et al., 2009), representando una vía de transferencia de agua de años de exceso a años de déficit (Jobbagy et al., 2008). Sin embargo, una vez que la napa supera un umbral de cercanía a la superficie el rendimiento cae abruptamente (Nosetto et al., 2009)y, a nivel de paisaje, el área ocupada por cuerpos de agua se expande con mucha rapidez, las lagunas comienzan a coalecer y en casos extremos se disparan inundaciones regionales (Aragón et al., 2010). Como el drenaje superficial natural y/o artificial de los excedentes tiene un alcance limitado en la región (Badano, 2010), cobra gran importancia el control de la recarga para evitar llegar a ese umbral crítico en el que aumenta el riesgo de inundación. Existen evidencias de que el reemplazo de pasturas perennes por cultivos ha aumentado la recarga (Nosetto et al., 2012), especialmente cuando luego de algunos años secos se siembran campos bajos que luego, en años húmedos, quedan sin sembrar o pierden sus cultivos tempranamente. Al margen del riesgo de inundación, los productores también se beneficiarían si lograran disminuir los excedentes hídricos. Aumentar la transpiración vegetal es una de las avenidas más potentes para lograr mayor productividad del agua limitando otras vías de pérdidas del sistema (Passioura, 2006), como el drenaje profundo o la evaporación desde grandes cuerpos de agua durante una inundación. Por eso, aunque pueden existir conflictos entre distintos usos de la tierra y los intereses de los municipios, también es claro que puede haber oportunidades para un beneficio mutuo. Lograr un uso más inteligente y justo del territorio requiere del conocimiento de los beneficios y riesgos que enfrentan sus múltiples usuarios y las alternativas disponibles. Frente al rol dual del agua en la Hiperllanura Pampeana, es valioso adaptar las estrategias de uso de la tierra para minimizar riesgos y daños maximizando la producción y el desarrollo económico. Para dar este paso surge una necesidad previa que es la de comprender la percepción que distintos actores del territorio tienen respecto a estas fluctuaciones ecohidrológicas. Con ese objetivo, realizamos un taller de discusión en la localidad de América, guiados por las siguientes preguntas: ¿en qué medida difieren los efectos, productivos y económicos, de la sequía y la inundación? ¿Cómo afectan estas perturbaciones aperturbaciones a distintos productores y a todo un municipio? ¿Cuáles son sus opciones y respuestas más comunes? Este trabajo presenta los hallazgos más sobresalientes

Simulated yield advantages of extending post-flowering development at the expense of a shorter pre-flowering development in soybean

Copyright © 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.Field experiments with soybean demonstrated that the extension of photoperiod after flowering increases both the duration of the post-flowering phase and the production of seeds. These results suggest that cultivars with increased duration of the post-flowering phase could be selected to improve soybean yields. The aims of this paper were to: (a) evaluate the ability of the CROPGRO-soybean model to reproduce the experimental relationships between seed number and duration of the critical phase between first and last pod, and (b) assess the putative benefits and trade-offs of variable durations of the critical phase in a south-north transect in the Pampas of Argentina. We varied the genetic coefficients accounting for photothermal requirements and photoperiod sensitivity of soybean A5409-RG (maturity group V), reducing pre-flowering phase while maintaining time to maturity. The model produced sound estimates of crop phenology and reproduced the positive relationship between seed production and the duration of the critical period between first and last pod found in field studies. Linking the model with long-term climate records for six locations between 31 and 37°S, indicated that substantial yield gains could result from increasing the relative duration of post-flowering phases. A hypothetical cultivar with flowering time typical of cultivars of maturity group III and total cycle typical of cultivars of group V, outyielded the traditional cultivar of group V in most cases. For well-watered crops, extension of the critical period had a positive effect in yield in all seasons and locations, whereas for rainfed crops, the extension of the critical period increased yield in 95% of the simulated scenarios. The magnitude of the effect was strongly asymmetric: yield gains were up to 1 Mg ha-1 whereas losses were below 0.2 Mg ha-1. The modelled results in this paper indicate that shortening pre-flowering period without changing the duration of the whole cycle should increase yields in a broad range of latitudes and environmental conditions. © 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.Adriana G. Kantolica, Jorge L. Mercau, Gustavo A. Slafer and Víctor O. Sadrashttp://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/503308/description#descriptio

Combinacion de informacion satelital y de estaciones meteorologicas para generar mapas de temperatura de alta resolucion y cobertura completa en la provincia de San Luis

El objetivo del trabajo fue analizar la posibilidad de estimar la temperatura del aire (Ta) a partir de la temperatura de superficie (Ts) obtenida por satélite, para generar mapas de temperatura del aire de alta resolución y cobertura continua de la provincia de San Luis. La temperatura de superficie deMODIS permitio estimar la temperatura media anual en gran parte de San Luis, a un nivel de detalle de 1km2, con una precisión relativamente buena (error < ±1ºC). Sin embargo, en algunos sitios ubicados en los extremos del rango de Tsexplorado (La Tranca y El Amago) el modelo pierde precisión. Investigaciones futuras evaluaran si la incorporación de otras variables auxiliares (como la altitud, la pluviometría, el tipo y condición de vegetación, etc) a modelos deregresión múltiple permiten mejorar la precisión de las estimaciones en la totalidad del territorio.Fil: Giménez, Raúl. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Baldi, Germán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Castellanos, G.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Mercau, J. L.. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria; ArgentinaXVII Reunión Argentina de AgrometeorologíaVilla de MerloArgentinaAsociación Argentina de Agrometeorologí

Balancing agricultural and hydrologic risk in farming systems of the Chaco plains

Manuscript draftLike in other semiarid areas of the world, farming systems in semiarid Chaco tend to use water-conservative crop systems to minimize production risks associated to water stress. While this strategy aims to stabilize crop yields and farmers income, the underutilization of water resources in wet years may result in heavy deep drainage water losses which could potentially lead to the development of dryland salinity. Conversely, more intensive crop systems that consume water exhaustively present lower drainage rates but are more prone to crop failure. We employed a monthly soil water balance approach to analyze the productive and ecohydrologic effects of five different farming systems across the region (winter, spring, summer, late-summer and a winter-summer double crop system) and to assess the possibility of minimizing emerging trade-offs between them through flexible water-informed cropping sequences. Our results indicate that water stress diminishes as crop systems are delayed towards the rainy season (winter > spring > summer > late-summer), but the productively safer late-summer strategy, is the one with highest drainage rates. In most of the region, the relatively high production risk and insignificant drainage probability generally determine the convenience of conservative late-summer systems. However, in areas (or years) with higher amount and/or seasonality of rainfall, more intensive double-crop systems are necessary to minimize the likely high drainage fluxes. As rainfall is highly variable from one year to the other, the knowledge of soil water content at the onset of the season is useful to predict part of the available water offer and to asses expected production and ecohydrologic risks. In the most drainage-prone areas the implementation of flexible sequences that alternate conservative and intensive crop systems depending on soil water status, significantly reduced mean annual drainage with an acceptable increase in mean water stress index

Estimación de horas de frío para la zonificación agroclimática de frutales en la provincia de San Luis mediante información de sensores remotos

Este trabajo evalúa la factibilidad de cuantificar mediante sensoresremotos la acumulación de horas de frío durante el período de reposo (HF), unavariable crítica para la zonificación de cultivos frutales. Se encontró que unmodelo simplificado, basado en la temperatura ambiente de los 5 meses másfríos, fue un buen estimador de HF (r2=0.93). Las estimaciones basadas en datos de temperatura de superficie del satélite MODIS tuvieron una precisiónaceptable, especialmente cuando incluyeron variables complementarias como laamplitud térmica y la altitud (r2=0.80). Estos modelos permiten realizar cartasde HF de alta resolución y cobertura completa para la provincia de San Luis.Fil: Giménez, Raúl. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Baldi, Germán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Houspanossian, Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Mercau, J. L.. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria; ArgentinaFil: Castellanos, G.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Guell, S.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Nosetto, Marcelo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentina48º Jornadas Argentinas de Informática e Investigación. XI Congreso de AgroinformáticaSaltaArgentinaSociedad Argentina de Informátic

Potential for crop production increase in Argentina through closure of existing yield gaps

Favorable climate and soils for rainfed crop production, together with a relatively low population density, results in 70–90% of Argentina grain production being exported. No assessment to date has tried to estimate the potential for extra grain production for soybean, wheat and maize, which account for 78% of total harvested area, by yield gap closure on existing cropland area and its impact at a global scale. The objectives of this paper are (i) to estimate how much additional grain could be produced without expanding crop area by closing yield gaps in Argentina, (ii) to investigate how this production and yield gaps varies across regions and years, and (iii) to analyze how these inter-annual variations are related to El Niño—Southern Oscillation phenomenon (ENSO). Production increase on existing crop area was assessed for soybean, wheat and maize by quantifying the yield gap (Yg), that is, the difference between water-limited yield potential (Yw) and actual yield (Ya). A bottom-up approach was followed to estimate Yw and Yg, in which these parameters were first estimated for specific locations in major crop producing areas and subsequently up-scaled to country level based on spatial distribution of crop area and climate zones. Locally-calibrated crop simulation models were used to estimate Yw at each selected location based on long-term weather data and dominant soil types and management practices. For the analyzed period, the national level Yg represented 41% of Yw for both wheat and maize and 32% of the Yw for soybean. If farmers had closed Yg from these levels to 20% of Yw, Argentina could have increased soybean, wheat and maize production by a respective 7.4, 5.2, and 9.2 Mt, without expanding cropland area. This additional production would have represented an increase of 9%, 4%, and 9% of soybean, wheat, and maize global exports. This potential grain surplus was, however, highly variable because of the ENSO phenomenon: attainable soybean production was 12 Mt higher in favorable “El Niño” years compared with unfavorable “La Niña” years. Interestingly, Yg tended to be higher in wet years, suggesting that farmers do not take full advantage of years with favorable conditions for rainfed crop production. Regional variation in Yg was found in Argentina highlighting the usefulness of this work as a framework to target research and, ultimately, reduce gaps in areas where current yields are well below their potential.EEA BalcarceFil: Aramburu Merlos, Fernando. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Unidad Integrada. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Monzon, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Mercau, Jorge Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria San Luis; ArgentinaFil: Taboada, Miguel Angel. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Suelos; ArgentinaFil: Andrade, Fernando Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Balcarce. Unidad Integrada. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; ArgentinaFil: Hall, Antonio Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía; ArgentinaFil: Jobbagy Gampel, Esteban Gabriel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - San Luis. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi". Universidad Nacional de San Luis. Facultad de Ciencias Físico, Matemáticas y Naturales. Instituto de Matemática Aplicada de San Luis "Prof. Ezio Marchi"; ArgentinaFil: Cassman, Kenneth G. Universidad de Nebraska - Lincoln. Department of Agronomy and Horticulture; Estados UnidosFil: Grassini, Patricio. Universidad de Nebraska - Lincoln. Department of Agronomy and Horticulture; Estados Unido