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MODELADO DE LA DINÁMICA DEL CARBONO ORGÁNICO EN SUELOS USANDO INFORMACIÓN ISOTÓPICA: APLICACIÓN EN PASTIZALES FORESTADOS Esteban G Jobbágy – Marcos G Rizzotto.

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Presentación del tema: "MODELADO DE LA DINÁMICA DEL CARBONO ORGÁNICO EN SUELOS USANDO INFORMACIÓN ISOTÓPICA: APLICACIÓN EN PASTIZALES FORESTADOS Esteban G Jobbágy – Marcos G Rizzotto."— Transcripción de la presentación:

1 MODELADO DE LA DINÁMICA DEL CARBONO ORGÁNICO EN SUELOS USANDO INFORMACIÓN ISOTÓPICA: APLICACIÓN EN PASTIZALES FORESTADOS Esteban G Jobbágy – Marcos G Rizzotto Grupo de Estudios Ambientales – Instituto de Matemática Aplicada San Luis Universidad Nacional de San Luis & CONICET Gervasio Piñeiro – Jose M. Paruelo IFEVA, Facultad de Agronomía - Universidad de Buenos Aires & CONICET Robert B Jackson Department of Biology - Duke University, North Carolina

2 El problema ecológico Suelo: 2100 Gton C Mas que atmósfera + biota componentes y dinámica? Que papel juega en el ciclo global del C? Como podemos favorecer el secuestro de C en el suelo? 750 Gton 500 Gton 2100 Gton (*) ? * jobbagy & jackson – 2000 Ecol Appl El problema metodológico Conjunto quimicamente heterogéneo Muchos procesos simultáneos Fácil medir cajas Difícil medir flujos…. Pero… experimentos naturales trazadores naturales

3 pastizales forestados de la pampa húmeda el truco del tiempo x espacio… pastizal especies C3 y C4 (mezcla 50:50) menor discriminación de 13 C forestación Eucaliptus sp. especie C3 mayor discriminación de 13 C Estudio en 4 sitios (pares de stands) 5 (pseudo)replicas por stand Suelo: 0-5-10-20-35-50-75-100 cm, mantillo y horizonte Oh (orgánico) densidad aparente [C] y [N] Carlo Erba Elemental Analyzer – [13C] y [15N] Finnigan MAT Delta Plus XL (DUKE UNIV)

4 Desafío: Conozco cambios en el stock de C (S), cómo puedo conocer ingresos (I), perdidas (P), tasas de renovación (1/k), Tras la perturbación (t0)? 3 P = S*k 4 No hay transporte vertical 5 No hay erosión 6 Cambio instantáneo en t0 y valor constante luego para I, rI y k 7 Mezcla perfecta en S 8 No hay discriminación en el suelo Stock C orgánico del suelo (S) Ingresos (I) Perdidas (P) I, P, S corresponden a 12C+13C (Kg/m2) 13C/12C de estas variables se definen como rI, rP, rS 1 prod primaria -aerea y subt- en estrato 1 -subt – en estrato >1 2 respiración

5 Una solución analítica para representar el sistema Solución 100% analítica, exacta, sin parámetros ajustables En nuestro caso, para tiempo = 0 (establecimiento) y para tiempo = X (edad al muestreo) conocemos S y S* Además conocemos rI (I*/I) Queremos averiguar I y k, y así proyectar S en otras tiempo/condiciones Para 12C dS/dt = I – k S(t) Para 13C dS*/dt = I* – k S*(t) rI=rS

6 0 20 40 60 80 100 020406080 0 20 40 60 80 100 0204060 C orgánico en suelo - Kg C / m 3 diferencias significativas p<0.05 pastizal (t=0) forestación (t=50 o 97 años) CASTELLI (50 años) GUERRERO (97 años) Profundidad (cm)

7 Aplicación del modelo Descenso de I en profundidad (en Guerrero 480, 219, 103, 42, 25 y 16 g/m3 por estrato) I es menor en Guerrero (monte de baja densidad sujeto a cosecha…) Muy bajos Ingresos respecto a los valores conocidos de producción En 0-20, I = 450-900 Kg C/Ha/año Productividad primaria neta aérea de aprox 5000 Kg C/Ha/año Biomasa raíces (<0.5 cm diámetro) 4500 Kg. C/Ha/año Tiempo de renovación mas rápido en superficie Valores similares en ambos sitios EstratoIngreso (I)t renov. (1/k) (cm)(KgC/Ha/año)(años) CastelliGuerreroCastelliGuerrero 0-5.47724010680 5-10.147109181194 10-20.276103242206 20-35.NC63NC144 35-50.NC38NC117 50-75.NC41NC236 75-100.NC

8 El problema del error (2-3 meses de trabajo…) La estimación del error por propagacion de errores y por acotacion arroja valores 2-3 ordenes de magnitud mas altos que el valor de los parámetros I y k. OJO: Medimos independientemente el carbono total (13C + 12C) y su composición (13C:12C) Se propone la búsqueda de una banda de error a partir de la aplicación del modelo a todas las trayectorias posibles entre pares de muestras individuales para la situación inicial y final (todos contra todos)

9 Conclusiones y pasos a seguir Las forestaciones mantienen o aumentan ligeramente el C del suelo Se detectan cambios isotópicos (0-20 cm en 50 años, 0-75 en 100 años) Modelo de una caja como primer paso: capaz de representar sistemas simples capaz de identificar erosión o lixiviación cuando son importantes (entre otros supuestos fallidos) En forestaciones permitió calcular ingresos y tasas de renovación Ingresos bajos en relación a productividad (<10%). explicables por herbivoría o saprofitismo? fracción lábil (1/k < 50 años) con pobre transferencia a fracciones estables? Las forestaciones no serian muy efectivas secuestrando C en el suelo Ingresos (I) Perdidas rápidas (P r) (S r) rapida (S l) lenta Perdidas lentas (P l) k1 k2 k3 transferencia Modelo de dos cajas (solución analítica disponible – sin parametros ajustables)

10 Fin! jobbagy@unsl.edu.ar rizzotto@unsl.edu.ar

11 456789 0 20 40 60 80 100 Castelli (50 years) 456789 0 20 40 60 80 100 Chascomus (48 years) 456 789 0 20 40 60 80 100 Guerrero (97 years) 456789 0 20 40 60 80 100 America (48 years) depth (cm) 15N grassland tree plantation


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