Determinantes hidrológicos y edáficos de la dinámica de algunos contaminantes en una microcuenca de Pampa Ondulada bajo siembra directa

Abstract

En la Región Pampeana se observan procesos de degradación física y de erosión hídrica aún en planteos de siembra directa. Para la evaluación de estos procesos se trabajó de manera conjunta a nivel de microcuenca, lote/parche y laboratorio. Para ello, se estudió la respuesta hidrológica de una microcuenca perteneciente al arroyo “Los Ingleses” mediante la instalación de un limnígrafo en la vaguada principal de la misma lo que permitió la evaluación de los escurrimientos en función de las lluvias diarias y de las características físicas del suelo dominante, Serie Arroyo Dulce. La selección de un lote dentro de dicha microcuenca cuyo suelo correspondía taxonómicamente con la Serie mencionada, permitió el estudio del comportamiento de las propiedades hidrofísicas en dos ciclos de cultivo, mediante la realización de simulaciones de lluvia apareadas con y sin cobertura vegetal. Las variables más importantes estudiadas fueron: escurrimiento superficial, generación de sedimentos, concentración de glifosato y AMPA, densidad aparente, estabilidad estructural y frecuencia, tipo y clase de estructuras edáficas. Asociado al nivel anterior y de manera complementaria, a escala de laboratorio se replicó la metodología utilizada a campo mediante el empleo de parcelas de escurrimiento conteniendo suelo sin disturbar. En ambos niveles de trabajo, se detectó una alta variabilidad de las propiedades hidrofísicas y de frecuencia de aparición de estructuras edáficas, particularmente las laminares, tanto entre fechas como dentro de cada fecha de muestreo. A nivel de campo, la detección de glifosato y AMPA tanto en suelo como en el escurrimiento fue altamente variable, siendo la fecha el principal factor condicionante de su detección a esta escala. Las concentraciones de glifosato medidas en el escurrimiento oscilaron entre 1,6 y 10,6 µg l-1 para las parcelas con cobertura y entre 5,4 y 6,3 µg l-1para aquellas sin cobertura; mientras que AMPA no se detectó en ningún caso. En los ensayos de laboratorio, se detectaron ambas moléculas en los dos compartimentos ambientales estudiados, presentando en el escurrimiento valores promedios de glifosato y AMPA de 15,9 y 33,9 µg l-1, respectivamente, mientras que, en suelo los valores hallados fueron de 86752,6 y 2756,4 µg kg-1, respectivamente. La frecuencia de aparición de los diferentes tipos de estructuras edáficas de origen antrópico, principalmente la estructura laminar fue muy variable dentro del estrato superior del horizonte A y en general, fue el principal condicionante de la variabilidad registrada en las propiedades hidrofísicas. Mediante análisis micromorfométricos se comprobó que cada uno de los tipos de estructuras encontrados posee arquitecturas de poros diferentes. Asociado a esto, la incubación de las mismas con aplicación previa de glifosato, permitió detectar el aporte diferencial de cada una de ellas a la transformación de glifosato a su metabolito principal AMPA. Esta Tesis destaca la importancia de estudiar la interacción entre la erosión hídrica y la degradación física y la problemática de la contaminación con agroquímicos en el área bajo estudio empleando diferentes niveles de percepción: microcuenca, lote/parche y laboratorio llegando hasta el nivel de agregados edáficos. Dicha visión integral puso de relieve la incidencia de la condición estructural del suelo y permitió generar conocimientos y establecer nuevos interrogantes acerca de la variabilidad espacial y temporal de los flujos y transformaciones que sufren algunos contaminantes de importancia agronómica y ambiental en la región estudiada.

In the Pampas Region, physical degradation and water erosion processes were observed even in no tillage schemes. These processes were assessed at the microbasin, plot and laboratory levels. The hydrological response of a microbasin belonging to the stream "Los Ingleses" was studied through the installation of a water stage recorder, at the main course, which allowed the runoff evaluation based on daily rainfall and on the physical characteristics of the dominant soil in the microbasin (Arroyo Dulce Series). The selection of a representative site within the microbasin, allowed the study of the behavior of hydrophysical properties, in two cultivation cycles, by means of paired rain simulations with and without vegetation cover. The most important variables studied were: surface runoff, sediment generation, glyphosate and AMPA concentration, bulk density, structural stability and frequency, type and class of edaphic structures. Associated with the previous level and in a complementary way, on a laboratory scale, the methodology used in the field was replicated by using plots with undisturbed soil. In both work levels, a high variability of the hydrophysical properties and the frequency of appearance of edaphic structures, particularly the platy ones, was detected, both between dates and within each sampling date. At the field level, the detection of glyphosate and AMPA both in soil and in runoff was highly variable, with date being the main determining factor for its detection at this scale. The values obtained for glyphosate concentration in the runoff ranged between 1,6 and 10,6 μg l-1 for the plots with coverage and between 5,4 and 6,3 μg l-1 for those without coverage; while AMPA was not detected in any case. In laboratory tests, both molecules were detected in both the environmental compartments studied, with mean values for glyphosate and AMPA in runoff of 15,9 and 33,9 μg l-1 respectively, while in the soil values for both molecules were 86752,6 and 2756,4 μg kg-1, respectively. The presence frequency of the different types of edaphic structures of anthropic origin, mainly the platy structures were highly variable within the upper or superficial stratum of the A horizon and, in general, was the main determining factor of the variability registered in the hydrophysical properties. Through micromorphometric analysis, it was verified that each of the types of structures found had different pore architectures. Furthermore, the incubation of these structures with previous application of glyphosate, allowed the observation of the differential contribution of each one of them to the degradation of glyphosate to its main metabolite AMPA. This Thesis highlights the importance of studying the interaction between water erosion and physical degradation and contamination with agrochemicals in the area under study using different levels of perception: micro-basin, plot and laboratory to soil aggregates level. This comprehensive vision highlighted the incidence of the structural condition of the soil and allowed knowledge development and establishing new questions about the spatial and temporal variability of the flows and transformations suffered by some pollutants of agronomic and environmental importance in the studied region.