Influencia de diferentes intensidades de pastoreo, estrés hídrico y contenido de nutrientes sobre los microorganismos del suelo en Patagonia sur

Abstract

Los pastizales naturales de Patagonia Sur Argentina (Santa Cruz), son un recurso natural importante para la producción ganadera ovina. La interacción entre el pastoreo y las variaciones climáticas (principalmente la precipitación producto del cambio climático) incide sobre la productividad del ecosistema, la composición de especies y el suelo. Son escasos los antecedentes en los ecosistemas de Santa Cruz sobre los microorganismos del suelo. El objetivo general de la presente tesis fue estudiar la influencia de los diferentes usos históricos ganaderos y condiciones ambientales en ecosistemas áridos y semiáridos de Patagonia Sur sobre grupos de microorganismos asociados al suelo y a las plantas; y analizar experimentalmente aspectos particulares de los aporte de nutrientes, condiciones de sequía y frecuencias de defoliación sobre las comunidades de microorganismos del suelo. Se abordo el impacto de las cargas ganaderas contrastantes de largo plazo (moderada vs alta) en distintas áreas ecológicas de Patagonia Sur, abarcando un gradiente ambiental de precipitación, y de diferentes comunidades vegetales y características edáficas sobre los parámetros microbiológicos del suelo. Para cumplimentar con los objetivos, se abordó experimentalmente los impactos que generarían el cambio climático (sequías) y los aportes de nutrientes minerales en pastizales de la Estepa Magallánica Seca sobre las comunidades de microorganismos del suelo. Por último, se evaluó la respuesta de los hongos micorrícicos arbusculares a diferentes frecuencias de defoliación en raíces de Ritydosperma virescens. Los principales resultados muestran que los sitios con mayores precipitaciones y cobertura vegetal determinaron un aumento en los parámetros microbiológicos del suelo (carbono de la biomasa microbiana, respiración biológica del suelo y hongos totales de suelo), esto también fue confirmado en el tratamiento de riego del ensayo experimental de manipulación de la precipitación. En el caso particular del área ecológica matorral de mata negra se demostró el efecto positivo del micrositio canopeo del arbusto Mulguraea tridens (mayor materia orgánica y nutrientes) en comparación a los suelos del interparche que incrementaron los valores de los parámetros biológicos. En este sentido, también en el ensayo de fertilización en pastizales de la estepa magallánica seca se generó un efecto positivo sobre el carbono de la biomasa microbiana que dependió de los nutrientes aportados al suelo y un efecto negativo en la respiración biológica del suelo. Además, los datos de esta tesis mostraron que la colonización de hongos micorrícicos arbusculares fue intrínseca de las especies de plantas vegetales (herbáceas-subarbustos y arbustos) de cada área ecológica, determinándose que Poa dusenii, R. virescens, Festuca gracillima, Nardophillum bryoides, M. tridens fueron hospedadoras de hongos micorrícicos arbusculares, excepto Carex argentina. Las altas cargas ganaderas ovinas afectaron negativamente los parámetros microbiológicos del suelo, asociados a una disminución de la cobertura vegetal y a la pérdida de carbono del suelo. El efecto de la carga ganadera sobre la colonización de hongos micorrícicos arbusculares, dependió de la preferencia y selectividad del consumo que ejercen las ovejas sobre las especies de plantas, donde la simbiosis en las raíces de P. dusenii y R. virescens fueron negativamente afectada por las altas cargas ganaderas. Las interacciones entre las cargas ganaderas y las áreas ecológicas determinaron respuestas diferenciales sobre los microorganismos del suelo y los hongos micorrícicos arbusculares, principalmente dadas por las características de las condiciones climáticas, de vegetación y características del suelo de cada sitio. Experimentalmente se demostró que una frecuencia de defoliación con intervalos de 21 días disminuyó la colonización de hongos micorrícicos arbusculares, comparado con las plantas sometidas a una baja frecuencia de defoliación (intervalos entre cortes mayores a 50 días). Esto evidenció la importancia del tiempo de descanso y/o de recuperación, hecho que permitiría que la planta recupere tejido fotosintético y así mantener la colonización de los hongos hongos micorrícicos arbusculares en sus raíces. Esta tesis complementa la falta de información sobre estudios de microbiología del suelo en los ecosistemas Australes de la Patagonia, permitiendo conocer, analizar y caracterizar a estos ambientes desde una perspectiva de la biología del suelo. La información obtenida toma relevancia dado que las comunidades de microorganismos participan en muchos procesos y funciones del ecosistema, que a la vez repercuten en la productividad de los pastizales, y en consecuencia en la producción ganadera. Asimismo, estos parámetros biológicos del suelo podrían ser utilizados como una herramienta de bio-monitores en estos ambientes bajo sistemas de pastoreo o frente al cambio climático, ya que son sensibles a cambios físicos o químicos de suelo.

The natural grasslands of Southern Patagonia Argentina (Santa Cruz) are important for sheep production. Interactions between grazing and climatic variation (mainly rainfall resulting from climate change) influence ecosystem productivity, plant species compositions and soil. However, there was no antecedents related to soil microorganisms in ecosystems of Santa Cruz province. Therefore, the objectives of this thesis were to study the impact of long-term stocking rate (moderate vs high) in different ecological areas of Southern Patagonia, across an environmental gradient of precipitation with different plant communities and edaphic characteristics that influence soil microbiological parameters. In addition, experiments were set up to evaluate the impacts of climate change (drought) and mineral nutrients in Dry Magellanic steppe (DMS) grasslands on communities of soil microorganisms. Finally, the response of AM at different defoliation frequencies in the Ritydosperma virescens was evaluated. The main results showed that sites with higher rainfall and greater vegetation cover determined an increase in soil microbiological parameters (microbial biomass carbon-(MBC), soil biological respiration-(SBR), and total soil fungi), which also was confirmed in the irrigation treatment of the manipulated water experiment. Particularly, in the mata negra thicket ecological areas it was demonstrated the positive effect of canopy microsite of the Mulguraea tridens shrub (higher levels of organic matter and nutrients) compared to intercanopy soils that increased values of soil biological parameters. Also, in the fertilization experiment at DMS grassland there was a positive effect on MBC that depended on nutrients addition into soil and a negative effect on SBR. Furthermore, the data of this thesis showed that AM colonization was intrinsic of plant species (herbaceous-subshrubs and shrubs) in each ecological area, where roots of Poa dusenii, R. virescens, Festuca gracillima, Nardophillum bryoides, M. tridens were hosted of AM, except Carex argentina. High sheep stocking rates affected negatively the soil microbiological parameters due to a decrease in plant cover and loss of soil carbon. The effect of stocking rate on AM colonization depended on sheep preference and selectivity on the most palatable plant species, where symbiosis in roots of P. dusenii and R. virescens were the most negatively affected by high sheep stocking rates. Interactions between stocking rates and ecological areas determined differential responses on soil microorganisms and AM given by the climatic conditions, vegetation and soil characteristics of each site. Defoliation frequency with intervals of 21 days decreased AM colonization compared with plants under low defoliation frequency (cut intervals greater than 50 days). This determined the importance of recovery time that allows plants to recover photosynthetic tissue and then to maintain the colonization of AM in roots. This thesis provides information on soil microbiology in Southern Patagonia ecosystems that improves the knowledge, analyzes and characteristics of these environments from a soil biology perspective. The obtained information is considered relevant since microorganisms communities participate in many ecosystem processes and functions that in turn affect grasslands productivity, and consequently livestock production. Also, the soil biological parameters can be used as bio-monitors in these environments under grazing systems or under climate change conditions, since they are sensitive to soil physical or chemical changes.