INFLUENCIA DE LA VARIABILIDAD DE TEMPERATURA Y ...

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Vol 39 No2 (2014) 21− 36

INFLUENCIA DE LA VARIABILIDAD DE TEMPERATURA Y PRECIPITACIÓNEN LA SITUACIÓN HÍDRICA DEL SUELO, EN LA REGIÓN ORIENTAL DE

SECANO DE LA ARGENTINA

Vanesa C. Pántano1,2, Liliana B. Spescha3, Olga C. Penalba1, Guillermo M. Murphy3

1Departamento de Ciencias de la Atmósfera y los Océanos, FCEN, UBA, Buenos Aires, Argentina.2Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, Buenos Aires, Argentina.

3Cátedra de Climatología y Fenología Agrícolas, FAUBA, Buenos Aires, Argentina.

(Manuscrito recibido el 3 de julio de 2013, en su versión final el 12 de noviembre de 2013)

RESUMENLa interacción entre el suelo y la atmósfera contribuye en gran medida ala caracterización del sistema climático. En particular, la precipitación y latemperatura constituyen variables principales en la determinación de la situaciónhídrica del suelo. En este trabajo se analizó la respuesta hídrica del suelo frentea la variabilidad de la Precipitación acumulada mensual y la EvapotranspiraciónPotencial mensual en la región oriental de secano de la Argentina. Si bien el aumentode las lluvias observado en los últimos años favorecería a los cultivos de verano(por una mayor entrada de agua al sistema), el desbalance entre la Precipitacióny la Evapotranspiración Potencial da evidencia de que esta situación no permitesatisfacer la totalidad de sus requerimientos. A su vez, la mayor variabilidad, quese observa durante el semestre cálido y hasta el mes de abril, pone de manifiesto lavulnerabilidad en la planificación agrícola para esos meses.Las condiciones de exceso hídrico predominan al este en el semestre frío(abril-septiembre) y las condiciones de déficit hídrico al oeste en el semestre cálido(octubre-marzo). La zona de transición se caracteriza por una alta estacionalidad,con un comportamiento similar a la zona oriental en los meses cálidos y a laoccidental en los meses fríos, en cuanto a la variabilidad de los excesos hídricos.La diversidad de factores que afectan la disponibilidad hídrica, y la variabilidad decada uno de ellos, determinan la complejidad del sistema suelo-atmósfera, en el cualla precipitación es el aporte más importante de agua al suelo.Palabras clave: situación hídrica (SH)- variabilidad climática-región de secano

INFLUENCE OF TEMPERATURE AND PRECIPITATION VARIABILITY OVERTHE HYCRIC CONDITION OF THE SOIL, IN EASTERN RAINFED REGION OF

ARGENTINA

ABSTRACTThe interaction between the soil and the atmosphere greatly contributes tothe climate system characterization. In particular, rainfall and temperature aremajor variables in determining the hydric condition (SH) of the soil. In thiswork we analyzed the hydric response of soil to the variability of the Monthly

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V. C. Pántano y coautores

Accumulated Precipitation and Potential Evapotranspiration in eastern rainfedregion of Argentina.While the increase in rainfall observed in recent years favor summer crops (forgreater input of water in the system), the imbalance between Precipitation andPotential Evapotranspiration gives evidence that this situation can not satisfy alltheir requirements. In addition, the greater variability observed during the warmsemester until April, highlights the vulnerability in agricultural planning for thosemonths.Excess hydric conditions predominate eastward during the cold semester (April-September) and deficit hydric conditions predominate westward during the warmsemester (October-March). The transition zone is characterized by high seasonality,with similar behavior as eastern during warm months and western during coldmonths, in terms of excess variability. The variety of factors affecting wateravailability and their variability, determine the complexity of the soil-atmospheresystem, in which precipitation is the most important contribution to the water insoil.Keywords: hydric condition (SH) – climate variability- rainfed region

1. INTRODUCCIÓN

Los diversos componentes del sistema climáticose caracterizan, entre otros factores, por lainteracción que se desarrolla entre ellos. Enparticular, la precipitación y la temperaturaconstituyen factores fundamentales en ladeterminación de la humedad del suelo. Larespuesta del suelo frente a estas variablesatmosféricas condiciona el rendimiento de loscultivos. Consecuentemente, el conocimiento deesta dependencia es particularmente necesarioen una producción agrícola sin riego quecomprende la región pampeana y alrededores.

La precipitación condiciona a la humedaddel suelo en forma directa y ésta completael mecanismo de “feedback” a través de laevapotranspiración (Dirmeyer y otros, 2009).Una forma de analizar este mecanismo esevaluando las necesidades hídricas de los cultivosa partir del balance hídrico, que integra tanto lascondiciones climáticas como las característicasdel suelo.

Como se mencionó, una de las variables que másinfluyen en esta interacción es la precipitación:su distribución, variabilidad, cambios y eventos

extremos. A partir de la década del 70 diversosestudios científicos observaron aumentos en lostotales de precipitación anual y estacional endistintas regiones de la Argentina. Entre lasinvestigaciones más recientes se puede citara Minetti y otros (2003); Liebmann y otros(2004); Penalba y Vargas (2004), Boulanger yotros (2005); Magrin y otros (2005) y Penalbay Robledo (2010). En suelos propicios paralos cultivos, este aumento de precipitaciónfavoreció el desplazamiento de la fronteraagrícola, facilitando la difusión de los principalescultivos hacia el área marginal occidental másseca. Por su parte, Murphy (2010) explica queeste cambio dio lugar al desarrollo de tecnologíae instrumentos que aseguren la sustentabilidaddel sistema. Asimismo, Spescha y otros (2009)destacan la rápida y efectiva adaptacióntecnológica autónoma que se produjo y suimpacto positivo sobre las economías regionalesde la zona semiárida del país. Esta adaptaciónimplica un cambio en el uso del suelo que influyedirectamente sobre la humedad disponible en elmismo y, por lo tanto, sobre el balance hídricodel suelo.

Otro elemento climático fundamental parala determinación de la humedad en elsuelo es la temperatura, cuyo efecto se

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evidencia principalmente a través de laevapotranspiración. Rusticucci y Barrucand(2004) analizan las tendencias de temperaturamáxima y mínima en el periodo 1959-1998y encuentran, principalmente en verano, unadisminución en la amplitud térmica en la regiónoriental del país en las últimas décadas.

Para llevar a cabo el estudio de la humedaddel suelo, se debe considerar un sistemaintegrado conformado por la atmósfera, elsuelo y su cobertura vegetal (pradera o, enlos procesos productivos agrarios, los cultivos).El subsistema suelo presenta su complejidaden los diversos factores que lo caracterizan.En primer lugar, la distribución del agua enél no es homogénea debido a las diferenciasde velocidad de infiltración; el crecimientodesparejo de las plantas y la distribución delas raíces; las variaciones en la estructura delsuelo, contenido de materia orgánica y texturade los distintos horizontes; entre otros (Ratto,2000). Algunas características del suelo, comosu capacidad de retención, se pueden sintetizara través de constantes hidrológicas. Forte Lay ySpescha (2001) obtienen la capacidad de campoefectiva a partir de mediciones disponibles delCentro de Investigaciones Biometeorológicas,estimaciones de modelo realizadas por Falascay otros (1998) y de INTA. Por otro lado, laprofundidad, el desarrollo y la capacidad deabsorción de las raíces dependen, entre otrosfactores, de las condiciones hídricas del suelo yla necesidad de agua de la planta. Cuando elsuelo se seca por debajo del contenido óptimode humedad, es sustancial la velocidad conque las raíces pueden crecer y alcanzar nuevasreservas de agua (Planchuelo-Ravelo, 1988).En cuanto a la transpiración de la planta,diversas variables meteorológicas influyen sobrela misma: radiación solar; temperatura del aire,humedad relativa, viento, temperatura del suelo,etc.(Planchuelo-Ravelo, 1988).

Se han desarrollado y perfeccionadonumerosas metodologías para la estimaciónde la evapotranspiración potencial (EP),debido a la dificultad en la medición de la

evapotranspiración. Entre las más conocidasy aceptadas se encuentran la metodología dePenman (1948) y Thornthwaite (1948). Laprimera de ellas es fuertemente recomendada enescala diaria para alguna región puntual, dondela cantidad y tipo de variables involucradas ensu cálculo sean medidas (Monteith, 1965). Porsu parte, la simplicidad de la metodología deThornthwaite (1948) permite aplicarla en unárea de mayor extensión a escala mensual ypuede ser mejorada utilizando la temperaturaefectiva (Camargo y otros, 1999), en lugar dela temperatura media mensual. Al compararlacon la metodología de Penman, Murphy yotros (2002) destacan que esta modificaciónrepresenta mejor el efecto de elevados y bajosdéficit de saturación, propios de los climasáridos y muy húmedos.

Por otro lado, Thornthwaite y Mather (1957)han propuesto una metodología para estudiarlos diversos componentes del balance hídrico delsuelo en escala diaria y mensual, basándose en lainteracción entre EP estimada y la precipitación.Con los años, algunos autores comenzaron atrabajar con el Balance Hidrológico Seriado oMensual Consecutivo que permite conocer lascaracterísticas de la distribución y variabilidaddel balance hídrico, mes a mes, a lo largode los años. En Argentina, Vargas y Levinsky(1976) y Pascale y Damario (1977) han sidoprecursores en la exposición y aplicación deesta metodología sobre distintas regiones delpaís. Más recientemente, Pascale y Damario(2004) presentan una climatología en la regiónde producción agrícola de secano. Sin embargo,escasos trabajos analizan la respuesta de loscomponentes del balance hídrico frente a lavariabilidad temporal y espacial de las variablesde entrada: precipitación y evapotranspiración.

Asimismo, el rendimiento de los cultivosdepende fuertemente de las condicionesclimáticas en aquellas regiones donde se lleva acabo una agricultura de secano. Es por ello quesurge la necesidad de comprender la influenciadel clima y su variabilidad sobre el suelo, a finde utilizar la información para un uso racional

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del recurso hídrico en el sistema productivoagropecuario.

A partir de lo expuesto, el objetivo deeste trabajo es analizar la variabilidad de laevapotranspiración potencial y la precipitación,y la respuesta de la situación hídrica a dichavariabilidad en la región oriental de producciónagrícola de secano de Argentina.

2. DATOS Y MÉTODOS

La zona de estudio de este trabajo constituyela región oriental húmeda y semihúmedade producción agrícola de secano de laArgentina. La misma comprende la totalidadde las provincias de Buenos Aires, SantaFe, Corrientes, Entre Ríos y Misiones y,parcialmente, a las provincias de Córdoba,Santiago del Estero, Chaco y Formosa (Burgos,1970). Para dar un marco regional al análisisse incorporaron estaciones de las provincias deLa Pampa y San Luis. Para llevar a caboeste estudio se utilizaron datos diarios detemperatura máxima, temperatura mínima yprecipitación de 32 estaciones ubicadas en laregión de estudio para el período 1970-2006.Esta información fue provista por el ServicioMeteorológico Nacional y el Instituto Nacionalde Tecnología Agropecuaria y consistida enel marco del proyecto CLARIS LPB (“AEurope-South America Network for ClimateChange Assessment and Impact Studies in LaPlata Basin”), en el trabajo de construcciónde una base de datos (Penalba y otros, 2013).En primer lugar, los datos diarios fueronprocesados para ser incorporados como variablesde entrada del modelo, como se especifica acontinuación. A partir de los valores diariosde temperaturas máximas (Tmax) y mínimas(Tmin) se estimaron los valores de temperaturaefectiva (Tef) diaria según la siguiente ecuación(Camargo y otros, 1999):

Tef(t) = 0,36 (3 · Tmax(t)− Tmin(t)) (1)

Para llevar a cabo un análisis regional delas disponibilidades hídricas a escala mensual,se calcularon los valores de Temperatura

efectiva media mensual y precipitación mensualacumulada (P) y se estimaron los valores deevapotranspiración potencial mensual (EP) porel método de Thornthwaite (1948) con lasmodificaciones de Camargo y otros (1999).

Debido a que el contenido máximo de agua quepuede retener el suelo, sintetizado a través de lacapacidad de campo, depende de cada tipo desuelo, se incorporaron los valores de capacidadde campo efectiva (CC) del trabajo de Forte Layy Spescha (2001). Con el objetivo de permitircomparaciones entre distintas estaciones seasumen condiciones constantes del suelo en cadaestación, con una cobertura de pradera en todala región.

A partir de la precipitación mensual acumulada,la evapotranspiración potencial mensual yla capacidad de campo efectiva, se calculóel Balance Hidrológico Mensual Seriado (oConsecutivo). En términos generales, estebalance evalúa el flujo de agua entrantepor precipitación y de agua saliente porevapotranspiración y excesos. La metodologíautilizada fue la propuesta por Thornthwaitey Mather (1957) y Pascale y Damario(1977); obteniendo como componentes de salidadel modelo: evapotranspiración real (ETR),almacenaje (ALMA), exceso (EXC) y déficit(DEF).

Para cada mes, las variables de entradacondicionan los valores de ALMA y ETR.Debido a que tanto el exceso como el déficitdependen de estas variables, la interacción entrela P y la EP está condicionando indirectamentelos valores de dichas componentes.

Aquellos meses en los que la EP supera a la P,el cultivo puede sufrir un estrés hídrico que secomputa como déficit a partir de la diferenciaentre la EP y la ETR. Mientras que en los mesesen los que la P supera a la EP, el excedente dalugar a condiciones de exceso si la incorporaciónde agua en el suelo es tal que el ALMA alcanzala capacidad de campo. En el mismo caso, si elALMA no alcanza la capacidad de campo, se

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denomina condición de equilibrio y representala condición hídrica óptima para el crecimientonormal del cultivo (Pascale y Damario, 1977).Sintetizando:

1- EXCESO (EXC) cuando P(t)–EP(t)>0 &P(t)–EP(t)+ALMA(t-1)>CC2- EQUILIBRIO (EQ) cuando P(t)–EP(t)>0 &P(t)–EP(t)+ALMA(t-1)<CC3- DÉFICIT (DEF) cuando P(t)–EP(t)<0 &ETR-EP<0

donde t y t-1 son el mes de análisis yel mes previo respectivamente. A partir deestas componentes se estimó la situaciónhídrica (SH=exceso – déficit) para cada mesconstituyendo una de las variables principalesde análisis en este trabajo (ver Anexo). LaSH integra en una sola variable la condiciónde exceso (SH>0), déficit (SH<0) o equilibriohídrico (SH=0). De acuerdo a las ecuacionescorrespondientes a cada condición (detalladasen el Anexo), la SH guarda determinadasrelaciones con la interacción entre la P y la EP,condicionada por el ALMA y la capacidad decampo (CC) del suelo correspondiente:

Para la condición de exceso, la metodologíapropone una relación lineal entre la SH y P-EP:

SH(t) = P (t)−EP (t)+ALMA(t−1)−CC (2)

En condición de equilibrio: SH(t) = 0, el ALMAno alcanza la capacidad de campo, sin embargola provisión hídrica es tal que el cultivo no sufreestrés hídrico.

Mientras que para las condiciones que dan lugara déficit hídricos, la relación está dada por lasiguiente ecuación:

SH(t) = P (t)−EP (t)+|ALMA(t)−ALMA(t−1)|(3)

donde ALMA se estima según la siguienteecuación (Forte Lay y Burgos, 1983):

ALMA(t) = ALMA(t− 1)eP (t)−EP (t)

CC (4)

A partir de las ecuaciones (2), (3) y (4), larelación entre la SH y la diferencia P-EP es lineal

y exponencial; de manera que la SH dependede P-EP de meses anteriores, a través de sudependencia con el almacenaje del mes previo.

Finalmente, con el fin de elegir un métodode interpolación espacial, se aplicaron ycompararon distintas metodologías: DistanciaInversa, Kriging, Mínima curvatura, entre otras(Kagan, 1997). A partir de este análisis, losgráficos de distribución espacial se realizaronutilizando el método de interpolación de kriging,de forma tal que los valores de mayor magnitudson conectados en lugar de permanecer aislados(Kagan, 1997).

3. RESULTADOS

Inicialmente se analizó el comportamiento delas variables de entrada del modelo de BalanceHídrico Seriado. Para ello, en la Figura 1se presenta la distribución espacial mensualdel valor medio de la diferencia entre P yEP, a partir de aquí P-EP. En términosgenerales, el valor medio de P-EP presentauna disposición longitudinal de las isolíneaspara el semestre frío (abril-septiembre) y ungradiente noreste–sudoeste para el semestrecálido (octubre-marzo); exhibiendo los mayoresvalores al este y noreste de la región. Estecomportamiento sigue la distribución espacialde los valores medios mensuales de la P (nose muestra) descriptos por Penalba y Vargas(2008). En el noreste de la región de estudiolas precipitaciones alcanzan los mayores valoresen octubre/noviembre y marzo/abril. El sectoroeste y noroeste presenta un gradiente este-oeste con mayores valores de precipitación enlos meses cálidos. En el centro se presentan lasmayores precipitaciones en marzo y máximossecundarios de octubre a febrero. Por último, elciclo anual de precipitaciones es similar hacia elsur pero de menor magnitud.

Por su parte, la distribución de la EP (nose muestra) es coherente con la distribuciónde temperatura efectiva mensual que, según laecuación (1), depende de la amplitud térmica.Según Pántano (2011), de diciembre a marzo

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Figura 1: Distribución espacial de la P-EP media (mm) en contornos para el período 1970-2006.La ubicación geográfica de las estaciones están indicadas con puntos.

se observa un gradiente este-oeste de EPcon una disposición de las isolíneas en formalongitudinal, mientras que de abril a juniose presenta un gradiente norte sur que se vainclinando en los meses de agosto a noviembre.Para el semestre cálido se alcanzan los mayoresvalores de EP, asociados a una amplitud térmicamayor. Este aumento explica los bajos valores deP-EP durante diciembre y enero.

En la distribución espacial de P-EP observadaen la Figura 1, la variabilidad de la precipitacióntiene una mayor influencia. Los máximosde precipitación en los meses de otoño se

manifiestan en los máximos de P-EP, dandolugar a condiciones de mayor disponibilidadhídrica para el suelo. A partir del mes de mayo,P-EP se va reduciendo hasta que en el mesde septiembre, los aumentos de precipitacióncomienzan a modificar su magnitud en el este,incrementándose hasta el mes de octubre, conun fuerte gradiente este-oeste. Sin embargo,el área con valores negativos de P-EP avanzagradualmente hacia el este a partir de noviembrehasta cubrir casi toda la región de estudio en elmes de enero.

Con la finalidad de analizar el nivel de

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Figura 2: Distribución espacial del desvío estándar de P-EP (mm) para el período 1970-2006.

representatividad de las condiciones medias deP-EP, se calculó el desvío estándar de P-EP entérminos mensuales (Figura 2). La variabilidadde la P-EP se ve afectada principalmente porla variabilidad de la P, que influye sobre losresultados del balance hídrico. Sin embargo, lavariabilidad del balance hídrico es menor a lavariabilidad de la P por considerar el agua en elsuelo que actúa como regulador. Por eso, paraalgunas aplicaciones agronómicas se utiliza elbalance hídrico en lugar de P. En un análisisespacial comparativo entre las Figuras 1 y 2,se observa que los sectores con altos valoresde P-EP media se caracterizan también poraltos valores de desvío estándar; alcanzando los

máximos valores en el noreste de la región. Engeneral, durante el semestre cálido y hasta elmes de abril se presenta la mayor variabilidad;y se observa que los valores de desvío estándaralcanzan una magnitud igual o mayor que losvalores medios. Por ejemplo, en Paso de losLibres durante el mes de abril, P-EP medio escercano a los 100 mm mientras que el desvíoestándar supera los 110 mm. En los sectoresdonde P-EP es cercano a cero en términosmedios, el desvío estándar supera ampliamenteestos valores, y es el estadístico que caracterizael comportamiento de P-EP en esas regiones.Hacia el oeste, si bien el desvío es menor queen la Mesopotamia, su importancia radica en

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que los valores fluctúan alrededor de un valormedio cercano a cero, lo que representa un factora considerar en la planificación agrícola.

A su vez, en términos generales, se observauna variación espacial del ciclo anual del desvíoestándar (Figura 2). En la Mesopotamia seobservan los máximos valores en el mes de abril,luego disminuye progresivamente hasta el mesde agosto. A partir de septiembre, el desvíoestándar de P-EP comienza a incrementarsesiguiendo el gradiente noreste-sudoeste hasta elmes de noviembre. En el noroeste de la Provinciade Buenos Aires, aparece un centro de máximorelativo en marzo, coincidente con el mes enque P-EP se maximiza. La alta variabilidadde esos meses está dada principalmente porla precipitación, cuya consecuencia afectadirectamente las tareas agrícolas. Cuando lamisma es excesiva puede dificultar la cosechade los cultivos de verano como así tambiénafectar la calidad del grano cosechado; mientrasque cuando es escasa no alcanza para unabuena recomposición del almacenaje de agua delsuelo tras los meses de verano, en los cualesla evapotranspiración es alta. A su vez, seobserva un centro de máximo relativo en elnoroeste (Ceres) y sudoeste (General Pico) dela región en diciembre, en la Mesopotamia enenero y hacia el sur (Gualeguaychú) en febrero.Estos centros no acompañan el comportamientoespacial de P-EP media. Las zonas que abarcanlos centros ubicados al oeste se caracterizan porvalores negativos de P-EP media, y coincidencon la zona de transición que separa los climassemiáridos de subhúmedos secos y subhúmedoshúmedos. Por lo tanto, la alta variabilidad ponede manifiesto el grado de vulnerabilidad paralas actividades agrícolas que allí se desarrollan.Dicha actividad se ha incrementado gracias a losmejores precios de los granos y el incrementode las precipitaciones a partir de los años70-80. A su vez, el avance de la tecnologíaacompañó este proceso hacia una agriculturasustentable y menor riesgo, pero la variabilidadsigue siendo fuente de vulnerabilidad. En estesentido, Murphy y Hurtado (2006) muestran lazona dentro de la cual se desplaza el índice

hídrico de Thornthwaite de -20 y 0, valores queseparan los climas semiáridos de los subhúmedossecos y subhúmedos húmedos. En su análisisadvierten sobre el riesgo que se asume para laagricultura al incorporar las tierras ubicadas enla zona de transición y la necesidad de adoptartecnologías que permitan mitigarlo.

Las características integradas del valor medio yel desvío estándar de P-EP se ven reflejadas enel porcentaje de casos en que la precipitaciónsupera (Figura 3) o no a la evapotranspiraciónpotencial a lo largo del período, determinandolos meses de excesiva o insuficiente humedad,respectivamente. Se pueden identificar algunasestaciones al este en donde predominan los casosde humedad excesiva (en junio, julio, septiembrey octubre) asociado a P-EP positivo y a queel desvío estándar es bajo en el semestre frío.Mientras que en la mayor parte de las estacionesde la Pcia. Córdoba y alrededores predominanlos casos de humedad insuficiente.

En el centro, se presenta una región de transicióncon similar porcentaje de P-EP positivo ynegativo. Como se observó en la figura 1, estaregión se caracteriza por P-EP medio cercanoa cero que no se asocia a una SH de equilibriosino que se debe a la variabilidad de los casos.Durante el semestre cálido, el desvío estándar esmayor y por lo tanto es más extensa el área conporcentajes similares de ambos casos. Aún así,entre diciembre y febrero se pueden identificaralgunas estaciones en el centro que, al igual queel sector sur, presentan un predominio de casosde humedad insuficiente.

Las variables de entrada del balance hídricomensual seriado, analizadas a través de ladescripción de P-EP, condicionan los valores dealmacenaje y evapotranspiración real. Debido aque tanto el exceso como el déficit dependende éstas, la interacción entre P y EP estácondicionando indirectamente los valores de laSH, tal como se describió en la metodología.La SH presenta condiciones de déficit en lasregiones en que P-EP es negativo y condicionesde excesos o equilibrios donde P-EP es positivo.

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Figura 3: Distribución espacial del porcentaje de casos positivos de P-EP para el período1970-2006.

Por lo tanto, la distribución espacial de la SHserá análoga a la de P-EP (Figura 1). Enlos casos de P-EP positivo, las característicasdel suelo, dadas por la capacidad de campo,determinan si el suelo permanece en condicionesde equilibrio o se generan excesos.

Con el fin de profundizar sobre la respuestade la SH a las variables de entrada, se analizala relación entre SH y P-EP a partir de losdiagramas de dispersión en las Figuras 4 y 5,para los semestres cálido (octubre a marzo) yfrío (abril a septiembre), respectivamente. A

modo de ejemplo, se muestran los resultadosde 8 estaciones distribuidas en la región deestudio con el fin de analizar las distintasparticularidades: Ceres, Corrientes, GeneralPico, Gualeguaychú, La Plata, Pehuajó, RíoCuarto y Tres Arroyos. En los diagramas sediferencian las distintas condiciones hídricas:EXC, DEF y EQ (ver Datos y Metodología).Las situaciones de exceso se clasifican endos categorías, la primera cuando el suelo seencuentra saturado o en vías de saturación,que corresponde a los meses en los cuales elalmacenaje del mes anterior alcanzó la CC.

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Figura 4: Diagrama de dispersión de situación hídrica -SH (mm)- en función de la diferenciaentre la precipitación acumulada y la evapotranspiración potencial mensuales (P-EP en mm)para el semestre cálido del período 1970-2006. Los puntos están clasificados en los distintos casosque integra la SH: EXC en azul, EXC(CC) en negro, DEF en rojo y EQ en verde.

Estos casos están indicados en las Figuras 4 y 5como EXC(CC). En la segunda categoría la CCno fue alcanzada y las mismas se representancomo EXC.

En el sector este (Corrientes, Gualeguaychú yLa Plata) se observa la mayor variabilidad deSH y ocurrencia de excesos, debido a los altosvalores de P-EP. Estas estaciones se caracterizanpor una mayor persistencia en la ocurrenciade excesos dada por el mayor porcentaje en lacategoría EXC(CC), profundizándose hacia elnoreste. En el sector occidental, la condición

de déficit es la que predomina. En particular,bajo condiciones de P-EP positivas, prevalecenlas condiciones de equilibrio durante el semestrefrío en Gral Pico, Río Cuarto y Tres Arroyos. Enel caso de Pehuajó y Ceres, la mayor dispersiónde EXC durante el semestre cálido es semejantea la variabilidad de las estaciones orientales yla baja variabilidad durante el semestre frío seasimila a las estaciones occidentales (Figuras 4y 5).

Por lo tanto, algunas regiones se caracterizanpor una condición específica de SH en

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Figura 5: Diagrama de dispersión de la situación hídrica -SH (mm)- en función de la diferenciaentre la precipitación acumulada y la evapotranspiración potencial (P-EP en mm) para elsemestre frío del período 1970-2006. Los puntos están clasificados en los distintos casos queintegra la SH: EXC en azul, EXC(CC) en negro, DEF en rojo y EQ en verde.

determinadas épocas del año mientras que, engeneral, la región de estudio se caracteriza poruna SH muy variable. Dicha variabilidad es unade las principales fuentes de vulnerabilidad dela actividad agropecuaria, principalmente en elsector marginal occidental.

4. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES

La diversidad de factores que afectan ladisponibilidad hídrica y la variabilidad decada uno de ellos determinan la complejidaddel sistema suelo-atmósfera. Entre ellos,la precipitación constituye el aporte más

importante de agua al suelo. El aumento dela precipitación observado en los últimos añosfavoreció la expansión de la superficie sembrada,principalmente en el área marginal occidentalmás seca de Argentina. Afortunadamente, laadopción de técnicas agrícolas destinadas amejorar el uso eficiente del agua que acompañóesta expansión, incrementó la sustentabilidaddel sistema y la productividad de los cultivos.En este contexto, el estudio de la interacciónentre el suelo y la atmósfera ayudará acomprender, en parte, este sistema. Una de lasformas de llevar a cabo este estudio es a travésdel análisis del balance hídrico del suelo. En

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el presente trabajo se analizó la variabilidadde la evapotranspiración potencial (EP) y laprecipitación (P), y la respuesta de la situaciónhídrica mensual (SH) del suelo cubierto depradera, estimada a partir de los componentesdel balance hídrico, en la región oriental deproducción agrícola de secano de Argentina.

Los cultivos presentan una fuerte dependenciade las condiciones hídricas del suelo, debido aque en la región de estudio se lleva a cabo unaagricultura sin riego. A los efectos de discutir laaplicación de los resultados en la región, se tieneen cuenta cuáles son las necesidades específicasde los cultivos de verano (maíz, girasol y soja)e invierno (principalmente del trigo) en susdistintas etapas fenológicas. Para la descripciónque se realiza a continuación se consideraron,para los cultivos de verano, las fechas mediasde siembra (primavera); floración-comienzo defructificación (verano) y cosecha (otoño). A suvez, fin de otoño-comienzo de invierno coincidecon la fecha media de siembra del trigo y otroscereales invernales.

Desde este punto de vista, la importanciapara los cultivos del desbalance entre oferta(P) y demanda (EP) depende de la épocadel año en la que ocurre. En términosmedios, se observaron diferencias negativasentre la Precipitación acumulada mensual y laEvapotranspiración Potencial mensual (P-EP)en casi toda la región durante los meses deverano, culminando el desecamiento edáfico enel mes de febrero (Pascale y Damario, 2004).Con esta consideración, si bien el aumentode las lluvias observado en los últimos añosfavorecería a los cultivos de verano (por unamayor entrada de agua al sistema), los valoresde P-EP dan evidencia de que no se satisfacela totalidad de los requerimientos. De estemodo, las condiciones climáticas tienden a serlimitantes para el correcto abastecimiento deagua de los diferentes cultivos. En efecto, en loscultivos de cosecha de granos es clave contarcon una buena provisión de recursos para lageneración de rendimiento en el momento en quedichos granos se están generando en la planta.

En particular, el balance hídrico incorporainmediatamente el agua de lluvia al almacenajetotal del suelo que puede estar muy seco y,por lo tanto, la misma se considera fuertementeretenida como para que se evapotranspire. Sinembargo, en su drenaje hacia las capas másprofundas, atravesando áreas ocupadas por lasraíces de las plantas, esta agua está disponiblepara el cultivo, a veces por varios días, anulandoo atenuando el estrés hídrico del cultivo en elperíodo crítico. Si esto no se cumple durantedicho periodo crítico, el número de granos porunidad de superficie se verá comprometido, enmuchos casos de manera irreversible.

Con respecto al ciclo anual de P-EP, enmarzo comienza la recarga de agua en el suelodebido fundamentalmente a la disminución dela EP y al aumento de las precipitaciones.Esta etapa coincide con la cosecha de loscultivos estivales, crítica respecto a los excesoshídricos, y la preparación de la cama de siembrapara los cultivos de ciclo invernal. De estamanera, los meses de otoño son claves para larecarga de agua del suelo para los meses quecontinúan. Durante marzo y abril se observaronlos valores más altos de P-EP en casi todala región, salvo el sector sudeste. Allí, losmayores valores se observaron en el invierno yla primavera, lo que explica el protagonismo dela producción de trigo en el sudeste de BuenosAires (www.bolsadecereales.com). Entre mayoa junio (siembra temprana del trigo) y julioa septiembre (período vegetativo), P-EP se vareduciendo. En septiembre, los aumentos deprecipitación acompañan el período de floracióny comienzo de fructificación (unos 20 díasaproximadamente) de los cultivos de invierno.Ésta constituye la etapa crítica respecto a ladisponibilidad hídrica y a las heladas. En eloeste comienza el decrecimiento de humedaddel suelo con P-EP negativa que avanzagradualmente hacia el este hasta cubrir casi todala región de estudio en el verano. A su vez, elsuelo se prepara para la siembra de los cultivosde ciclo estival.

En cuanto a la distribución espacial de P-EP,

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la región que presenta las mejores condicioneshídricas estivales es la que hoy está ocupadapreferentemente por los cultivos de maíz ysoja, exigentes en agua durante el verano.Mientras que hacia el sudoeste son frecuenteslas sequías estivales, y es donde el girasol tienemejor comportamiento. En cambio, el noroeste,caracterizado por sequías a fines de invierno yprincipios de primavera, es poco favorable paracultivos invernales como el trigo, que no tienencasi limitantes hídricas en el resto de la región.

De acuerdo al comportamiento del desvíoestándar de P-EP, la mayor variabilidad seobserva durante el semestre cálido y hastael mes de abril, principalmente en el sectornoreste. En el sector sur, el gradiente devariabilidad (oeste-este) es opuesto al gradientede valores medios durante los meses de verano.Como consecuencia, se identificaron estacionesen donde predominan los casos de humedadexcesiva al este en el semestre frío y casos dehumedad insuficiente al oeste en el semestrecálido. En las demás estaciones se presentasimilar porcentaje de P-EP positivo y negativo.

El análisis de los diagramas de dispersión ponede manifiesto la complejidad de la relación entrela SH y P-EP del mes correspondiente. En lasestaciones analizadas al este, se alcanza conmayor facilidad las condiciones de excesos ya quelos valores de P-EP, sumados al almacenaje deagua en el suelo, superan más frecuentementela capacidad del campo del suelo. Por otrolado, las estaciones occidentales permanecenen condiciones de equilibrio en un mayorporcentaje, principalmente durante el semestrefrío. La zona de transición se caracteriza por unaalta estacionalidad, en la cual la dispersión de losexcesos es similar a la zona oriental en los mesescálidos y a la occidental en los meses fríos.

La mayor fuente de variabilidad del balancehídrico es la precipitación, por lo cual se debenconsiderar especialmente los cambios observadosque modifican considerablemente el contenidode agua en el suelo. Conociendo el grado dedispersión, a partir de un escenario proyectado,

se puede inferir el comportamiento de la SH deforma tal que la producción agropecuaria puedamejorar las estrategias de adaptación.

A partir del estudio realizado en este trabajo,es posible explicar la respuesta hídrica del suelofrente a la variabilidad del clima, analizada através de la temperatura y la precipitación.En términos agrícolas, la variabilidad climáticaes el principal componente de riesgo asociadoal rendimiento de los cultivos. Este estudiopuede ser complementado con el análisis de otrasvariables de manejo (fecha de siembra, densidad,período de barbecho, etc.) constituyendo unaherramienta para definir la estrategia de cultivo,enmarcado en una matriz de riesgo. A su vez,el análisis podría ser utilizado en modelos degestión y planificación de la agricultura en unade las regiones más importantes de la Argentina,en donde los cultivos dependen fuertemente delas condiciones climáticas.

Agradecimientos: A los proyectosUBA 01/W789 y 200200100100477;CONICETPIP0227 y CLARIS LPB (EuropeanCommunity’s Seventh Framework Programmeunder Grant Agreement No. 212492) porfinanciar este trabajo. Al Departamento deCiencias de la Atmósfera y los Océanos (FCEyN,UBA), la Cátedra de Climatología y FenologíaAgrícolas (FAUBA) y el Consejo Nacional deinvestigaciones Científicas y Tecnológicas. AlServicio Meteorológico Nacional y el InstitutoNacional de Tecnología Agropecuaria por laprovisión de datos. Los autores agradecenlos comentarios de un revisor anónimo quecontribuyeron a mejorar este trabajo.

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ANEXOSA partir de los valores mensuales de la P(t) y la EP(t) estimada, mencionadas en el trabajo, loscomponentes del Balance Hidrológico Mensual Seriado se estimaron de acuerdo a las siguientesecuaciones:

1) Evapotranspiración Real (ETR)

ETR(t) ={

P (t) + |ALMA(t)−ALMA(t− 1)| si P (t)− EP (t) < 0EP (t) si P (t)− EP (t) ≥ 0

2) Almacenaje (ALMA)

ALMA(t) =

ALMA(t− 1)eP (t)−EP (t)

CC si P (t)− EP (t) < 0CC si P (t)− EP (t) > 0 y

P (t)− EP (t) + ALMA(t− 1) > CCP (t)− EP (t) + ALMA(t− 1) si P (t)− EP (t) ≥ 0 y

P (t)− EP (t) + ALMA(t− 1) ≤ CC

3) Exceso (EXC)

EXC(t) =

ALMA(t− 1) + P (t)− EP (t)− CC si P (t)− EP (t) + ALMA(t− 1) > CC0 si P (t)− EP (t) > 0 y P (t)− EP (t) + ALMA(t− 1) < CC0 si P (t)− EP (t) ≤ 0

4) Déficit (DEF)DEF (t) = EP (t)− ETR(t)

Reemplazando la ETR en la ecuación de DEF, se puede obtener la estimación del déficit mensual enfunción del las variables de entrada y el almacenaje:

DEF (t) ={

EP (t)− P (t)− |ALMA(t)−ALMA(t− 1)| si P (t)− EP (t) < 00 si P (t)− EP (t) ≥ 0

Integrando el exceso y el déficit en una sola variable, denominada situación hídrica (SH=exceso –déficit), se obtiene:

SH(t) =

ALMA(t− 1) + P (t)− EP (t)− CC si P (t)− EP (t) + ALMA(t− 1) > CC0 si P (t)− EP (t) ≥ 0 y P (t)− EP (t) + ALMA(t− 1) ≤ CCP (t)− EP (t) + |ALMA(t)−ALMA(t− 1)| si P (t)− EP (t) < 0

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