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Tesis de maestría para obtener el grado de Magister en Ingeniería Ambiental presentada en la Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Tucumán en 2011

La cebada (Hordeum vulgare L.) y el trigo (Triticum aestivum L.) son dos de los cereales de invierno más importantes, tanto a nivel mundial como en la Argentina. Por otra parte, la enfermedad conocida como fusariosis de la espiga es una de las principales enfermedades de los cultivos mencionados, ocurriendo en todas las regiones cerealeras del mundo, causando daños cuantitativos, cualitativos y económicos. Actualmente, en la Argentina y en gran parte del mundo, se ha reportado que los principales agentes etiológicos de esta enfermedad son Fusarium graminearum y Fusarium poae, productores de micotoxinas tales como deoxinivalenol, sus derivados acetilados, y nivalenol, respectivamente. Con respecto a las condiciones ambientales, numerosos estudios proyectan que las mismas variarán en un futuro cercano y que la temperatura será una de las variables más afectadas por el cambio climático. Como consecuencia, esto no traería solamente aparejado problemas de variación en los rendimientos, sino un posible aumento en el riesgo de presencia de micotoxinas. Sin embargo, se desconoce cómo afectarán estos cambios la diversidad de cada especie fúngica en particular, siendo el potencial impacto del cambio climático sobre la productividad agrícola aún incierto.Considerando los antecedentes mencionados previamente, el objetivo general del presente trabajo fue estudiar el efecto de la interacción entre F. graminearum y F. poae (especies de Fusarium con mayor prevalencia e interés agroalimenticio) en los dos cereales de invierno con mayor superficie sembrada en la Argentina (cebada y trigo), bajo condiciones de temperatura actuales y proyectadas a futuro. Para ello, se plantearon las siguientes hipótesis: (i) la interacción de los distintos genotipos de cebada y trigo con F. graminearum y F. poae se encuentra relacionada al genotipo y a la especie de Fusarium inoculada, siendo ésta significativamente mayor cuando los patógenos se inoculan de manera conjunta; (ii) el aumento de la temperatura nocturna favorece la colonización y producción de toxinas de Fusarium. Con este fin, en el presente trabajo se evaluó: (i) la interacción entre F. graminearum/F. poae en cebada/trigo, durante tres campañas agrícolas (2014/2015, 2015/2016 y 2016/2017) y bajo condiciones experimentales a campo; (ii) el potencial impacto del aumento de las temperaturas nocturnas (3°C) sobre la interacción F. graminearum/F. poae en cebada/trigo, durante tres campañas agrícolas (2016/2017, 2017/2018 y 2018/2019) y bajo condiciones experimentales a campo. En ambos casos, se evaluó el potencial impacto de cada patógeno sobre parámetros de patogenicidad, rendimiento, calidad de grano y contaminación con micotoxinas.En primer lugar, los resultados obtenidos con respecto a la patogenicidad en ambos cultivos, sugieren que no existieron diferencias significativas que sustenten el sinergismo entre F. graminearum y F. poae. En cuanto al genotipo, se reportaron diferentes comportamientos con respecto a la infección por Fusarium y su impacto en variables de rendimiento y calidad, que podrían ser útiles para la20mejora genética en el futuro. Además, se observaron diferencias significativas en la degradación de las diferentes fracciones proteicas evaluadas , dependiendo de cada especie de Fusarium. Con respecto a la contaminación con micotoxinas, en ambos cultivos se registraron concentraciones de DON y 3-ADON por encima de los límites de tolerancia, aunque estas diferencias no fueron significativas, y por ende, no evidenciaron sinergismo en la producción de micotoxinas. Por lo tanto, según lo descripto anteriormente, la hipótesis (i) fue rechazada.En cuanto a los experimentos llevados a cabo bajo condiciones proyectadas de cambio climático, los resultados obtenidos en ambos cultivos mostraron que el aumento de la temperatura nocturna (3°C) favoreció el desarrollo de F. graminearum, incrementando los valores de patogenicidad significativamente tanto en cebada (2-6%) como en trigo (15-17%). Además, durante los años en los cuales las condiciones ambientales fueron favorables para el desarrollo de la enfermedad, el aumento de la temperatura nocturna impactó negativamente disminuyendo el peso de mil granos, tanto para F. graminearum (4,6-5,6%) como para F. poae (0,4-5,2%) en cebada. Por otra parte, si bien el objetivo del presente trabajo no fue evaluar el impacto de las temperaturas nocturnas per se, se registraron disminuciones significativas en cuanto al calibre de los granos (cebada) y a la composición proteica (trigo). Respecto a la contaminación con micotoxinas, el impacto del calentamiento nocturno incrementó significativamente la concentración de micotoxinas tales como DON (75,7%) y 3-ADON (68,3%) en trigo. Por ende, de acuerdo con las evidencias expuestas anteriormente, la hipótesis (ii) fue aceptada.Los resultados obtenidos a lo largo del presente trabajo, aportan conocimientos novedosos y promisiorios en lo que respecta a la interacción F. graminearum/F. poae-cebada/trigo bajo condiciones climáticas actuales y futuras. Además, los resultados obtenidos establecen las bases para potenciales investigaciones futuras, principalmente en lo que respecta a estudios de cambio climático, bajo condiciones de campo. Es de destacar, que un mejor entendimiento del patosistema Fusarium-cebada/trigo en lo que respecta a parámetros de patogenicidad, rendimiento, composición proteica y contaminación con micotoxinas, posibilitará estimar el potencial impacto de esta enfermedad sobre la calidad maltera y panadera de los granos. Sin embargo, un monitoreo constante a lo largo de toda la cadena productiva (desde la cosecha, transporte y almacenamiento de los granos) es considerado necesario, con el fin de asegurar la inocuidad y seguridad alimentaria.

El objetivo general de este trabajo es estudiar la forma de interacción entre tres matrices orgánicas diferentes y los metales pesados. Con este propósito, se diseñaron, sintetizaron y evaluaron tres nuevas matrices para ser utilizadas como agentes secuestrantes de metales pesados. Estos nuevos materiales son de naturaleza química diversa: polímeros, tensioactivos derivados de hidratos de carbono y biomasa muerta. Los tensioactivos presentados son derivados de alquil glucósidos, diseñados para obtener sustituyentes con capacidades quelantes en sus cabezas hidrofílicas. La obtención de estos compuestos se llevó a cabo mediante una síntesis en tres etapas. En una primer paso se produce la O-glicosidación de una unidad de glucosa con un alcohol graso. En una segunda etapa se realiza la conversión del grupo alcohol en C6 de la unidad de glucosa a ácido carboxílico. Finalmente en la última etapa se produce el acoplamiento de diferentes grupos funcionales en el carboxilo del ácido glucurónico buscando obtener la función quelante. Los ensayos para la remoción de metales pesados se llevaron a cabo empleando el método conocido como flotación. Las propiedades interfaciales de todos productos obtenidos son caracterizadas, así como también los equilibrios de formación de complejos para los productos más eficaces. La eficiencia de remoción es discutida en detalle en función de las propiedades estudiadas. El material polimérico utilizado es un polímero con sustituyentes tetrazólicos. Este producto es obtenido mediante una sencilla modificación química efectuada sobre fibras de un copolímero de acrilonitrilo que es un descarte industrial. La transformación consiste en una cilcoadición dipolar 1,3. El material así sintetizado demostró ser aplicable en la precipitación de metales pesados divalentes, presentando además la ventaja de ser reutilizable. Todos los materiales obtenidos, son caracterizados física, térmica y espectroscópicamente, con el objetivo de comprender la forma de interacción. La biomasa fue obtenida a partir del hongo macroscópico polyporus tenuiculus sin mayores tratamientos y fue utilizada como sorbente para metales pesados divalentes, en soluciones mono- y multi-sorbato. Se caracteriza la cinética, las isotermas de sorción y la dependencia de la eficiencia de remoción con los factores experimentales. El sorbente demuestra ser eficiente para remoción de metales pesados, presentando la ventaja se ser reutilizable. Se comparan las ventajas y desventajas en la utilización de las tras matrices estudiadas.

En la pampa ondulada se han descripto en las posiciones positivas del paisaje numerosas series de suelos, que presentan rasgos diferenciales originados a partir de composiciones texturales y mineralógicas distintas. Sin embargo, son escasos los trabajos que relacionen la composición mineralógica con las propiedades físicas y físico-químicas de perfiles completos de suelos. En esta tesis se estudiaron algunos suelos argiudoles de distintos sectores de la pampa ondulada localizados en Chivilcoy, Luján, San Pedro, Arminda y Oliveros. En todos sus horizontes se determinaron parámetros físicos, físico-químicos, mecánicos y mineralógicos. Los resultados obtenidos evidencian el desarrollo de estos suelos a partir de distintos sedimentos loéssicos diferenciados en su granulometría y mineralogía. Además de la preponderante contribución de materiales volcaniclásticos provenientes del oeste, en algunos suelos existen aportes de las Sierras Pampeanas y/o de la cuenca del Paraná. La fracción arcilla de los suelos muestra un aumento de minerales interestratificados de illita/esmectita desde el oeste al este de la región, en tanto la mineralogía magnética presenta diferencias entre los suelos, atribuibles a la composición litogénica. Las propiedades físicas relacionadas con la retención y dinámica del agua, mostraron ser dependientes del contenido de arcilla y de su composición mineralógica, diferenciándose así tres grupos: el suelo de Chivilcoy con la menor retención hídrica, el suelo de San Pedro con la mayor y los tres restantes con capacidades de retención intermedias. Por otro lado, los valores de retención son menores en los horizontes superficiales, máximos en los Bt e intermedios en los BC y C. Las propiedades de expansión-contracción determinadas a través del COLE mostraron una alta correlación con el Indice plástico de Atterberg. El COLE y el Indice plástico mostraron altos coeficientes de correlación con la CIC, siendo este un parámetro que integra el contenido de materia orgánica, el contenido de arcilla y la mineralogía de ésta. Finalmente, el criterio taxonómico de extensibilidad lineal para clasificar el subgrupo vértico no resultó por sí solo definitorio, por lo que sería necesario profundizar el estudio de las propiedades físicas y los criterios de distinción entre los argiudoles típicos y vérticos de la pampa ondulada.

Dentro del contexto del Cambio Global ha surgido el interés en conocer y entender la dinámica de los ecosistemas. La técnica Eddy Covariance (EC)es utilizada a nivel global para el registro continuo de los intercambios turbulentos de masa y energía en una diversidad de ecosistemas, con sensores montados en torres micrometeorológicas y en plataformas móviles. Así mismo, el empleo de modelos atmosféricos de mesoescala suma un aporte a la compresión de los procesos de intercambio suelo-atmósfera dentro de la Capa Límite Atmosférica. Lo enunciado anteriormente motivó la elaboración de la presente tesis en la cual se planteó caracterizar los intercambios turbulentos, estudiando su variabilidad sobre un bosque seco nativo y uno implantado en Argentina y evaluar el desempeño del modelo BRAMS-4.2 en alta resolución en reproducir estos intercambios. A partir de los valores observados, se encontró que la concentración media diaria y los flujos de CO2 presentaron un marcado ciclo diurno. El valor medio de las concentraciones en el bosque implantado fue igual a 736.2 ± 42.4 mg/m3 y en el bosque nativo igual a 641.9 ± 22.4 mg/m3. Los flujos de CO2 presentaron una amplitud media mayor en verano igual a 1.42 mg/m2s (0.27 mg/m2s)en el bosque implantado (bosque nativo). Los flujos de calor latente registrados en el bosque implantado fueron mayores a los registrados en el bosque nativo. La implementación del sistema de sensores instalados a bordo del avión Sky Arrow 650 ERA permitió realizar mediciones en los primeros metros de la atmósfera. El modelo BRAMS-4.2 supo reproducir razonablemente bien distintas variables meteorológicas así como también los flujos de masa y energía. Los resultados obtenidos en esta tesis son un aporte para ampliar el conocimiento sobre los intercambios turbulentos entre la vegetación y las capas bajas de la atmósfera en distintos ecosistemas de Argentina.