Proyectos

La madera ha sido usada a lo largo de la historia para crear objetos, muebles, viviendas, medios de transporte, y obras de arte. Estas piezas arqueológicas son indicadores paleoambientales esenciales para estudiar el cambio climático en regiones con poca información sobre la variabilidad climática reciente. La dendrocronología tiene un rol clave para poder comprender eventos y procesos histórico de los bosques a través de los registros presentes en los anillos de crecimiento de los árboles, y son ampliamente usados en reconstrucciones climáticas. La siguiente propuesta busca datar y estudiar piezas de madera históricas (estructuras patrimoniales) y prehistóricas (pseudo fósiles de la laguna de Tagua Tagua) de la región de O’Higgins, utilizando una aproximación interdisciplinaria entre dendrocronología, arqueología y paleoclimatología. Específicamente se establecen cuatro objetivos específicos: (i) identificar y seleccionar piezas históricas de museos y/o estructuras patrimoniales con potencial dendrocronológico, (ii) explorar el yacimiento arqueológico de la Laguna Tagua Tagua como sitio de interés para la dendroarqueología utilizando radiocarbono, (iii) Construir una cronología de ancho de anillos de extensión milenaria para la región de O'Higgins, (iv) Explorar cambios en la variabilidad climática de la región de O’Higgins del cuaternario tardío utilizando la cronología regional de anillos de crecimiento y datos paleoambientales de radiocarbono. El primero se enfocará en una revisión exhaustiva de bibliografía y registros de colecciones en museos y arquitectura antigua con el fin de identificar, a partir de caracteres morfológicos y/o anatómicos, piezas de madera nativa que presenten potencial para ser utilizadas en estudios dendrocronológicos. Estas piezas serán seleccionadas con base en su relevancia histórica y capacidad para proporcionar información climática. El segundo objetivo está orientado al levantamiento de información y datos prehistóricos de piezas de madera que se puedan encontrar en la laguna Tagua Tagua, que, por medio de datación cruzada y radiocarbono, se establezca una fecha estimada de la antigüedad de las muestras. En el tercer objetivo se confeccionará una cronología regional de ancho de anillos a partir de series existentes y de nuevas piezas de madera colectadas en los objetivos anteriores. Se espera abarcar la mayor extensión temporal posible para luego, por medio de la técnica de datación cruzada, poder concatenar las series obtenidas de piezas de madera históricas y arqueológicas, y crear una serie temporal extensa de resolución anual. Finalmente, mediante análisis de regresiones lineales simples y múltiples, se explorarán diferentes reconstrucciones paleoclimáticas de la región de O’Higgins, esperando abarcar al menos los últimos 1000 años. En conclusión, esta propuesta posee relevancia en dos áreas de gran interés para el desarrollo científico de la región; en primer lugar, permitirá elaborar una serie temporal climática de la región de O’Higgins que abarque un extenso periodo histórico, lo que proporcionará una visión más amplia y detallada de las variaciones climáticas pasadas en la región y su posible relación con el cambio climático actual; y en segundo lugar, será un aporte relevante para una mejor caracterización del uso histórico de la manera y su relación con las comunidades, a través de una contextualización histórica más completa gracias a la recopilación de información y elaboración de cronologías. Por lo tanto, los resultados aportarán a la valorización del patrimonio cultural y la comprensión de los procesos climáticos de la región de O'Higgins.

La presente propuesta busca generar un proceso de evaluación rápida de los efectos post-incendio a diferentes escalas, para la toma de decisiones informadas entre la academia y actores involucrados en la gestión preventiva, mitigación y de recuperación desde el suelo hasta paisajes funcionales. Considerando que (i) no se cuenta con una sistematización de los impactos de los incendios en los ecosistemas forestales a corto plazo, (ii) existe una falta de conocimiento sobre el papel que desempeña el suelo en la respuesta de la vegetación frente a incendios de diversas intensidades y severidades, y (iii) se ha experimentado un aumento significativo en la investigación basada en sensores remotos debido a su alcance espacial y temporal, la presente propuesta consiste en la creación de un prototipo de evaluación multiescala para la toma de decisiones interdisciplinarias post-incendios forestales: recuperando los servicios ecosistémicos desde el suelo a paisajes multifuncionales. El producto obtenido como prototipo de solución será un proceso de levantamiento y validación de información que permita integrar el conocimiento científico-técnico a la toma de decisiones post-incendios. El proceso de construcción del prototipo busca generar las bases para impactar de manera positiva la planificación colaborativa, proactiva e informada de las acciones de evaluación temprana de los efectos de los incendios en los ecosistemas, para la prevención o mitigación de los riesgos asociados a la ocurrencia de incendios y prácticas de recuperación atendiendo dichas condiciones climáticas se hacen cada vez más evidentes.

Las erupciones volcánicas, entre otros procesos naturales como variaciones en el clima, sismos, incendios, incluso ataques de insectos o talas selectivas, generan anomalías de crecimiento en los árboles que se traducen en variaciones del ancho de los anillos de crecimiento, como su disminución (supresión), ausencia de ellos o, en algunos casos, aumento de su dimensión (liberación). Por su parte, las erupciones volcánicas, además de generar un efecto físico en el crecimiento, generan cambios en la química del suelo, que se verán manifestados como anomalías químicas en los árboles, como aumento de concentraciones de metales, tales como azufre, cinc, cobre, manganeso, hierro y fósforo. Una de las zonas volcánicas más activas de Chile es el Campo Volcánico monogenético (distribuido) Carrán-Los Venados (CVCLV; Región de Los Ríos, Chile), encontrándose en el puesto 6° del Ranking de Riesgo Específico elaborado por Sernageomin en 2023. El conocimiento sobre la historia eruptiva de CVCLV es limitado debido a la escasez de registros históricos y a la falta de dataciones precisas de sus productos volcánicos. Solo se cuenta con tres erupciones documentadas en el siglo XX (1907, 1955 y 1979), mientras que el registro prehistórico se ha reconstruido principalmente mediante análisis tefroestratigráficos y dataciones radiométricas por 14C en suelos y carbones, las cuales presentan una resolución temporal baja y márgenes de incertidumbre de hasta 30-100 años. Esta limitada precisión impide establecer con detalle la cronología eruptiva y las tasas de recurrencia del CVCLV, dificultando así la comprensión de su comportamiento eruptivo y la evaluación de los peligros volcánicos asociados, por lo que un método alternativo más preciso para datar erupciones volcánicas pasadas es la dendrocronología, o el estudio de los anillos de los árboles. Por tanto, el objetivo principal de este proyecto es identificar la actividad eruptiva previa al siglo XX del campo volcánico a partir de aproximaciones metodológicas en dendrocronología y química elemental (dendroquímica). En particular, se busca identificar anomalías en el crecimiento radial de árboles del género Nothofagus en respuesta a erupciones volcánicas acontecidas, junto con la evaluación de concentraciones de metales (ej.: cobre, zinc, plomo, etc.) en anillos de crecimiento de años clave. Se espera identificar una señal distinguible posible de asociar a las registradas en los anillos en el registro histórico, que permita extender el registro eruptivo de la zona de Carrán-Los Venados en los últimos 500 años y, determinar así, la frecuencia eruptiva actual del campo monogenético, lo que contribuye al entendimiento del comportamiento eruptivo y a la posible actualización de su estado de peligro volcánico, para poder generar medidas de mitigaciones para erupciones futura. La metodología consiste en la construcción de una cronología regional de ancho de anillo de crecimiento de árboles de Nothofagus ubicados dentro del campo volcánico (ej. N. dombeyii, N. betuloides o N. obliqua) para detectar años marcadores de eventos exógenos y cambios en las tendencias de crecimiento. Además, se plantea incluir análisis químicos en años particulares mediante Espectrometría de Masas con Plasma Acoplado Inductivamente (ICP-MS). Finalmente, se realizará el cálculo de la frecuencia eruptiva del campo volcánico durante los últimos 500 años, permitiendo construir la primera cronología precisa de erupciones en el campo volcánico monogenético Carrán-Los Venados. En síntesis, esta propuesta integra enfoques de la volcanología y las ciencias forestales para datar y caracterizar erupciones ocurridas durante los últimos ~500 años en el CVCLV, mediante el uso combinado de técnicas dendrocronológicas y dendroquímicas. Esta aproximación permitirá establecer una cronología eruptiva detallada, identificar los elementos químicos que afectan el crecimiento arbóreo tras el depósito de cenizas o tefras, y contribuir así a una comprensión más profunda de la dinámica eruptiva y de los procesos forestales en el campo monogenético Carrán-Los Venados. Los resultados, además, ofrecerán una base metodológica aplicable a otros sistemas volcánicos del país, incluyendo la Región de O’Higgins.

La temperatura y la humedad del suelo afectan fuertemente el valor nutricional y la digestibilidad de las plantas forrajeras a través de cambios en la composición química de la hoja o la proporción de tejidos de la hoja. En este proyecto, nuestro objetivo fue evaluar las modificaciones anatómicas de la hoja de dos especies forrajeras tropicales, Stylosanthes capitata (C3) y Megathyrsus maximus (C4) en condiciones cálidas (+2 °C) en condiciones de riego abundante y secano e investigar las interacciones entre alteraciones anatómicas de las hojas, composición química de las hojas y digestibilidad de las hojas. Los experimentos se realizaron en condiciones de campo utilizando un sistema de mejora controlada por aire libre de temperatura (T-FACE). Observamos que las plantas a temperaturas elevadas produjeron hojas con estomas más pequeños y tejido mesófilo más delgado y un grosor total de hoja reducido, lo que podría afectar el intercambio de gases. Por otro lado, la reducción de la humedad del suelo aumentó la densidad estomática y el grosor de la epidermis adaxial. En ambas especies, la concentración de las fracciones fibrosas de las hojas aumentó en condiciones cálidas y sin riego, mientras que la concentración de proteína cruda y la digestibilidad disminuyeron. Sin embargo, la digestibilidad de la hoja se asoció con la composición química de la hoja más que con la proporción de diferentes tejidos de la lámina de la hoja. Concluimos que, aunque ambas especies desarrollaron modificaciones anatómicas en las hojas para aclimatarse en condiciones de calentamiento futuro, el valor nutricional y la digestibilidad de las hojas se reducirán, lo que podría afectar la producción ganadera futura y las emisiones de metano de los rumiantes.

Prevê-se que o aquecimento global aumente a intensidade e a duração dos eventos climáticos extremos, como secas, ondas de calor e inundações, especialmente nas regiões tropicais. Mudanças climáticas afetam o crescimento de espécies forrageiras. No entanto, faltam informações sobre os efeitos das mudanças climáticas globais no desempenho nutricional de pastagens tropicais, especialmente em condições de campo. Nós, assim, conduzimos dois experimento em campos com as forrageiras Panicum maximum e Stylosanthes capitata utilizando um sistema de temperatura controlada do aquecimento do ar (T-Face) e avaliou-se os efeitos de duas condições de temperatura, (temperatura ambiente) e aquecimento moderado (2°C acima da temperatura ambiente) e dois níveis de disponibilidade hídrica, (irrigada e não irrigados), no acúmulo de nutrientes, eficiência de uso de nutrientes (NUE), nos padrões estequiométricos de C:N:P e na produção de biomassa foliar. Ambos experimentos foram conduzidos utilizando um delineamento de blocos completos casualizados em arranjo fatorial. Nossos resultados revelaram que em plantas de P. maximum (pastagem C4) a concentração foliar de N e P diminuiu sob estresse hídrico, o que aumentou as relações C:N e C:P, enquanto o aquecimento aumentou a relação N:P. A produção de biomassa foliar foi prejudicada em até 16% sob condições de estresse hídrico e temperatura ambiente, mas a produção de biomassa foi melhorada em 20% sob condições de aquecimento e irrigação. Nossos resultados também mostraram que a instabilidade homeostática em condições de seca resultou na diminuição da produção de biomassa foliar, e concluiu-se que o aquecimento é benéfico apenas para o crescimento das plantas em condições bem irrigadas. Enquanto isso, a seca diminuiu a NUE de K, Ca e B e a biomassa seca das folhas, enquanto o crescimento das raízes foi estimulado. No entanto, sob aquecimento e irrigação aumentaram a biomassa seca das folhas, a biomassa seca das raízes, a densidade do comprimento das raízes, a área superficial da raiz e a NUE de N, P, K, Ca, Mg, Cu, Mn e Zn. Por outro lado, no segundo experimento com plantas de S. capitata (pastagem C3), nossos resultados mostraram que as condições de seca reduziram as concentrações de fósforo (P) e aumentaram a relação N:P nos diferentes órgãos da planta. Descobrimos que a produção de biomassa acima do solo diminuiu significativamente sob condições de seca e de alta temperatura (wSaT e wSeT); observamos uma diminuição no conteúdo de nitrogênio (N), na relação folha/inflorescência e relação folha/caule, e um aumento na relação C:N nos órgãos vegetativos. No entanto, sob condições quentes e irrigação, a biomassa das folhas aumentou aproximadamente 33%. Concluímos que o aquecimento em condições bem regada e sem restrições na disponibilidade de nutrientes no solo, pode aumentar a produção de biomassa vegetal, presumivelmente devido a um nível mais alto da homeostase estequiométrica.

El objetivo del trabajo fue evaluar diferentes formas de aplicación de microorganismos eficientes (ME) en diferentes cultivos y sobre el suelo, tanto en clima tropical (Cuba), como en clima frío (Canadá). Se llevaron a cabo diversos experimentos en los que se concluyó que el empleo de ME en aplicaciones foliares correspondientes a 50, 100, 150 y 200 ml/L mejora el crecimiento y consecuentemente la producción de las plantas, siendo ese efecto más significativo en la dosis de 100 ml/L en cultivos como el tomate, zanahorias, pepino y arroz. En los parámetros del suelo, contribuyen con la degradación de la materia orgánica y con el proceso de mineralización de los compuestos orgánicos.

Durante este proyecto multidisciplinario financiado por la FAPESP se han conseguido hasta la fecha 24 artículo publicados en revistas internacionales de alto impacto, de los cuales soy autor o coautor en 8, y de ellos, en 4 soy el primer autor y de correspondencia. Mayores informaciones, así como todos los artículos derivados de este proyecto se pueden encontrar en el siguiente enlace: https://bv.fapesp.br/pt/auxilios/29555/miniface-climate-change-impact-experiment-to-analyze-the-effects-of-elevated-co2-and-warming-on-phot/

Durante el proyecto "Estudiantes para el Desarrollo" entre la universidad de Kwantlen, Canadá y la universidad de Sancti Spíritus José Martí Pérez, se realizaron varias visitas de intercambio académico e investigativos entre estudiantes e académicos de ambos paises. Además se desarrollaron diversas investigaciones conjuntas que tributaron en capacitación y producción científica.

O cultivo irrigado de culturas anuais como milho e feijão tem se expandido nos últimos anos ao mesmo tempo com a restrição hídrica dada as mudanças climáticas, por isso é primordial pesquisas estratégicas para aumentar eficiência do uso da água com sustentabilidade. Para isso, a nutrição de plantas equilibrada pode contribuir para aumentar a eficiência no uso da água, em especial com fornecimento de silício (Si) e de potássio (K), mas ainda é desconhecida essa sinergia especialmente em cultivos fertirrigados. Dessa forma, é importante ter respostas para as seguintes hipóteses: i) existe uma dose de Si ótima e econômica para fertirrigação e os teores de Si no solo/solução e foliar adequado para seu uso fundamentado, mas depende da espécie cultivada; ii) o Si é um elemento multiestresse ao mitigar danos causados pelo déficit hídrico moderado e severo associado ao estresse por deficiência de K (comum em solos tropicais) em plantas de milho e feijão; iii) o fornecimento ótimo de Si via fertirrigação associado ao K ótimo pode diminuir a necessidade hídrica das duas espécies mantendo alta produtividade; iv) além disso, os dois elementos interferem na decomposição da biomassa vegetal diminuindo a emissão de CO2. Assim, os tratamentos consistirão de fatorial 3x2x4, três regimes hídricos: 80% (sem déficit), 60% (déficit hídrico moderado) e 40% (déficit hídrico severo) da capacidade de retenção de água no solo; duas fertilizações potássicas: deficiência (zero de K) e suficiência de K, e quatro doses de Si fornecidas via fertirrigação: 0; 4; 8 e 12 kg ha-1 . Para testar essas hipóteses serão realizados dois experimentos com milho e feijão objetivando-se estabelecer doses de Si via fertirrigação e sua sinergia com K em três regimes hídricos em aspectos fisiológicos, bioquímicos, nutricionais e ambientais para fundamentar estratégia para uso eficiente da água em sistema de cultivo irrigado