El olivar constituye uno de los principales sistemas agrícolas en el área Mediterránea, y puede desempeñar un papel muy importante en el ciclo biogeoquímico como sumidero de gases de efecto invernadero (GEI). Sin embargo, la capacidad de fijar CO2 en diferentes condiciones ambientales por parte de las cubiertas de olivar es casi desconocida. Por otra parte, la elevada productividad del agua en el olivar ha provocado que la práctica del riego en este cultivo se haya generalizado en los últimos años, llegando a convertirse en el más importante de la agricultura española de regadío, cuya sostenibilidad se ve amenazada de forma creciente por la escasez de recursos hídricos. Esta situación evidencia la necesidad de profundizar en el estudio del efecto del estrés hídrico en el intercambio de gases y en la productividad del agua en el olivar. Dada la dificultad de extrapolar resultados obtenidos a partir de medidas en hoja, sería de gran utilidad el disponer de herramientas que permitiesen realizar estas medidas a escala árbol en condiciones de campo. Un método adecuado para medir el intercambio de gases en árboles individuales es el uso de cámaras. Sin embargo, hay una dificultad práctica en el diseño, construcción y operación de cámaras lo suficiente grandes como para incluir un árbol entero. El mayor reto de esta tesis fue el desarrollo de una herramienta capaz de medir el flujo de gases en árboles con volúmenes de copa de 20 a 30 m3 en campo. Para ello se diseñó una cámara de cierre transitorio con ventanas y techos móviles para mantener la cubierta del árbol acoplada al ambiente mientras está abierta. Partiendo de unas condiciones naturales, mediante cierres transitorios se mide simultáneamente la variación en la concentración de CO2 y vapor de agua por el intercambio de gases del árbol en el ambiente confinado por la cámara en un periodo de tiempo determinado. Los test realizados permitieron el desarrollo de un procedimiento estándar para medir el intercambio de gases en olivos.Para caracterizar las variaciones diurnas y estacionales de las tasas de fotosíntesis a nivel de cubierta y el efecto del estrés hídrico en el intercambio de carbono y vapor de agua, se midió la asimilación neta de CO2 (An), la transpiración (E) y la eficiencia en la transpiración (WUE) de olivos adultos en un periodo de 2 años en una parcela de olivar en Córdoba (España) con dos tratamientos de riego: control sin estrés hídrico (CI) y riego deficitario controlado (RDI). Independientemente del tratamiento de riego, la evolución de la conductancia estomática a lo largo del día presentó los valores máximos por la mañana temprano (8:00-9:00 GMT), disminuyendo de forma gradual desde ese momento hasta la puesta de sol. Mientras que la asimilación neta mostró un patrón similar al de la conductancia, la transpiración alcanzó sus valores máximos a primera hora de la tarde, como resultado del efecto conjunto de la conductancia de la cubierta y la demanda evaporativa (DPV). La asimilación neta (An) diaria varió estacionalmente con valores extremos de 9.6 g CO2 m-2 d-1 en diciembre de 2006 y 22 g CO2 m-2 d-1 en septiembre de 2007, para el tratamiento CI. El estrés hídrico redujo significativamente la An diaria en el tratamiento RDI. La WUE instantánea varió de forma dramática desde valores de 30 g CO2 L-1 a primera hora del día hasta 2.7 g CO2 L-1 al final de la tarde, siguiendo la típica relación inversa con el DPV. Aunque las diferencias en los valores instantáneos de WUE entre los dos tratamientos de riego fueron muy pequeñas, el déficit hídrico provocó un aumento notable en la WUE diaria, como resultado de un mayor control estomático en los periodos del día con mayor demanda evaporativa (DPV). Las medidas permitieron la calibración de un modelo de conductancia basado en la relación conductancia-asimilación que contribuyó a evaluar el efecto del estrés hídrico en la WUE. La mejora de la WUE en el RDI sugiere el uso de estrategias de riego deficitario como método eficiente para maximizar la acumulación de biomasa y la productividad en un escenario de escasez de agua cuando el estrés hídrico se concentra en el verano (VPD alto). Sin embargo, los límites de déficit hídrico para evitar efectos secundarios negativos (reducción en el índice de cosecha, la senescencia foliar, etc.) deben ser definidos.En último lugar, se presentan las primeras medidas de respiración a nivel de árbol en un estudio centrado en comprender cómo los patrones de respiración de la planta y el suelo de una parcela de olivar regulan la capacidad para el secuestro de carbono y cómo la respiración de los árboles responden a la temperatura, fenología y composición específica de órganos de la planta. Los resultados obtenidos en una serie de experimentos indicaron que; la respiración del suelo fue un componente importante de la respiración a nivel de ecosistema a pesar de que estuvo fuertemente limitada en el suelo seco. La respiración de raíces, micorrizas, y organismos descomponedores (respiración heterótrofa) en suelos permanece desconocida y requieren ser estudiadas. Mientras que la respiración del suelo fue constante, la respiración de la planta varió de forma proporcional a la temperatura. Este patrón hizo que la respiración del suelo fuera el mayor contribuyente de la respiración a nivel de ecosistema cuando la temperatura del aire fue inferior a 20 ºC. Los componentes de mantenimiento y crecimiento de la respiración fueron determinados en un experimento con olivos jóvenes sometidos a periodos prolongados de oscuridad y podas selectivas. Aproximadamente el 30% de la respiración de las plantas fue asignada a su componente de crecimiento y el 70% a la de mantenimiento, cuya dependencia con la temperatura fue determinada empíricamente para sus diferentes órganos. El coeficiente específico de mantenimiento (la tasa de respiración por unidad de masa de un órgano determinado a una temperatura de referencia) medido en frutos fue similar al de hojas, siendo para ramas el más bajo. En experimentos similares con árboles adultos, la respiración del tronco representó el 6% de la respiración total de la planta. Los resultados obtenidos indicaron que generalmente la respiración específica de un árbol está más relacionada a su masa foliar que a su masa total o su área foliar ya que las hojas fueron los principales contribuyentes a la respiración de las planta. El coste de mantenimiento tan reducido encontrado en madera estructural indica que la respiración de la cubierta se ve afectada mínimamente por diferencias en la biomasa leñosa.

As pastagens naturais são consideradas um importante bioma devido a sua grande biodiversidade, importante função no ciclo do carbono, produção de gado e outros serviços ambientais. Devido à importância ecológica e econômica das pastagens naturais, é necessário estudar como a variabilidade climática e as práticas de manejo influenciam os fluxos de carbono e energia. O estudo da interação entre os fluxos de carbono e energia é necessário para compreender a interação pastagem natural-atmosfera. A associação entre os fluxos de CO 2 e H 2 O pode ser feita estudando a eficiência do uso da água (WUE). Os objetivos desta tese são suscitar as peculiaridades das estimativas de WUE em nível de folha, planta e ecossistema; analisar a origem dos fluxos de massa e energia em uma pastagem natural por meio de um modelo de footprint e quantificar a WUE de uma pastagem natural. A meta- análise indicou que as estimativas de WUE em diferentes escalas demandam instrumentos precisos e muitas vezes caros, por exemplo, o método eddy covariance (EC). A estimativa da WUE com os isótopos estáveis representa o único método que pode ser utilizado para estimar a WUE da folha à escala de ecossistema. Fluxos de CO 2 e energia foram obtidos pelo método EC em um local pertencente à Rede Nacional de Observação Ecológica (NEON) na Estação Biológica da Konza Prairie (KPBS) em 2017, 2018 e 2019. Uma parametrização de um modelo de footprint (FFP) foi utilizada para determinar a área de influência dos fluxos turbulentos. Foi observado que em 2018 a área agregada de contribuição para os fluxos no sítio foi igual a 146,1 hectares e em 2017 e 2019 esse valor foi 29% e 25% menor, respectivamente. Em todos os anos, o footprint apresentou uma área maior em condições estáveis de estabilidade atmosférica e menores valores de comprimento de rugosidade. Os resultados indicam que as bacias hidrográficas K2A, C3SA, K20A, C3SB e K1B contribuíram com 83%, 12,4%, 2,7%, 1% e 0,5%, para os fluxos medidos, respectivamente. A eficiência do uso da água pelo ecossistema (WUE e ) foi calculada para os anos de 2017, 2018 e 2019 utilizando a relação entre a produtividade primária bruta e a evapotranspiração real. A WUE e média foi igual a 2,02; 2,86 e 2,28 g C kg -1 H 2 O, nos anos de 2017, 2018 e 2019, respectivamente. A pastagem natural se comportou como sumidouro de carbono no triênio avaliado, sendo o maior GPP igual a 1007,20 gC m -2 e observado em 2019, ano com maior disponibilidade hídrica no solo na KPBS. Em 2017 e 2018, a WUE e foi dependente da disponibilidade de água no sítio (razão de Bowen (β) > 0). Já em 2019, a WUE e foi dependente da disponibilidade de energia (β < 0). A WUE e representou uma resposta biofísica da pastagem natural aos anos secos (2017 e 2018) e ao ano úmido (2019) na KPBS. Medições de fluxos adicionais são necessárias para estudar outras bacias hidrográficas da KPBS sob diferentes condições de manejo. Palavras-chave: Condições Aerodinâmicas. Carbono. Evapotranspiração. | Grasslands are an important biome due to their large biodiversity, important role in the carbon cycle, livestock production and othe ecosystem services. Due to the ecological and economic importance of grassland’s ecosystems, it is necessary to study how the climate variability and management practices affect carbon and energy fluxes. Studying the interaction between carbon and energy fluxes is necessary to understand the grassland-atmosphere interaction. The association between CO 2 and H 2 O fluxes can be made by studying the water use efficiency (WUE). The objectives of this thesis are to analyze the peculiarities of WUE estimatives at the leaf, plant and ecosystem level; analyze the origin of mass and energy fluxes in a grassland ecossystem using a parameterization of a footprint model and calc the WUE of a grassland ecossystem. The meta-analsys indicate that WUE estimates at different scales demand precise and often costly instruments, for example, the eddy covariance (EC) method. The estimate of the WUE with the stable isotopes represents the only method that can be used to estimate WUE from leaf to ecosystem scale. Fluxes of CO 2 and energy were obtained by the EC method at a site belonging to the National Ecological Observation Network (NEON) at Konza Prairie Biological Station (KPBS) in 2017, 2018 and 2019. A parameterization of a footprint model (FFP) was used to determine the area of influence of turbulent fluxes. It was observed that in 2018 the aggregate area of contribution to the fluxes at the site was equal to 146.1 hectares and in 2017 and 2019 this value was 29% and 25% smaller, respectively. In all years, the footprint presented a larger area under stable conditions of atmospheric stability and shorter roughness length values. The results indicate that the watersheds K2A, C3SA, K20A, C3SB and K1B contributed 83%, 12.4%, 2.7%, 1% and 0.5%, to the measured fluxes respectively. The ecosystem water use efficiency (WUE e ) was calculated for the years of 2017, 2018 and 2019 using the ratio of gross primary productivity to actual evapotranspiration. The mean WUE e was equal to 2.02; 2.86 and 2.28 g C kg -1 H 2 O, in the years 2017, 2018 and 2019, respectively. The grassland behaved as a carbon sink in the three-year period evaluated, with the highest GPP equal to 1007.20 gC m -2 observed in 2019, the year with the greatest soil water availability at KPBS. In 2017 and 2018 WUE e was dependent on water availability (Bowen Ratio (β) > 0), in 2019 WUE e was dependent on energy availability (β<0). The WUE e represented a biophysical response from grassland to dry years (2017 and 2018) and wet year (2019) at KPBS. Additional flux measurements are needed to study other watersheds at KPBS under different management conditions. Keywords: Aerodynamic conditions. Carbon. Evapotranspiration. | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

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As pastagens naturais são importantes para os ciclos de água e carbono no planeta, contribuindo para o armazenamento de matéria orgânica no solo, alimentação animal e para a diversificação da fauna e flora. Dessa forma, o objetivo do trabalho foi particionar o fluxo de carbono e quantificar a eficiência do uso de água em pastagem natural por meio da técnica de covariância de vórtices turbulentos. O sítio experimental está localizado em uma área de pastagem natural com aproximadamente 3.487 hectares, na Universidade do Estado do Kansas, em Manhattan, Kansas, Estados Unidos. Foram analisados dados de fluxos obtidos durante o período de maio a outubro de 2016. As medições dos fluxos de CO 2 e fluxo de calor latente foram realizadas por meio da técnica da covariância de vórtices turbulentos. As medidas de velocidade do vento, concentração de CO 2 , calor sensível e vapor d’água ocorreram a uma frequência de 20 Hz utilizando-se um sistema de aquisição de dados. Os dados brutos foram processados pelo software EddyPro 6.0. Foi realizada a estimativa da respiração durante o dia, a partir da relação não linear entre a troca líquida do ecossistema durante a noite e a temperatura e umidade do solo noturna, a cada dois meses (maio-junho, julho- agosto, setembro-outubro), em que foi obtida melhor relação apenas com a temperatura do solo. Em seguida, foi feita a separação do fluxo de CO 2 em fotossíntese (GPP) e respiração do ecossistema (Reco) e análise da eficiência do uso de água durante a estação de crescimento. Observou-se variação de NEE na pastagem entre -30 μmol CO 2 m -2 s -1 e 15 μmol CO 2 m -2 s -1 . Ao realizar a partição do fluxo de CO 2 do ecossistema, verificou-se maior intervalo de incerteza nos meses de julho e agosto, em decorrência do baixo R 2 encontrado, porém foram obtidas maiores taxas de fotossíntese em relação à respiração do ecossistema em todos os meses analisados. O valor médio de eficiência do uso de água do ano de 2016 foi de 3,1 gC/kg H 2 O. Durante o experimento, o ecossistema atuou como sumidouro de carbono, o que refletiu em aumento de biomassa. Além disso, as atividades metabólicas e balanço de água são afetados diretamente pela temperatura do ar. | Grasslands play an important role for water and carbon global cycles. Grasslands contribute to the storage of organic matter in the soil, animal feed and for biodiversity. The objective this study was to partition of the CO 2 net ecossystem exchange (NEE) and to quantify the use water use efficiency in grassland using the eddy covariance technique. The experimental site is located in a grassland ecossystem with and area of approximately 3,487 hectares at the Kansas State University in Manhattan, Kansas, United States. The flux data obtained were analyzed during the period from May to October 2016. The measurements of CO 2 and latent heat fluxes were measured using the eddy covariance technique. Measurements of wind velocity orthogonal components, CO 2 and water vapor concentration were taken at a frequency of 20 Hz using a datalogger. The raw files were processed using the EddyPro 6.0 software. Estimates of daytime respiration were performed using the nonlinear relationship between nighttime net ecosystem exchange and soil temperature for bi-monthly periods (May-June, July-August, September-October). Then, the net ecosystem exchange was separate in gross primary productivity (GPP) and ecosystem respiration (Reco). The water use efficiency was calculated for the growing season. The values of NEE in the grassland varied from -30 μmol CO 2 m -2 s - to 15 μmol CO 2 m -2 s -1 . The flux partitioning uncertainties were larger for the months of July and August, due to the low R 2 found. The average value of water use efficiency was 3,1 gC/kg H 2 O. Thus, that ecosystem acted as a carbon sink, which reflected an increase in biomass. In addition, metabolic activities and water balance are directly affected by air temperature. | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

En poblaciones forestales la importancia de la plasticidad fenotípica y la adaptación genética como mecanismos de respuesta intra-específica frente a cambios ambientales resulta de compleja cuantificación. Se ha estudiado dicha relevancia en Pinus sylvestris para una característica funcional de trascendencia en ambientes con limitación hídrica: la eficiencia en el uso del agua (EUA, carbono fijado por unidad de agua transpirada). La plasticidad fenotípica se determinó mediante muestreo de 28 rodales próximos al límite meridional de distribución de la especie (Pirineos) característicos de la variabilidad edafoclimática presente en la zona y supuestamente similares en propiedades adaptativas. La variación adaptativa se evaluó en un ensayo de procedencias con poblaciones españolas y alemanas (Aragüés, Huesca). EUA se estimó mediante isótopos (δ13C). En el primer caso se detectaron diferencias en δ13C entre rodales cercanas al 3‰, lo que sugiere una plasticidad en EUA superior al 25%. En el segundo, se observaron diferencias genéticas únicamente entre los dos grupos de poblaciones, con valores ligeramente superiores de EUA en los orígenes alemanes (~5%). Estos resultados sugieren que la plasticidad en la regulación del carbono fijado respecto al agua transpirada supera ampliamente a la variación intra-específica como estrategia de respuesta en Pinus sylvestris frente a fluctuaciones ambientales. | Este trabajo se ha desarrollado en el marco del proyecto FUTURPIN (AGL2015-68274-C3-3-R). Los autores agradecen la asistencia técnica de M.J. Pau, M. Sala, P. Sopeña y A. Teixidó. | Variación intra-específica | Pino silvestre | Adaptación | Economía del carbono | Isótopos estables

La gestión sostenible de los recursos forestales requiere la integración de varios valores del bosque en los planes de gestión forestal tanto para controlar los ecosistemas forestales como para satisfacer las necesidades y expectativas de los grupos de interés. Este artículo pretende integrar los valores del agua, el carbono y de la madera en un plan de gestión forestal y explicar sus efectos en la dinámica forestal. Se han desarrollado estrategias de gestión alternativas con una mezcla de objetivos de gestión de maximizar la cantidad de NPV (Valor Actual Neto) de madera, carbono y producción de agua junto a limitaciones como la superficie, el control del volumen y la finalización del inventario. Se ha desarrollado un modelo de programación lineal con un horizonte de planificación de 100 años y períodos de 10 años. Las salidas del modelo tales como el NPV y las cantidades de la madera, el agua y el carbono se usaron como indicadores de comportamiento para analizar la dinámica forestal conforme a varias estrategias de gestión. Los resultados mostraron que las estrategias enfocadas al NPV del agua (*W) proporcionan la mínima producción de madera y el máximo nivel de producción de agua. Además, aunque la estrategia enfocada al NPV de la madera (*T) generan un máximo de NPV como se esperaba, sorprendentemente la máxima producción de madera y carbono las proporcionaron las estrategias dirigidas al NPV de carbono (*C) debido principalmente a la repoblación de grandes áreas abiertas en área del estudio de caso. Los resultados indicaron que el comportamiento de una estrategia de gestión depende mucho de los contenidos de la estrategia así como la de la estructura forestal inicial y de la tasa de crecimiento. | Sustainable management of forest resources requires smart integration of various forest values into forest management plans both to control forest ecosystems and to satisfy the needs and expectations of stakeholders. This research initiative aimed to integrate water, carbon and timber values into a forest management plan and explain their effects on forest dynamics. Alternative management strategies with a mix of management objectives maximizing the amount or NPV (Net Present Value) of timber, carbon and water production along with constraints such as area, volume control and ending inventory were developed. A linear programming model with a planning horizon of 100 years and periods of 10 years was developed. Model outputs as NPV and amounts of timber, water and carbon were used as performance indicators to discuss forest dynamics under various management strategies. The results showed that water NPV aimed strategies (*W) provided the minimum timber production and the maximum water production level. Besides, even though timber NPV aimed strategies (*T) generated maximum NPV of timber as expected, surprisingly maximum timber and carbon production were provided by carbon NPV aimed strategies (*C) due mainly to afforestation of large forest openings in the case study area. The results indicated that the performance of a management strategy depends highly on the contents of a strategy as well as the initial forest structure aside from the growth rate.

Estudou-se a estabilidade de agregados de um latossolo vermelho distroférrico submetido às seguintes situações: vegetação nativa de floresta; culturas anuais por 20 anos; pomar cítrico manejado com cobertura verde permanente com a leguminosa Arachis prostrata Bong. ex Benth.; pomar com cobertura de vegetação espontânea (predomínio de gramíneas) controlada com roçadora (3-4 vezes no período de chuvas) e uma gradagem a disco ao ano (no período seco); pomar sem vegetação por meio de capina manual. Os tratamentos no pomar foram mantidos durante 9 anos. A estabilidade de agregados foi determinada em amostras submetidas ou não a tratamento para retirada da matéria orgânica solúvel em água quente. O solo sob vegetação de floresta teve maior quantidade de agregados estáveis, seguido do solo sob pomar com cobertura permanente de leguminosas ou gramíneas. A estabilidade dos agregados não foi afetada pela extração do carbono solúvel em água quente, embora tenha havido correlação positiva entre o teor de carbono solúvel em água quente e a agregação do solo.

El objetivo de este estudio fue cuantificar el papel de las especies maderables nativas y de pasturas en el secuestro de carbono y en el uso de agua en sistemas silvopastoriles en el trópico seco. El estudio se realizó en la hacienda la Pacífica en Cañas, Guanacaste. En conclusión, aunque no existieron diferencias significativas (P menor que 0.05) para el almacenamiento de carbono total en los sistemas silvopastoriles evaluados, los resultados los muestran como promisorios para el secuestro de carbono y las especies maderables nativas utilizadas presentan valores de eficiencia de uso de agua que las hacen útiles para su utilización en sistemas silvopastoriles en el trópico seco. The objective of this study was to quantifying the role of native and pasture timber tree species in carbon sequestration and water use in the silvopastoral systems in the dry tropics. The study was carried out at Hacienda La pacífica located in Cañas, Guanacaste at 50 masl, with an annual average precipitation of 1500 mm, 26°C average temperatures and 70 per cent annual average relative humidity. There were no statistical differences in soil carbon sequestration (p mayor that 0.05) but 55 per cent of this sequestration was located at the first 20 cm depth. Transpiration values were higher in guachipelín with 1,5 mm/day exponent-1 and the lower were for cenizaro with 0,27 mm/day exponent-1 In conclusion, the carbon content was similar in all the silvopastoral systems evaluated but they are highly promising to sequestrate carbon and to use water efficiently if established in the dry tropics.