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Item Consequences of Land Use Changes on Native Forest and Agricultural Areas in Central-Southern Chile during the Last Fifty YearsAutores: del Pozo Lira, Alejandro Humberto; Catenacci Aguilera, Giordano Francisco; Acosta Gallo, BelénChile's central-south region has experienced significant land use changes in the past fifty years, affecting native forests, agriculture, and urbanization. This article examines these changes and assesses their impact on native forest cover and agricultural land. Agricultural data for Chile (1980-2020) were obtained from public Chilean institutions (INE and ODEPA). Data on land use changes in central and south Chile (1975-2018), analysed from satellite images, were obtained from indexed papers. Urban area expansion in Chile between 1993 and 2020 was examined using publicly available data from MINVIU, Chile. Additionally, photovoltaic park data was sourced from SEA, Chile. Field crop coverage, primarily in central and southern Chile, decreased from 1,080,000 ha in 1980 to 667,000 ha in 2020, with notable decreases observed in cereal and legume crops. Conversely, the coverage of export-oriented orchards and vineyards increased from 194,947 ha to 492,587 ha. Forest plantations expanded significantly, ranging from 18% per decade in northern central Chile to 246% in the Maule and Biob & iacute;o regions. This was accompanied by a 12.7-27.0% reduction per 10 years in native forest. Urban areas have experienced significant growth of 91% in the last 27 years, concentrated in the Mediterranean climate region. Solar photovoltaic parks have begun to increasingly replace thorn scrub (Espinal) and agricultural land, mirroring transformations seen in other Mediterranean nations like Spain and Portugal.Item Exotic alleles from the wild Hordeum spontaneum contribute to drought tolerance and grain quality in modern Hordeum vulgareAutores: del Pozo Lira, Alejandro Humberto; Méndez Espinoza, Ana María; Matus, Iván; Guerra Guerrrero, Fernando PatricioConventional breeding relies on genetic variability in crop germplasm and wild species. This study evaluated 137 barley Recombinant Chromosome Substitution Lines (RCSLs), originating from crossing a drought and salinity- tolerant wild Hordeum spontaneum with the high-quality malting H. vulgare cv. Harrington. The objectives of this work were to i) improve understanding of the genetic diversity and introgression levels in RCSLs using a comprehensive set of high-density single nucleotide polymorphism (SNP) markers; ii) investigate the phenotypic variability of physiological, agronomic, and malting quality traits in RCSLs under rainfed and fully irrigated conditions; iii) unravel the relationship between these traits and the resilience of crops in drought-prone regions; and iv) identify specific SNPs associated with both drought tolerance indices and malting quality traits. Variability in physiological, agronomic, and malting quality traits was examined under rainfed and irrigated conditions, aiming to identify specific SNPs associated with both drought tolerance indices and malting quality traits. Additionally, a subset of three recombinant lines and the parent cv. Harrington was tested in growth chambers under well-watered and water-limited conditions. Agronomic traits were influenced by genotype-by- environment interaction, with notable drought tolerance lines. The grain yield was significantly correlated with yield-related traits and carbon isotope discrimination in grains. Drought stress impacted agronomic and physiological traits, with a strong reduction in leaf gas exchange and chlorophyll and protein content. The H. spontaneum genome introgression into H. vulgare cv. Harrington varied across 137 RCSLs, averaging 13.0 %. Associations between traits and genetic markers were found, particularly for the stress tolerance index in chromosome 1H and for grain quality traits (alfa-amylase, wort color, and protein) in chromosomes 1H, 4H, and 5H. These findings uncovered valuable barley RCSLs that demonstrate drought tolerance, offering promising prospects for breeding programs targeted at improving stress resilience.Item N2 Fixation, N Transfer, and Land Equivalent Ratio (LER) in Grain Legume-Wheat Intercropping: Impact of N Supply and Plant DensityAutores: Salinas Roco, Sebastián Alberto; Morales González, Amanda Belén; Espinoza, Soledad; Pérez Díaz, Ricardo; Carrasco, Basilio; del Pozo Lira, Alejandro Humberto; Cabeza Pérez, Ricardo AlfonsoIntercropping legumes with cereals can lead to increased overall yield and optimize the utilization of resources such as water and nutrients, thus enhancing agricultural efficiency. Legumes possess the unique ability to acquire nitrogen (N) through both N-2 fixation and from the available N in the soil. However, soil N can diminish the N-2 fixation capacity of legumes. It is postulated that in intercropping, legumes uptake N mainly through N-2 fixation, leaving more soil N available for cereals. The latter, in turn, has larger root systems, allowing it to explore greater soil volume and absorb more N, mitigating its adverse effects on N-2 fixation in legumes. The goal of this study was to evaluate how the supply of N affects the intercropping of faba beans (Vicia faba L.) and peas (Pisum sativum L.) with wheat under varying plant densities and N levels. We measured photosynthetic traits, biomass production, the proportion of N derived from air (%Ndfa) in the shoot of the legumes, the N transferred to the wheat, and the land equivalent ratio (LER). The results revealed a positive correlation between soil N levels and the CO2 assimilation rate (An), chlorophyll content, and N balance index (NBI) in wheat. However, no significant effect was observed in legumes as soil N levels increased. Transpiration (E) increased in wheat intercropped with legumes, while stomatal conductance (g(s)) increased with N addition in all crops. Water use efficiency (WUE) decreased in faba beans intercropped with wheat as N increased, but it showed no significant change in wheat or peas. The shoot dry matter of wheat increased with the addition of N; however, the two legume species showed no significant changes. N addition reduced the %Ndfa of both legume species, especially in monoculture, with peas being more sensitive than faba beans. The intercropping of wheat alleviated N-2 fixation inhibition, especially at high wheat density and increased N transfer to wheat, particularly with peas. The LER was higher in the intercropping treatments, especially under limited N conditions. It is concluded that in the intercropping of wheat with legumes, the N-2 fixation inhibition caused by soil N is effectively reduced, as well as there being a significant N transfer from the legume to the wheat, with both process contributing to increase LER.Item Regulación de la fijación de N2 en leguminosas bajo distintas condiciones de manejo nutricional y de cultivoAutores: Morales González, Amanda BelénAutor Institucional: Universidad de TalcaProfesor Informante: del Pozo Lira, Alejandro HumbertoProfesor Tutor: Cabeza Pérez, Ricardo AlfonsoLa fijación de N2 en las leguminosas es central para los sistemas agrícolas, especialmente aquellos dedicados a la agricultura de conservación y orgánica. La fijación de N2 permite a las leguminosas disponer de dos fuentes de nitrógeno (N), por un lado, el N que pueden fijar desde el aire y por otro, el N que absorben las raíces. La absorción de N desde el suelo es energéticamente favorable para la planta en comparación con la fijación de N2, debido al alto costo energético que significa la mantención de la simbiosis. Las leguminosas en simbiosis con bacterias destinan fotoasimilados para la formación y mantención de los nódulos y para el funcionamiento de la enzima nitrogenasa (Nasa). Por lo tanto, cada vez que la planta percibe que existe N inorgánico disponible en el suelo, reprime la formación de nódulos y disminuye la fijación de N2. Por el contrario, cuando las condiciones de crecimiento son favorables y la cantidad de N inorgánico en el suelo resulta limitante, la planta reactiva la fijación de N2 y la formación de nuevos nódulos. Concretamente, el aumento de la disponibilidad de fósforo (P) estimula el crecimiento de las plantas, gatillando una mayor demanda de N, lo cual resulta en más N2 fijado. Lo anterior se refleja en la respiración y consumo de oxígeno (O2) del nódulo, indicadores que están estrechamente relacionados con la fijación de N2. Por otro lado, las leguminosas cultivadas en intercultivo están sometidas a competencia con especies que, eventualmente, son más eficientes en la absorción de N (por ejemplo, un cereal). Lo anterior puede estimular la fijación de N2 en la leguminosa, ya que esta percibe una baja concentración de N en el suelo. En el presente estudio se evaluó la regulación de la fijación de N2 en leguminosas bajo distintas condiciones de manejo nutricional y de cultivo. Para esto, en un primer ensayo se evaluó los efectos de la deficiencia de P sobre la fijación de N2 y el estado energético de los nódulos de Phaseolus vulgaris L., Vicia faba L. y Pisum sativum L. creciendo con y sin adición de P en el suelo. Además, se realizó otro ensayo, para evaluar los efectos del cultivo intercalado de leguminosas (Vicia faba L. y Pisum sativum L.) con trigo (Triticum aestivum L.) en dosis crecientes de N y dos ambientes contrastantes de campo sobre la inhibición de la fijación de N2. Los resultados del efecto de la deficiencia de fósforo (P) sobre la fijación de N2 y el estado energético de los nódulos, indican que el suministro óptimo de P resultó en un aumento significativo de la materia seca (MS) tanto en la parte aérea como en los nódulos de poroto y arveja, así como en la cantidad de nódulos presentes. Además, la adición de P incrementó el número de bacteroides en los nódulos de arveja. De hecho, con la adición de P, la proporción de nitrógeno derivado del aire (%Ndfa) en la parte aérea y las raíces de poroto y arveja aumentó, mientras que para haba disminuyó. Por otro lado, se observó que la saturación de O2 en los nódulos de las plantas cultivadas en condiciones de deficiencia de P ocurrió antes que en aquellas cultivadas en condiciones de suficiencia de P. Como resultado, la concentración de O2 aumentó en los nódulos con deficiencia de P, indicando una menor cantidad de leghemoglobina para disminuir la concentración de O2 libre. En cuanto a la relación ADP/ATP, esta disminuyó con la adición de fósforo en poroto y arveja, mientras que aumentó en haba. Por lo tanto, la presencia de P facilita la mantención de una mayor cantidad de bacteroides en los nódulos, mejora el estado energético de estos al incrementar la producción de ATP y la demanda de O2, lo que, en consecuencia, favorece la fijación de N2. Para el ensayo de cultivo intercalado entre leguminosa-cereal, los resultados indican que la dosis de N tuvo un efecto significativo, mostrando que el método de cultivo intercalado resulta más adecuado para sistemas con baja disponibilidad de N que el monocultivo. El cultivo intercalado resulta beneficioso gracias a la sincronización de sus fenologías, lo que permite que el sistema radical del trigo, que es más extenso que el de la leguminosa, absorba el N disponible del suelo, permitiendo a su vez que las leguminosas realicen fijación de N2. Es importante señalar que el cultivo de arvejas es más susceptible a aumentos en las dosis de N en el suelo. A pesar de esta sensibilidad, ambas leguminosas muestran un índice de eficiencia de uso de la tierra (LER) superior a 1 en ausencia de N y en sistemas de cultivo intercalado. Además, en el transcurso del ensayo se observaron problemas significativos de defoliación y reducción de la materia seca (MS) en el cultivo de habas, principalmente bajo riego. En contraste, el cultivo de arveja y trigo, crecieron de forma adecuada tanto en condiciones de riego y secano. Así, el objetivo de estos experimentos fue evaluar las respuestas fisiológicas de tres leguminosas (Phaseolus vulgaris L., Vicia faba L. y Pisum sativum L.) con capacidades distintas para fijar N2, y cómo estos procesos podrían ser empleados para desarrollar prácticas agrícolas más sostenibles, reduciendo la dependencia de fertilizantes nitrogenados, promoviendo la fijación de N2 y potenciando los rendimientos de los cultivos.
