“Brechas de Carbono”
INFORME TÉCNICO FINAL
COORDINACIÓN GENERAL
EMPRESA AUSPICIANTE
2º ETAPA
PROYECTO
Origen
Finalidad
Objetivos generales y específicos
Agradecimientos
Resumen ejecutivo
Introducción
Materiales y métodos
Resultados
Conclusiones
Referencias
Situación actual y balance de C en suelo en los sistemas productivos de la Chacra Sacháyoj
PROYECTO
BRECHAS DE CARBONO
ORIGEN
La red se conformó a partir de la identificación de una demanda específica y compartida entre productores, asesores, ingenieros y técnicos, los cuales han identificado y caracterizado la necesidad de desarrollo de conocimiento abordando la temática de carbono con el objetivo de permitir mejoras en los sistemas productivos.
FINALIDAD
Conocer el estado de situación del COS y cuantificar la huella de C de los sistemas productivos actuales en distintas regiones agrícolas y ganaderas del país para generar y transmitir a los productores estrategias de manejo que tiendan a reducir el impacto ambiental generado por los sistemas agropecuarios.
OBJETIVOS GENERALES Y ESPECÍFICOS
OG1. Caracterizar el estado actual del COS en diferentes regiones de Argentina.
• OE1.1. Cuantificar la brecha existente entre los niveles actuales de COS bajo los sistemas predominantes y los niveles de COS potenciales y alcanzables en distintos ambientes productivos del país.
OG2. Mitigar la emisión de GEI a través del aumento del secuestro de COS.
• OE2.1. Analizar la capacidad de reducción de la brecha de COS en sistemas agropecuarios de distinta intensidad y diversidad.
• OE2.2. Identificar sistemas de mayor capacidad para secuestrar carbono y reducir la brecha.
OG3. Mantener o incrementar los niveles de COS de los sistemas agropecuarios.
• OE3.1. Analizar el rol que juegan los factores edáficos (e.g. textura, nivel de carbono actual) y extra-edáficos (e.g. temperatura, precipitaciones, balance hídrico, niveles de aportes de C por cultivos, etc.) sobre la capacidad de reducir esa brecha.
• OE3.2. Diseño de una herramienta digital (APP) para el diagnóstico y reducción de la brecha.
Agradecimientos
El desarrollo, análisis y presentación del siguiente informe de avance fue posible gracias al aporte y al trabajo voluntario de un gran número de productores y técnicos participantes de la Red de Carbono de Aapresid que contribuyeron con una gran cantidad de información.
Un enorme agradecimiento a la coordinación técnica de Guillermo Peralta y su equipo, Luciano Di Paolo y Bianca Di Tirro, en el análisis de los datos y en la generación de conocimiento.
Y a todo el sta de Aapresid y Syngenta por el incansable trabajo conjunto para desarrollar una herramienta tan importante y necesaria como es el mapa de brechas de carbono.
¿Querés ser parte de la iniciativa?
Si te interesa sumarte al proyecto y participar en los avances de los mapas de carbono, escanéa el código QR que te presentamos a continuación y te contamos más.
FLORENCIA MORESCO Red de Carbono Coordinadora
RED DE BRECHAS DE CARBONO
Resumen ejecutivo
Este informe presenta un análisis de los resultados obtenidos en la Etapa 2 del Proyecto Brechas de Carbono de AAPRESID, enfocado en la estimación de los aportes de carbono generados por los residuos de cosecha en las áreas agrícolas extensivas de Argentina. Se utilizaron datos de rendimiento y áreas sembradas de los últimos cinco años, junto con modelos de simulación y técnicas de mapeo digital para calcular los niveles de carbono necesarios para mantener los actuales contenidos de Carbono Orgánico en el Suelo (COS) y para alcanzar los niveles superiores. Se determinó que, en promedio, las áreas agrícolas aportan 2,56 tC/ha/año, cantidad que es comparable a los aportes necesarios para conservar los niveles actuales de COS. Sin embargo, algunas regiones
presentan requerimientos superiores a 5 tC/ha/año para evitar un descenso en sus niveles de carbono. Las proyecciones indican que, para incrementar los stocks de COS a niveles alcanzables (0,3% anual), es necesario un aumento del 11% en los aportes, elevándolos a 2,90 tC/ha/año. En el caso de buscar maximizar la capacidad de secuestro de carbono, se requerirían 5,2 tC/ha anuales, lo que significaría duplicar los aportes actuales. El informe concluye que, aunque los niveles promedio de aportes son suficientes para mantener el COS actual, para transformar los suelos en sumideros netos de carbono será crucial optimizar el manejo de residuos y fomentar un incremento en los aportes de rastrojo y raíces mediante la extensión de prácticas agrícolas sostenibles.
INTRODUCCIÓN
Justificación
La captura de Carbono (C) atmosférico a través de cultivos y pasturas, y su almacenamiento en forma de Carbono Orgánico del Suelo (COS), representa una de las estrategias más prometedoras para la mitigación del cambio climático, debido a su escalabilidad global y menor impacto en el uso de agua, nutrientes y energía, en comparación con otras tecnologías de mitigación (Lal et al., 2019). Los suelos agrícolas tienen la capacidad de almacenar entre dos y tres veces más C que la atmósfera, lo que convierte a pequeños aumentos en los stocks de COS en una herramienta potencialmente poderosa para la mitigación climática (Minasny et al., 2017). La iniciativa "4 por mil" subraya la relevancia de este enfoque.
No obstante, la capacidad máxima de acumulación de C en los suelos y la tasa de secuestro varían significativamente según factores como el manejo actual, los aportes de C del sistema, el historial de uso del suelo, los niveles base de C, las propiedades físicas del suelo y las condiciones climáticas (Post y Kwon, 2000). Es crucial entonces evaluar la capacidad máxima de secuestro de C en los suelos de una región específica, determinar la distancia actual con respecto a dicha capacidad, y establecer metas alcanzables mediante la adopción de prácticas de manejo existentes o innovadoras. Estas diferencias entre los niveles actuales, los niveles alcanzables y los niveles máximos o potenciales de almacenamiento de COS se conceptualizan como las “brechas de carbono”
(Hoyle et al., 2011). Esta evaluación permitirá diseñar estrategias más eficaces para cerrar dichas brechas, optimizando la captura de C en los suelos y contribuyendo de manera significativa a la mitigación del cambio climático.
La Etapa 1 del Proyecto de Brechas de Carbono (AAPRESID, 2023) evidenció una brecha significativa entre los niveles actuales y el potencial de almacenamiento de COS, con una brecha total del 54%. Así, las reservas de COS en los suelos agrícolas del país se sitúan en un 46% de su capacidad máxima. Sin embargo, las diferencias regionales son marcadas: mientras algunas áreas como el Sudeste de Bs.As. alcanzan entre el 85-90% de su capacidad máxima (brecha del 10-15%), otras como el Sur de Santa Fe, Norte de Bs.As. y Entre Ríos apenas superan el 30% (brecha superior al 70%).
Además, el proyecto mostró que algunos productores están logrando incrementar los aportes de C al suelo en un 20-70% en comparación con la media de su región, principalmente mediante prácticas como siembra directa sin remoción de suelo, rotaciones intensivas con gramíneas, cultivos de servicio y una nutrición equilibrada. La adopción a gran escala de estas prácticas podría aumentar los stocks de COS en un 15-20%, con tasas anuales de incremento del 0,3-0,4% (equivalente a la meta de “4 por mil”). Esto elevaría las reservas de COS del 46% al 56% de su capacidad máxima y reduciría la brecha de carbono total al 44%,
mitigando entre el 14-18% de las emisiones anuales del sector agropecuario nacional (agricultura, ganadería y silvicultura), o entre el 50-64% de las emisiones exclusivamente agrícolas.
Para cerrar estas brechas y avanzar hacia una agricultura "neutra en carbono", es esencial promover la adopción masiva de estas prácticas y explorar nuevas estrategias con mayor potencial
Hipótesis generales del Proyecto
En los sistemas agrícolas actuales, los niveles de COS se encuentran por debajo, tanto de los niveles potenciales como de los alcanzables, en las distintas zonas agroecológicas del país.
de secuestro de C. El primer paso clave es cuantificar los aportes actuales de carbono y materia seca a nivel regional, y definir los niveles necesarios para mantener y mejorar los contenidos de COS en los suelos agrícolas. Esto permitirá a productores y asesores, con base en la historia agrícola, identificar si están por encima o por debajo de estos umbrales y actuar en consecuencia.
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Existe la posibilidad de incrementar el secuestro de COS a partir de la difusión de prácticas que permitan incrementar los aportes de C al suelo, en las distintas zonas agroecológicas de Argentina.
Objetivos de la Etapa 2 del Proyecto
Cuantificar los niveles de aportes de C (inputs) y materia seca necesarios para sostener los niveles actuales de COS, y lograr los niveles alcanzables y potenciales de COS, en suelos agrícolas de distintas zonas agroecológicas del país.
Identificar regiones con mayores diferencias entre estos niveles.
Fortalecer la red de intercambio de información entre distintos actores. 1 2
Objetivos del presente informe
Presentar los resultados del Proyecto Brechas de C durante el período 2023-2024.
Diseñar una herramienta digital que permita visualizar brechas y niveles de aportes de C
MATERIALES Y MÉTODOS
Marco conceptual de trabajo
Las brechas de COS se determinaron durante la Etapa 1 del Proyecto siguiendo un enfoque análogo al concepto eco-fisiológico de brechas de rendimiento (Merlos et al., 2015; van Ittersum et al. 2013). De acuerdo con este enfoque de
brechas, los niveles potenciales, alcanzables y actuales de COS están determinados por factores edafo-climáticos y de manejo (Hoyle et al., 2011) que pueden agruparse en factores definitorios, limitantes y reductores, respectivamente (Fig. 1).
BRECHAS DE CARBONO
COS Potencial (Potencial Bio-Físico) COS Alcanzable (Potencial Ambiental)
Manejo: + aportes, -pérdidas Óptimo uso Agua, nutrientes
Factores definitorios
Tipo de Suelo Arcilla, mineralogía Profundidad (Temp/Hum suelo) Situación de Secuestro de C
Fuentes externas de C: (Abono, purines, etc.)
Factores limitantes
Factores reductores
Radiación Temperatura Agua/PP (Secano)
Estado físico Suelo Nivel Nutricional; C/N Sistema labranza Especies, rotación, tipo de aportes Manejo residuos Erosión Enfermedades/Plagas
Figura 1. Marco conceptual del enfoque del Proyecto de Brechas de Carbono. Adaptado de Hoyle et al. (2011)
Para esto se estimaron los niveles “actuales”, “alcanzables” y “potenciales” de COS en los primeros 30 cm de suelo (en tC/ha) de las tierras agrícolas de distintas zonas agroecológicas de Argentina, a través del uso de modelos de
simulación (RothC) y mapeo digital de suelos siguiendo la metodología FAO-ITPS GSOCseq; FAO, 2020. Los resultados de la Etapa 1 pueden verse en: https://www.aapresid.org.ar/blog/revista-brechas-carbono-2023.
Niveles de Aportes de C actuales
Para caracterizar primero un escenario de manejo actual (o BAU), se estimaron los niveles de aportes de C anuales (tC/ha/año) de cada departamento de Argentina en los últimos 5 años (2019-2023) a partir de la información de cultivos, áreas y rendimientos de cultivos del Ministerio de Economía – Agricultura, Ganadería y Pesca (2023). Se incluyó información de maíz, soja, sorgo, girasol, algodón, poroto, trigo, cebada, colza, garbanzo, lenteja, arveja, avena, centeno. Para el caso de los cultivos de servicio, se estimó el nivel de aportes de materia seca a partir de los resultados regionales de la Red de Cultivos de Servicio AAPRESID (2022-2023), y la superficie sembrada en base a RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola aplicada – Bolsa de Cereales).
Los aportes de C anuales de cultivos de cosecha y de servicio se calcularon siguiendo las propuestas de Bolinder et al (2007; 2012), a partir de los rendimientos y parámetros específicos de cada cultivo (material suplementario).
De acuerdo con este marco, el aporte anual total de C (Ci – Carbon input) se puede estimar como la suma de los aportes de C de todas las fracciones vegetales excepto el producto agrícola (p.ej. grano):
Ci = CS + CR + CE (1)
donde CS es el carbono en rastrojo o biomasa aérea remanente, CR es el carbono en los tejidos radicales, y CE el carbono de exudados o deposiciones radicales (rizodeposiciones).
Se asume que la concentración de C de todas las partes de la planta es de 0,45 g C. g materia seca-1. El C aportado por cada fracción se estimó a partir de las siguientes ecuaciones:
CP = Yp x 0.45 (2)
AB = Yp/HI (3)
CS = (AB – Yp) x Ss x 0.45 (4)
CR= ((Yp/HI) x R:S ) x 0.45 (5)
CE = CR x YE (6)
donde Yp es el rendimiento de materia seca o producto cosechado del producto aéreo (t/ha/año), AB es la biomasa aérea (materia seca, t.ha-1-año-1), HI es el índice de cosecha (rendimiento cosechado / materia seca aérea total). En el caso de los cultivos de servicio, se considera que Yp es 0 y, por lo tanto, toda la materia seca aérea se considera CS. R:S es la relación raíz-tallo (biomasa subterránea/biomasa aérea). El factor Ss (0-1) representa la fracción de los residuos de cultivos aéreos que quedan en el campo y no se eliminan (por defecto = 1). Si se elimina una parte de los residuos (p. ej., se elimina la paja de trigo para alimento animal o combustible), entonces Ss < 1. Ye es el C de deposiciones radicales (rizodeposiciones) expresado como un factor relativo a las raíces recuperables. CE se estimó en 65% de la biomasa de raíces para cultivos anuales (CE = CR x 0.65) (Bolinder et al., 2007). Los parámetros HI, R:S y % de MS utilizados de cada cultivo se presentan en material suplementario. Para poder luego comparar los aportes de C reales actuales con los aportes de C de equilibrio (de mantenimiento de niveles actuales, de niveles
alcanzables y de saturación), se bajó la resolución de las estimaciones de nivel departamental a una resolución equivalente a la de los mapas generados en la Etapa 1. Para esto, se empleó un modelo de random forest (Hengl and McMillan, 2019; Chen et al., 2021) utilizando como covariables el mapa de COS actual INTA, mapa de
Modelado
Para calcular los niveles de aportes de C al suelo necesarios para mantener en equilibrio un determinado nivel de COS, se utilizó la versión espacial del modelo RothC (FAO, 2022) basada en lenguaje R (Sierra et al., 2012), con el modificador de siembra directa propuesto por Jordon y Smith (2022). Con este mismo modelo, en la Etapa 1, se proyectaron los cambios en las reservas de COS a 20 y 50 años a partir de los
Niveles de Aportes de Mantenimiento
Los niveles de mantenimiento representaron los niveles de aportes de C (y materia seca) anuales necesarios para mantener en equilibrio los niveles actuales de COS en el suelo (representados por el mapa de INTA, 2022). Para calcular estos niveles de aportes de C (C inputs, provenientes de biomasa aérea y raíces) se utilizó la fase de inicialización del modelo RothC (equilibrium). El modelo se ejecuta iterativamente hasta alcanzar el equilibrio para calcular los aportes anuales de carbono provenientes de residuos vegetales necesarios para mantener estables los niveles de COS para cada pixel del mapa de base, utilizando condiciones ambientales constantes. Esta corrida en equilibrio se ejecuta para un período estándar de 10.000 años, considerando condiciones
arcilla, NDVI Sentinel últimos 5 años y temperatura, precipitaciones y evapotranspiración histórica (ver sección información de suelos necesaria para el modelado).
niveles de COS actuales. Para la validación del modelo, se compararon los resultados de simulaciones del modelo y los cambios observados en los niveles de carbono provenientes de ensayos de larga duración de rotaciones de diferente intensidad de AAPRESID (usados también para validación de GSOCseq Argentina; Frolla et al, 2021).
climáticas constantes (en este caso datos climáticos históricos entre 1980 y 2020).
El aporte anual total de C de las plantas puede asumirse inicialmente como 1 tC/ha/año en una primera corrida, y las proporciones de material vegetal añadido al suelo cada mes pueden ajustarse para describir el patrón típico de aportes de cada clase de uso del suelo (Smith et al., 2007; Mondini et al., 2017).
Después de la primera corrida en equilibrio, el aporte anual de C proveniente de los residuos vegetales debe optimizarse para que los resultados del "largo período de ajuste" se ajusten a las estimaciones de los stocks totales de COS
en la capa de 0-30 cm proporcionadas por el mapa de COS de INTA (2022). Los aportes de C en equilibrio se ajustan utilizando la siguiente ecuación (Smith et al., 2005):
donde:
• C eq es el aporte anual estimado de carbono en equilibrio (en este caso para el mantenimiento de los niveles actuales de COS),
• Ci es el aporte anual inicial de carbono (la suma de las proporciones de la entrada de carbono en el primer equilibrio es 1),
• SOCINTA es el carbono estimado en el suelo actual, según los datos de INTA,
• SOCsim es el carbono simulado en el suelo después de la primera corrida en equilibrio,
Niveles de Aportes alcanzables
Los niveles de aportes alcanzables representan a aquellos niveles de aportes de C (y biomasa) anuales necesarios para mantener en equilibrio los niveles alcanzables de C en el suelo calculados en la Etapa 1, y que representan los niveles de COS que podrían alcanzarse si todos los productores implementaran prácticas como las que hoy usan productores “líderes o de punta”. Para estimar estos niveles de C inputs de equilibrio se siguió la misma metodología mencionada en la sección anterior, pero usando como base el Mapa de C alcanzable de la Etapa 1:
• IOM es el contenido de carbono en la fracción de materia orgánica inerte en el suelo (todos los valores en tC/ha).
El tamaño de la fracción de materia orgánica inerte (IOM, en tC/ha) puede calcularse utilizando la ecuación de Falloon et al. (1998):
Una vez calculados los niveles de aportes de C (C inputs de equilibrio), se estimaron los Niveles de Aportes de materia seca total: materia seca aérea total y materia seca de raíces, promedio de distintos cultivos, basándose en las ecuaciones 1-6.
donde:
• C eq es el aporte anual estimado de carbono en equilibrio (en este caso para el mantenimiento de los niveles actuales de COS),
• Ci es el aporte anual inicial de carbono (la suma de las proporciones de la entrada de carbono en el primer equilibrio es 1),
• SOCALC es el carbono del suelo alcanzable, calculado en la Etapa 1.
• SOCsim es el carbono simulado en el suelo después de la primera corrida en equilibrio,
• IOM es el contenido de carbono en la fracción de materia orgánica inerte en el suelo (todos los valores en tC/ha).
Niveles de Aportes potenciales
Los niveles de aportes alcanzables representan a aquellos niveles de aportes de C (y biomasa) anuales, necesarios para mantener en equilibrio los niveles de saturación o potenciales de COS calculados en la Etapa 1. Para estimar estos niveles de C inputs de equilibrio se siguió la misma metodología mencionada en las secciones anteriores, pero usando como base el Mapa de C potencial generado en la Etapa 1:
SOC SAT IOM
C eq = Ci х
SOC sim IOM donde:
• C eq es el aporte anual estimado de carbono en equilibrio (en este caso para el mantenimiento de los niveles actuales de COS),
• Ci es el aporte anual inicial de carbono (la suma de las proporciones de la entrada de carbono en el primer equilibrio es 1),
• SOCSAT es el carbono del suelo de saturación o potencial, calculado en la Etapa 1
• SOCsim es el carbono simulado en el suelo después de la primera corrida en equilibrio,
• IOM es el contenido de carbono en la fracción de materia orgánica inerte en el suelo (todos los valores en tC/ha).
Información de base necesaria para el modelado (Inputs)
DATOS DE SUELO
Nivel de carbono orgánico actual del suelo:
Producto INTA en colaboración MAGYP - AACREA - AAPRESID, presentado en Gaitán et al (2023). Año confección: 2023. Resolución: 250 m x 250 m. Profundidad: 0-30 cm. Unidades: tC/ha. Tipo: Ráster. Uso: Cálculo de Carbono Actual en cada región y unidad de modelado; comparación con valores medidos en lotes de producción; C inicial para proyecciones con modelos de simulación; correlaciones.
Textura del suelo (% arcilla, arena y limo; y limo fino):
Producto INTA. Desarrollado por: INTA. Año de confección: 2017. Resolución: Escala 250m x 250m. Unidades: g/kg. Tipo: Ráster. Profundidad:
0-30 cm (estimados a partir de valores de 5, 10, 30 cm de profundidad). En el caso de la proporción de arcilla + limo fino (2-20 micrones), éste se estimará a partir de la proporción de arcilla + limo total (2-50 micrones), siguiendo la propuesta de Álvarez y Behrongaray (2021). Uso: input para proyecciones con modelos de simulación; input para estimación de C de Saturación con modelos empíricos; correlaciones.
DATOS CLIMÁTICOS
Temperatura promedio (mensual, anual), precipitación promedio (mensual anual), evapotranspiración promedio mensual anual):
Producto Terraclimate. Desarrollado por: Climatology Lab -CRU - JRA55. Año confección: 2020 y actualización periódica. Resolución: 4 km x 4 km. Resolución temporal 1980-2023. Unidades: °C, mm. Tipo: Ráster. Fuente : https://www.climatologylab.org/terraclimate.html.
Uso: input para proyecciones con modelos de simulación; correlaciones.
DATOS DE USO
Uso del Suelo
Producto ESA Land Cover. Desarrollado por: European Space Agency. Año confección: 2022. Resolución espacial: 250 m x 250 m. Resolución temporal: 1992-2022. Unidades: Clases ESA. Tipo: Ráster.
Fuente : https://www.esa-landcover-cci.org/ . Uso: input para proyecciones con modelos de simulación (filtrado para correr modelos en clases croplands = 10, 11, 20, 30, 40, de acuerdo con FAO, 2020); Comparación de resultados dentro de mismo uso de la tierra.
Cobertura mensual del suelo
Producto MODIS_006_MOD17A3HGF (Indice de vegetación normalizado). Desarrollado a partir de: NASA LP DAAC USGS EROS. Año confección: 2023. Resolución espacial: 250 m x 250 m. Resolución temporal: 2000-2022. Unidades: 0-1
(NDVI). Tipo: Raster. Fuente : https://www.esa-landcover-cci.org/ . Uso: input para proyecciones con modelos de simulación (nivel de cobertura del suelo, de acuerdo con FAO, 2020).
BASES DE PRODUCTIVIDAD
(necesarios para estimar Aportes de C actuales)
Rendimiento de cultivos por departamento
Producto Base de Datos de producción y rendimientos históricos de cultivos por departamento. Desarrollado por: Secretaría de Agricultura, Ganadería y Pesca. Año confección: 2023. Resolución: Departamental. Resolución temporal 1980-2023 y 2019-2023 (últimos 5 años disponibles). Unidades: superficies (ha), producción (toneladas). Tipo: base csv. Fuente : https://www.argentina.gob.ar/agricultura/informes -tecnicos-y-estimaciones. Uso: input para proyecciones con modelos de simulación (cálculo de aportes anuales de C de sistema actual); estimación de aportes de C y % de incremento en los aportes de C en sistemas mejorados respecto de media departamental.
RESULTADOS
Niveles de Aportes actuales
Los datos de rendimientos y áreas sembradas correspondientes a los cultivos extensivos en las últimas cinco campañas permitieron estimar los aportes anuales de C derivados de los residuos de cosecha (rastrojo, raíces y rizodeposiciones) a nivel departamental, y posteriormente, extrapolarlos a las áreas agrícolas (Fig. 2). En promedio, las áreas agrícolas extensivas están generando aportes anuales de 2,56 tC/ha/año, con una marcada concentración en el rango de 2-3 tC/ha/año.
La Fig. 3 ilustra la distribución espacial de los niveles de aportes de C en las áreas agrícolas. Se observan mayores niveles de aportes de C en regiones con mayor pluviometría, como la zona núcleo (Norte de Buenos Aires, Sudeste de Córdoba y Sudoeste de Santa Fe; Zonas VI y VII) mientras que se registran menores aportes en el norte del NOA (Zona I), el Este del NEA (zona IIe), el Sudoeste de Buenos Aires y el Este de La Pampa (Zona XI).
Figura 2. Izquierda: Niveles actuales de aportes de C al suelo (C inputs, en tC/ha/año), provenientes de rastrojo y raíces. Estimaciones a nivel de 1km x 1 km a partir de las estimaciones a nivel departamental. Se muestran los límites de las zonas RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola de Bolsa de Cereales).
Derecha: Histograma de distribución de frecuencias de niveles de aportes de C.
A nivel de producción, resulta más intuitivo interpretar los resultados en términos de los niveles de Materia Seca (MS) aérea requeridos para generar los aportes de carbono mencionados anteriormente. En promedio, las áreas agrícolas extensivas están produciendo un total de 6,6 tMS/ha/año (grano + rastrojo), con una clara concentración entre 6-8 tMS/ha/año.
La Fig. 3 presenta la distribución espacial de la producción anual de biomasa aérea. En esta se destacan zonas como la VI y VII, caracterizadas por altos rendimientos, una alta proporción de doble cultivo y el uso de cultivos de servicio. Estas áreas muestran una producción de materia seca superior a las 10 tMS/ha/año (grano + rastrojo). En contraste, zonas como la IIe y XI, con un solo ciclo de cultivo anual y rendimientos menores, presentan una producción de biomasa inferior a las 4 tMS/ha/año.
Figura 3. Izquierda: Niveles aproximados de producción de Materia Seca aérea (en tMS/ha/año; grano + rastrojo) necesarios para lograr los aportes actuales de C al suelo. Estimaciones a nivel de 1km x 1 km a partir de las estimaciones a nivel departamental. Se muestran los límites de las zonas RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola de Bolsa de Cereales).
Derecha: Histograma de distribución de frecuencias de niveles de producción de materia seca aérea para lograr los niveles de aportes de C actuales.
Niveles de aportes de mantenimiento de stocks actuales
Para mantener los niveles actuales de COS en las áreas agrícolas extensivas se necesitan, en promedio, aportes anuales de 2,45 tC/ha/año. Las regiones con mayores demandas de aportes de carbono, como el NOA, Entre Ríos, la Zona Núcleo, y el Sudeste de Buenos Aires, requerirán aportes superiores a las 5 tC/ha/año para sostener sus niveles de COS.
En términos de producción de materia seca, esto implica la necesidad de generar en promedio 6,3 tMS/ha/año (ver Fig. 5). Algunas zonas, como las mencionadas, requerirán más de 10 tMS/ha/año para poder mantener los niveles de COS en equilibrio, lo que subraya la importancia de incrementar la producción de biomasa y optimizar el manejo de residuos en estas áreas.
Figura 4. Izquierda: Niveles de aportes de C al suelo (C inputs, en tC/ha/año), provenientes de rastrojo y raíces, necesarios para mantener en equilibrio los niveles actuales de COS. Estimaciones a nivel de 1km x 1 km a partir de las estimaciones a nivel departamental. Se muestran los límites de las zonas RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola de Bolsa de Cereales).
Derecha: Histograma de distribución de frecuencias de niveles de aportes de C.
Figura 5. Izquierda: Niveles aproximados de producción de Materia Seca aérea (en tMS/ha/año; grano + rastrojo) necesarios para mantener los niveles actuales de COS. Estimaciones a nivel de 1km x 1 km a partir de las estimaciones a nivel departamental. Se muestran los límites de las zonas RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola de Bolsa de Cereales).
Derecha: Histograma de distribución de frecuencias de niveles de producción de materia seca aérea para lograr los niveles de aportes de C necesarios.
Los niveles de aportes de C y biomasa necesarios para mantener los niveles actuales de COS son, en general, muy similares a los aportes actuales estimados (ver sección anterior). Sin embargo, las proyecciones obtenidas mediante modelos de simulación muestran que algunas regiones, como el NOA, el sudeste de Buenos Aires y el este de Entre Ríos, requerirán aportes de carbono superiores a los actuales para mantener el equilibrio de COS en el suelo (Fig. 6).
Por otro lado, zonas como la IX (centro oeste de Buenos Aires) parecen estar generando aportes
de carbono que no solo cubren los requerimientos de mantenimiento, sino que incluso los superan. Esto sugiere una capacidad de secuestro adicional o una menor presión para la estabilidad de los niveles de COS.
Es posible que los niveles de aporte de carbono de las últimas campañas, marcadas por condiciones predominantemente secas, no sean suficientes para mantener los niveles de COS en las áreas indicadas en la Fig. 6. No obstante, también es importante subrayar que, especialmente en regiones como el NOA y Entre
Ríos, la información disponible sobre el uso y la validación de modelos es más limitada.
Además, es probable que los mapas actuales de carbono, utilizados como referencia, estén sobreestimando los niveles reales de COS en estas áreas, lo que podría conducir a una sobreestimación de los aportes de mantenimiento
requeridos. Por tanto, será fundamental actualizar la información de base en estas regiones para generar un mapa más preciso de los niveles actuales de COS. Asimismo, es necesario profundizar en el uso y validación de modelos de simulación en las zonas extra-pampeanas para mejorar la precisión de las proyecciones y estrategias de manejo en dichas regiones.
entre los niveles actuales de aportes de C y los requeridos para mantener los niveles actuales de COS.
Figura 6. Diferencia
Niveles de aportes para stocks alcanzables
Para llevar los stocks actuales de COS a los niveles alcanzables calculados en la Etapa 1, es decir, aquellos que se podrían lograr si todos los productores adoptaran prácticas como las de los productores líderes, o en línea con el objetivo de incrementar el 0,3% anual, se necesitarían aportes promedio de 2,90 tC/ha/año. Esto representa un 11% más que los niveles de aportes actuales (20% más que los niveles de mantenimiento).
Al igual que para mantener los niveles actuales de COS, las regiones con mayores demandas de carbono, como el NOA, Entre Ríos, la Zona Núcleo y el Sudeste de Buenos Aires, requerirán aportes adicionales para incrementar sus niveles de carbono en el suelo (ver Fig. 7). En términos de MS, representa en promedio generar 7,4 tMS/ha/año, y en zonas como las mencionadas, más de 11-12 tMS/ha/año (Fig. 8).
Figura 7. Izquierda: Niveles de aportes de C al suelo (C inputs, en tC/ha/año), provenientes de rastrojo y raíces, necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles alcanzables por productores líderes (Etapa 1). Estimaciones a nivel de 1km x 1 km a partir de las estimaciones a nivel departamental. Se muestran los límites de las zonas RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola de Bolsa de Cereales). Derecha: Histograma de distribución de frecuencias de niveles de aportes de C.
Figura 8. Izquierda: Niveles aproximados de producción de Materia Seca aérea (en tMS/ha/año; grano + rastrojo) necesarios para subir los niveles actuales de COS hasta los niveles alcanzables (de acuerdo con las estimaciones de la Etapa 1). Estimaciones a nivel de 1km x 1 km a partir de las estimaciones a nivel departamental. Se muestran los límites de las zonas RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola de Bolsa de Cereales).
Derecha: Histograma de distribución de frecuencias de niveles de producción de materia seca aérea para lograr los niveles de aportes de C necesarios.
Niveles de aportes para stocks potenciales
Para llevar los stocks actuales de COS a los niveles potenciales o de saturación calculados en la Etapa 1 (es decir, alcanzar la máxima capacidad de almacenaje del suelo de una región determinada) se necesitarían aportes anuales promedio de 5,2 tC/ha. Los mayores
requerimientos en términos de aportes estarían en zonas de alta capacidad de almacenaje como la zona núcleo y Entre Ríos, pero también en zonas de altas tasas de mineralización como el NOA (Fig. 9). En términos de MS, representa en promedio generar 13,7 tMS/ha/año (Fig. 10).
Figura 9. Izquierda: Niveles de aportes de C al suelo (C inputs, en tC/ha/año), provenientes de rastrojo y raíces, necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles potenciales (Etapa 1). Estimaciones a nivel de 1km x 1 km a partir de las estimaciones a nivel departamental. Se muestran los límites de las zonas RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola de Bolsa de Cereales).
Derecha: Histograma de distribución de frecuencias de niveles de aportes de C.
Figura 10. Izquierda: Niveles aproximados de producción de Materia Seca aérea (en tMS/ha/año; grano + rastrojo) necesarios para subir los niveles actuales de COS hasta los niveles potenciales o de saturación (de acuerdo con las estimaciones de la Etapa 1). Estimaciones a nivel de 1km x 1 km a partir de las estimaciones a nivel departamental. Se muestran los límites de las zonas RETAA (Relevamiento de Tecnología Agrícola de Bolsa de Cereales).
Derecha: Histograma de distribución de frecuencias de niveles de producción de materia seca aérea para lograr los niveles de aportes de C necesarios.
Suma de resultados y productos generados
En promedio, las áreas agrícolas presentan aportes actuales de carbono de 2,56 tC/ha/año (Fig. 11), valores muy cercanos a los requeridos para mantener los stocks de COS en su nivel actual (aportes de 2,45 tC/ha/año; aunque con variaciones regionales mencionadas previamente). Para elevar los niveles de COS a los niveles estimados como alcanzables, sería necesario aumentar los aportes de carbono a 2,9
tC/ha/año. Esto implicaría un incremento del 11% respecto a los aportes actuales. Sin embargo, para llevar los niveles de COS a su máxima capacidad de secuestro, los incrementos requieren ser considerablemente mayores. Se requerirían en promedio aportes de 5,9 tC/ha/año, lo que representaría duplicar los niveles de carbono que actualmente se están aportando al suelo en las áreas agrícolas.
Figura 11. Niveles Promedio de aportes de C al suelo (C inputs, en t C/ha/año) actuales (a); necesarios para mantener los niveles de COS actuales (b); necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles alcanzables (c); y necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles potenciales (d), para las áreas agrícolas extensivas de Argentina.
La Fig. 12 sintetiza los diferentes productos generados, ilustrando la distribución espacial de los aportes actuales de carbono y los necesarios para mantener o incrementar los niveles de COS en las distintas regiones productivas del país. Estos resultados permiten visualizar las áreas
donde los aportes de C son suficientes para mantener los niveles de COS, así como aquellas regiones donde es necesario aumentar en mayor proporción los aportes para lograr mayores niveles de secuestro de carbono.
12. Distribución espacial de los Niveles de aportes de C al suelo (C inputs, en tC/ha/año) actuales (a); necesarios para mantener los niveles de COS actuales (b); necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles alcanzables (c); y necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles potenciales (d).
En términos de producción de materia seca, en promedio las áreas agrícolas están generando 6,5 tMS/ha/año (Fig. 13), mientras que para mantener los stocks de COS en su nivel actual se necesitan niveles muy cercanos (6,3 tMS/ha/año; aunque nuevamente, con las variaciones regionales mencionadas previamente). Para llevar los niveles de COS a los alcanzables, sería necesario llevar los niveles de producción anual a un equivalente de 7,3 toneladas MS aérea/ha/año. Para llevar a
los niveles de COS potenciales, y generar los aportes de C necesarios, se requeriría una generación de biomasa aérea equivalente a 13,7 tMS/ha/año. La Fig. 12 sintetiza los diferentes productos generados a nivel de producción de biomasa, ilustrando la distribución espacial de los niveles actuales y los necesarios para mantener o incrementar los niveles de COS en las distintas regiones productivas del país.
Figura
Figura 13. Niveles aproximados de producción de Materia Seca aérea (en tMS/ha/año; grano + rastrojo) actuales (a); necesarios para mantener los niveles de COS actuales (b); necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles alcanzables (c); y necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles potenciales (d).
Figura 14. Distribución espacial de los Niveles producción de biomasa aérea (tMS/ha/año) actuales (a); necesarios para mantener los niveles de COS actuales (b); necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles alcanzables (c); y necesarios para llevar los niveles actuales de COS hasta los niveles potenciales (d).
Conclusiones
Este proyecto ha identificado que los niveles actuales de aporte promedio están cerca de los necesarios para mantener los niveles de COS en los suelos. Sin embargo, también se ha señalado que en ciertas regiones del país, los niveles actuales podrían estar por debajo de lo necesario para mantener estos stocks. Además, el cambio climático genera incertidumbre adicional que requerirá un incremento en los niveles actuales de aportes.
Asimismo, se ha indicado que para alcanzar los objetivos de COS establecidos en la Etapa 1 será necesario aumentar los aportes en un porcentaje promedio significativo (superior al 10%), y para llevar los suelos a su máxima capacidad será necesario duplicar los niveles actuales de aportes de carbono.
Esto indica que, si bien los suelos pueden desempeñar un papel clave en el camino hacia una producción de menor impacto ambiental, aún queda un largo camino por recorrer para lograr mayores aportes orgánicos y cerrar las brechas de carbono. Será fundamental escalar la adopción de prácticas ya implementadas y promover la adopción de otras estrategias o sistemas con mayor capacidad de secuestro de carbono, incluso en superficies puntuales (por ejemplo, sistemas mixtos y agroforestales). Además, se deberá potenciar el secuestro de carbono en tierras ganaderas y bajo otros usos.
Aunque los mapas fueron elaborados a escala zonal, permiten generar información orientativa a nivel de lote de establecimiento y lote de producción. Los mapas permitirán a productores, técnicos y otros interesados comparar sus datos de producción de biomasa y aportes de carbono con los niveles aproximados de su zona, así como con los requeridos para aumentar los stocks de carbono. Esta información les ayudará a determinar si sus esquemas de manejo están generando aportes por encima o por debajo de los niveles medios actuales, y a conocer cuán lejos se encuentran de los niveles alcanzables y potenciales en su área. Estos resultados se incorporarán a la plataforma web del proyecto de Brechas de C de AAPRESID, lo que permitirá a los interesados visualizar cada uno de los productos generados y comparar sus datos con los valores actuales, alcanzables y potenciales. En futuras versiones, al igual que en los mapas de stocks de COS, se podría mejorar la resolución espacial de los productos generados para acercarse aún más a una escala de lote.
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Situación actual y balance de C en suelo en los sistemas productivos de la Chacra Sacháyoj
INTRODUCCIÓN
La materia orgánica (MO) del suelo es un elemento fundamental para el funcionamiento de un agroecosistema. Contribuye a la fertilidad química (principalmente como fuente de nitrógeno y azufre), a la agregación de las partículas inertes del suelo y al sustento de la actividad biológica. Debido a su rol en la estructura y estabilidad de agregados, mayores contenidos de materia orgánica en el suelo también se asocian a mayor infiltración, mayor retención del agua de lluvia, y, por ende, mayores rendimientos de los cultivos (Oldfied et al., 2019).
En la región Chaco Santiagueña, las tierras agrícolas provienen del cambio de uso del suelo originalmente de bosque nativo. Por lo tanto, al inicio de la actividad agrícola, los altos valores de carbono orgánico del suelo (COS) comienzan a descender rápidamente hasta alcanzar un nuevo valor de equilibrio (Koritko et al., 2018; Villarino et al., 2017). Por otro lado, en el NE existe una elevada tasa de mineralización del C debido a las
elevadas temperaturas promedio durante todo el año. Sin embargo, se desconoce cuál es la tasa de mineralización anual y cuál es el nuevo nivel de equilibrio que puede alcanzar la MO con los distintos manejos actuales (distintas rotaciones con distinto nivel de intensificación).
En los nuevos agroecosistemas de la Chacra, las entradas de C están casi exclusivamente dadas por los residuos de los cultivos que quedan después de la cosecha o el secado cuando se trata de cultivos de servicios. Por este motivo, la producción en biomasa de la rotación (rinde e intensificación) juega un rol clave para mantener el nivel de COS.
Los objetivos del presente trabajo fueron:
• Calcular la caída del stock de C de los lotes agrícolas de la Chacra Sachayoj
• Conocer el aporte de C de las rotaciones actuales y estimar cómo impactan en el balance de C.
Situación actual y balance de C en suelo en los sistemas productivos de la Chacra Sacháyoj
Materiales y métodos
Se calculó el stock de C actual del suelo expresado en t C ha ¹ para una masa de suelo constante de 2.400 t ha ¹; equivalente a la masa de suelo contenida en una hectárea en un espesor de 20 cm con una densidad aparente de 1,2 tn m ³ (valor de Dap promedio del set de datos).
Se realizó un balance del C del suelo utilizando un modelo sencillo, propuesto por Hénin-Dupuis (1945). Este estima la cantidad de C proveniente de residuos vegetales que es humificado (entrada de C) y el C que es mineralizado por acción de los microorganismos del suelo (salida de C). La diferencia entre ambos corresponde al C que se suma (o resta) al stock de C inicial medido en el suelo.
Las entradas de C al sistema fueron calculadas siguiendo la siguiente fórmula:
estimador del porcentaje de Carbono de los tejidos vegetales no cosechados y k₁ es el coeficiente de humificación (adimensional).
La biomasa total de los cultivos de cada rotación se estimó utilizando los datos de rendimientos de la Chacra de las últimas 6 campañas agrícolas de cada lote, los índices de cosecha de cada cultivo fueron tomados de bibliografía (Tabla 1) y se consideró que la biomasa de raíces representó 30% de la biomasa total (Chacra Pergamino, 2020).
Donde C humif. es el C que pasa a formar parte del C del suelo en tn ha ¹; %C es un
Donde Rend. es el rendimiento en grano expresado en tn ha ¹; IC el índice de cosecha de cada cultivo y RAR el ratio entre la biomasa de raíces y parte aérea del cultivo.
El IC y k1 utilizado para cada cultivo figuran en la tabla 1. Se utilizó un mismo valor de relación entre biomasa aérea y radicular (RAR) y %C para todos los cultivos.
Tabla 1. Valores de IC, k1, RAR y C para los distintos cultivos presentes en los registros de la Chacra.
Situación actual y balance de C en suelo en los sistemas productivos de la Chacra Sacháyoj
Las salidas de carbono del sistema fueron calculadas multiplicando el stock de C de cada año por el coeficiente de mineralización (k2).
Para la construcción del balance de carbono se realizaron los siguientes pasos:
1) Ajuste de una ecuación que describe la caída del stock de C a partir de los datos actuales de COS de todos los lotes y los años de agricultura de los mismos (para las profundidades 0-20 y 20-40 cm).
La función ajustada responde a la siguiente ecuación:
Y = (Y0 - Plateau)* exp (-τ* X) + Plateau
Donde Y es el stock de C en un momento dado, Y0 es el valor de stock de C en la situación prístina, τ es la constante de decaimiento, X los años de agricultura y el Plateau es el valor de stock de C de equilibrio.
Se obtuvo la primera derivada de la función (0-20 cm) para obtener el valor de pérdida anual de C para cada año de agricultura.
2) Se clasificaron las rotaciones de cada lote en alto, medio o bajo nivel de aporte de C humificado promedio en 6 campañas, tomando como umbral de corte los percentiles 90, 50 y 10 respectivamente.
3) A partir de los valores observados de stock de C (paso 1) se estimó la tasa de mineralización del carbono del suelo (k2) con el método de mínimos cuadrados, utilizando la función Solver de Excel.
4) A partir del stock C promedio de las situaciones prístinas y el valor k2 estimado, se realizó un balance de C de iteración anual para cada rotación clasificada según aporte de C humificado (paso 2). Se obtuvo la primera derivada de cada función para obtener el valor de pérdida anual de C para cada año de agricultura.
RESULTADOS
Caída de COS según años de agricultura
Se observó que la caída de COS después de iniciada la actividad agrícola responde a una función exponencial dónde las pérdidas más grandes ocurrieron en los primeros años (Figura 3, izquierda), siendo de hasta 4.7 tn de C por ha ¹ año ¹ (0-20 cm; Figura 1 , derecha). El valor de
equilibrio se alcanzaría alrededor del décimo año, en torno a 27.6 t ha ¹ (0-20 cm; R2=0.79), siendo mayor la brecha en el estrato superficial del suelo. Estos resultados coinciden con los datos reportados para la región (Villarino et al., 2016; Rojas et al., 2016; Koritko et al., 2018).
Figura 1. Cantidad de C (Tn C.ha ¹) del suelo en dos profundidades del perfil conforme avanzan los años de agricultura (izquierda) y tasa de pérdida de C anual según años de agricultura a 0-20cm de profundidad (derecha)
Según los niveles de pérdida de C calculados, se necesitarían rotaciones soja-maíz con rendimientos de 9.3-20 t de grano ha ¹ para igualar la tasa de pérdida al quinto año de iniciada la agricultura, y 2.8-6.1 t de grano ha ¹ para igualar la tasa de pérdida al décimo año de iniciada la agricultura respectivamente. Como puede observarse, no es posible con la agricultura actual lograr los niveles de aportes de C necesarios para evitar la caída en los primeros años. Sin embargo, a partir del décimo año los aportes de C que compensarán las pérdidas se corresponden con rendimientos promedios alcanzables para la Chacra, motivo por el cual se observa que el nivel de equilibrio se alcanza próximo a los 10 años de iniciada la actividad agrícola.
Debido a la variabilidad de rindes y tipos de rotaciones en la Chacra, surge la pregunta de si todas las rotaciones contribuyen en igual magnitud a las entradas de C al sistema, ya sea por mayor intensificación con cultivos en el año
o mayores rindes de los cultivos estivales. En la Chacra encontramos que el C humificado anualmente (es decir, las entradas de C al sistema) varía entre 0,40 y 0,78 tn C ha ¹ año ¹ (Figura 2).
El 80% de las rotaciones clasificadas como de alto aporte de C humificado (n= 10), se caracterizaron por ser rotaciones intensificadas con trigo de renta, garbanzo, girasol o cultivos de servicio; dónde el rendimiento de soja, maíz y trigo varió entre 22-46 qq ha ¹, 49-109 qq ha ¹ y 7 a 27 qq ha ¹ , respectivamente. Las otras rotaciones incluyeron sólo soja-maíz con rendimientos de 33-44 qq ha ¹ y 85-105 qq ha ¹ , respectivamente. Por otro lado, las rotaciones clasificadas como de bajo aporte de C humidificado (n= 10) se caracterizaron por ser en su mayoría soja-maíz sin intensificación, con rindes entre 6-34 qq ha ¹ y 27-97 qq ha ¹ para cada cultivo, respectivamente. Vale aclarar que corresponden a lotes ubicados en la zona de Las Piedritas (Chaco).
Figura 2. Carbono humificado anualmente, estimado a partir de los registros de rendimientos de cada lote analizado en las últimas 6 (izquierda).
Balance de Carbono diferenciado por aportes de C
El valor de K2 ajustado (coeficiente de mineralización) fue de 0.185 tn C. año ¹
No se observaron grandes diferencias en la tasa de pérdida de C entre las rotaciones hasta alcanzado el nivel de equilibrio. En el nivel de
equilibrio, el stock de C alcanzado en rotaciones de alto, medio y bajo aporte fueron de 27.7, 27.1 y 26.6 tn C ha ¹ respectivamente. Es decir, se observaron diferencias de 0.6 tn C ha ¹ entre categorías (Figura 3).
Situación actual y balance de C en suelo en los sistemas productivos de la Chacra Sacháyoj
Figura 3. Pérdida de C (izquierda) y stock de C (derecha) según años de agricultura (profundidad de 0-20 cm), para rotaciones que aportan distinta cantidad de biomasa dentro de la Chacra Sacháyoj (líneas de colores). La línea negra corresponde a los valores promedios observados en el suelo para todas las rotaciones de la Chacra.
Más allá de esta pequeña diferencia observada entre rotaciones, debemos remarcar el rol que juega el aporte continuo de carbono sobre la porosidad del suelo, la captura y retención de agua y por ende sobre la productividad de los cultivos (Oldfield et al., 2019). Actualmente hay información del NEA que demuestra que la pérdida de C del sistema afecta la productividad
¿QUÉ APRENDIMOS?
• Los aportes de biomasa de la agricultura actual, no son suficientes para evitar la pérdida de C tras el cambio de uso de suelo. En la región de la Chacra Sacháyoj, no alcanza solo con intensificación para mantener altos niveles de COS.
de los cultivos. Se observó que el rendimiento de maíz se reduce a razón de 1217 kg ha ¹ por cada 1% de pérdida de MO. Mientras que en soja, los GM V y VI pierden 405 y 477 kg ha ¹ y los GM más cortos (GM VII y VIII) pierden 328 y 383 kg.ha ¹ por cada 1% de reducción de la MO, respectivamente (Madias et al.,2021 y Madias et al., 2024 en revisión).
• Para incrementar el COS debemos aumentar la producción de biomasa en los lotes, achicando la brecha de rendimiento: con tecnología de procesos (SD, intensificación) e insumos (genética, fertilización).
Referencias
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