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PUBLlCACiON MISCElANEA N!. 17 ISSN0325 - 9137 , ENERO 1983

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EVOLUCIONDE LA·· TEMPERATURA·' DEL SUELO

UI_ ... lnfl~uencia de la humedad,

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INTAFJiIaciOO ~~t\gnJ¡8:uaria RAFAELA . . . . "

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·fVOLUCION DE LA TEMPERATURA DEL SUELO

tu - INFLUENCIA DE LA HUMEDAD (*)

Autores

. Ing. Agr. José Luis PANIGATTI (**) . M.N.N.Marra·del Cármen PER'EZ(**) -Ing .• Rec. Hid. LiHana c. de RAMATTI (***)

(*) Trabajo reaU%Qdo en la Estación Agrometeorológiea - INTA, Rafaeld

(**) T6cnj:cos de Jo. ,Estación Experimental Regional Agropecuaria R,afaela

(***) Técnica Direc;ción Gral. Extensión e Investigaciones Agropecuarias, M.A. G •

'puBLlCACION MISCElANEA Na 17

INTA República Argentina

Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Estación Experimental Regional Agrepecuaria Rafaela

Enero 1983

'"

INTRODUCCION

El conocimiento e interpretaci6n de la evolución de la temperatura del suelo, y en particular de los horizontes superficiales, adquiere mayor importancia cuando se rel~ ciona con la actividad biológica y las modificaciones que el hombre introduce o está potencialmente capacitado para hacerlo.

Geiger (citado por Koepf etal. 1976) comenta que lila luz y el calor, factores decre cimiento c6smico, el aire yeragua, factores de crecimiento atmosférico, y su ritmo -diario y estacional están influidos por el horizonte superficial del suelo y su vegeta­ci6n 11. Luego propone varias formas para modificar el microclima del suelo y entre ellas cita a las cortinas forestales, IImulch ll , cultivos y espaciamiento entre lineas, como asi también el cambio en la capacidad de retenci6n de agua.

Varios autores han estudiado la influencia de diversos factores que modifican la tem­peratura del suelo, haciendo resaltar al contenido de agua por su calor especifico, más elevado que el de los minerales del suelo y también que el del suelo mismo. Asi, Bunting (1967) encontró que en el suelo superficial y a la hora de máxima se alcan­zaron 52°e , pero sólo 34° a 5 cm y esta temperatura baj6 a 30°C en un periodo muy breve luego del riego.

Henin et al. (1972) mencionan que las rocas no alteradas son mejores conductoras que el aire y que los suelos compactos conducen mejor el calor que aquellos mullidos. Lo mismo se afirma para las tierras húmedas con respecto a las secas.

Las interacciones del suelo y el clima son complejas y es dificil separar los efectos del clima externo del clima del suelo. La cobertura, exposición, sombreado, contenidode humedad, etc. modifican la temperatura y ésta, a su vez, determinan la velocidad de evaporaci6n y ritmo de crecimiento de las plantas. Así a mayor evapotranspiración, y dentro de ciertos limites, la pérdida de humedad del suelo pueqe hacer variar la tem­peratura, principalmente del horizonte superficial.

El objetivo de este trabajo fue comparar las temperaturas registradas a campo a 5 y 10 cm de profundidad, en un suelo con dos tipos de coberturas y distintos contenidos de humedad.

-5-

MAT8UALES y METODOS

La temperatura del suelo en el horizonte Ap se registró durante 48 h en dias preselec cionados de periodos de IIsequia". Para ello se utilizó la serie Rafaela (Argiudol tr: pico), de textura franco limosa, color en húmedo 10 YR 3/2, en seco 10 YR 5/2 Y un contenido de materia orgánica de 3,2% •

Los dias se eligieron dentro de estaciones del año definidas (otoi'io y primavera) en los cuales el horizonte (Ap) estuviera próximo al punto de marchitez permanente (P .M. P.) •

Las mediciones se iniciaron a las 7 del día seleccionado, y al no registrarse anorma­lidades, finalizaron 48 h después.

Fueron utilizados geotermómetros de vidrio con cobertura de acero inoxidable y bul­bo a 5 o 10 cm, leidos en forma horaria durante el periodo de observación. Estos se instalaron con no menos de tres semanas de anticipación, en parcelas apareadas, de 3 m de lado.

Los tratamientos fueron los siguientes:

, Suelo seco con costra 2 - Suelo húmedo con costra 3 - Suelo seco con césped 4 - Suelo húmedo con césped

51 todos se midió la temperatura del suelo a 5 y 10 cm de profundidad, además de la del aire en abrigo al, 50 m de altura. El suelo seco se logró naturalmente por pérdi da de humedad y falta de reposición por lluvias. Para obtener las parcelas con suelo húmedo éstas se regaron a saturación durante dos días y luego de 72 h, cuando se es­timó que estarían en capacidad de campo (C. C.), comenzaron las lecturas.

Los tratamientos suelo seco y suelo húmedo estaban libres de vegetación y rastrojo pe ro con una IIcostra ll producida por pulverizado y riego. El césped era de gramilla ras-= trera (Cynodon dactylon), pasto miel (Paspalum dilatatum) y Setaria sp., con una cobertura del 1 00 % •

La humedad del suelo se determinó en todos los tratamientos, el 12 y 22 día de cada experiencia ya las profundidades 0-2 cm, 2 .... 7 cm y 7-12 cm. El muestreo se realizó por triplicado y se evaluó por el método gravimétrico.

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JI

..

R5ULTADOS y DISCUSION

El análisis se realizó tomando la humedad, como factor principal de la variación de temperatura del suelo. Considerando que también actuaron como factores condicionan tes: a) las épocas del afk)¡ b) las profundidades de observación y c) los tratamientci aplicados •

Se evaluaron en primera instancia las observaciones correspondientes a marzo. Los va lores térmicos extremos, las amplitudes absolutas, las temperaturas medias y los por-­centajes de humedad en el suelo se consignan en los Cuadros 1 , 2, 3 y 4. La distribu ción en el tiempo de las marcas térmicas del suelo y del aire, para cada tratamiento;­quedan visualizados en los Gráficos 1 y 2 •

. Analizados los registros a 5 y 1 O cm, se observó una disminución de la amplitud térmi ca en relación directa a la profundidad. Esta fue más acentuada en los tratamientos -con "costra 11 (11,3 a 7, 7°C) y se vio amortiguada en los tratamientos con IIcésped 11

(4,6 a 3,2 OC), según se aprecia en los Cuadros 1 a 4.

Por otro lado y en función de la cobertura, el rango térmico fue mayor en los trata­mientos con costra que en aquell~con césped, prácticamente el doble (11,3 -4,6 OC), relación que se mantuvo a 10 cm de profundidad, con una amplitud menor (7,7~ 31 2°C).

Estas diferencias se atribuyen al efecto amortiguador que, en los tratamientos con césped, ejerce la cobertura vegetal. Esta actúa como aislante parcial y regula el in tercambio de energía radiante aire-suelo. Resu Ita de ello que los registros térmicoS extremos máximos y mínimos, fueron menores y mayores respectivamente a los corres­pondientés del aire.

Este hecho fue más evidente a 10 cm, donde las marcas extremas estuvieron más amor tiguadas en función de la profundidad y además existió un efecto de retardo en el ca lentamiento y enfriamiento¡ resultados qu·e coinciden con lo encontrado por Hadas -(1954) •

En tanto, en los tratamien,"os con costra, la. falta de cobertura 'permite .Ia entrada de uno mayor cantidad de ~nergia calórica al suelo. Además, el suelo correspondiente a este tratamiento posee menos estructura, lo que hace que la conducción, en el es­pesor de suelo estudiado, sea mayor (Sanchez, 1973).

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Por esta razón, el suelo se calienta y enfría rápidamente, respondiendo en forma más directa a las variaciones de las temperaturas del aire. &. el caso de los registros tér­micos máximos, los valores resultaron muy cercanos yen algunos <:osos mayores a los del aire.

Esto permite hablar de una falta de regulación térmica por parte del suelo, que no re sulta tan marcada a 10 cm de profundidad, donde los registros extremos aparecen más amortiguados (Cuadros 3 y 4) •

Con referencia a los contenidos de humedad, se observó que hay una mayor retención de agua en los tratamientos con césped (Cuadros 1 y 2), condición que también ¡nci dió en la magnitud de los valores de temperatura registrados. -

Los resultados de los tratamientos con césped expresan que las amplitudes en suelo húmedo fueron menores que los correspondientes al suelo seco. Esta diferencia fue más marcada d 10 que a 5 cm; esto pone en evidencia una mayor influencia sobre la temperatura de la humedad con respecto a la profundidad.

Esto mostró como influye la humedad en un suelo de características fisioquímicas y cobertura definidas; ya que ante la misma entrada de energía hubo respuestas dife­rentes según ell contenido de agua en el suelo.

El aumento de.l contenido hídrico en el suelo incrementó la magnitud de dos caracte rísticas físicas. propias del material que lo forma: a} la capacidad de conducci6n de energía calórica y b} el calor específico del suelo. Al aumentar la capacidad de con ducción, el calor se transfiere más rápidamente en profundidad, y esto hace que el -incremento térmico del suelo que conduce sea menor que en un suelo seco, en cada

. nivel analizado.

Por otro lado, el aumento del calor especifico del suelo como un todo -el agua tiene u~ calor especifico igual a uno-, hace que el su.e4-6 se caliente y se enfríe más lent~ mente.

En los tratamientos con costra, las amplitudes para el suelo húmedo fueron, a dife­rencia de lo que ocurrrió en aquellos con cé$ped, levemente mayores que las corres­pondientes al suelo seco (Cuadros 3 y 4) • tanto las amplitudes comQ la diferencia entre ambas resu Itaron mayores en superficie.

En el suelo húmedo sin cobertura se produjo un brusco enfriamiento cuando cesó la radiación incidente (Gráficos 1 y 2), registrándose los valores más bajos de todas las condiciones analizadas y amplitudes; estas mediciones fueron a 5 cm similares a las del aire (Cu~dro 3) •

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•

•

Este enfriamiento puede atribuirse a que además de las condiciones propias de un sue lo sin cobertura ya citadas, existe un proceso endoténnico asociado al fenómeno de -evaporación del suelo.

Todas las diferencias observadas en los distintos tratamientos son aplicables a las tem peraturas medias del suelo. &t efecto, esta temperatura, obtenida como la semisuma­de los registros máximo y mínimo (Pani~ti et al. 1983b), mostró diferencias más o menos significativas con respecto a la temperatura' del aire, según el tratamiento (Cuadros 1 a 4) •

Los tratamientos con césped mostraron valores más amortiguados y el suelo húmedo pre sentó valores más bajos que el seco. La diferencia entre ambos fue mínima a 10 cm y -más marcada a 5 cm.

En el tratamiento suelo húmedo con costra, las temperaturas medias permanecieron nor mclmente por debajo de las correspondientes al aire, pero en suelo seco los vaJores fue ron mayores. La diferencia de temperatura media entre los dos estados de humedad fue mayor a 10 cm que o 5 cm (Cuadros 3 y 4) •

Las horas de registros máximos y mínimos fueron coincidentes con los correspondientes al aire, a 5 cm y en condiciones húmedas, poro ambos tratamientos. En el suelo seco los máximos se encontraron levemente desplazados. A 1 Ocm existió un retardo en el calentamiento y enfriamiento, y los extremos se alcanzaron 2 a 3 h más tarde (Grá­ficos 1 y 2) •

Analizando lo que sucedió para los mismos tratamientos en octubre, surgieron coinci­dencias en el comportamiento y diferencias en las magnitudes (Cuadros 5, 6, 7 y 8 y Gráficos 3 y 4 ) •

e.be senolar que las amplitudes registradas en este período fueron notablemente ma~ res a las observadas en marzo debido en parte, a las morcas ténnicas mínimas que en -este época del afio fueron todavía muy bojas. En tanto, las temperaturas máximas ¡gua Ion o superan a las correspondientes al aire. -

Se mantuvo la relación de disminución de la ampl itud térmica en función de lo profun didad de observación y result6 igualmente más acentuada en el tratamiento suelo hú-­medo con costra (17,4 a 11, 3°C) que en aquel con césped {lO,7 a 8,7°C}.

Las amplitudes térmicos'en los tratamientos húmedos con costra fueron también mayo­res que en aquellos con césped, aunque con una diferencia menor que lo observada en marzo tanto para 5 cm- (10, 7 - 17,4 OC) corno para 10 cm de profundidad (8,7 -11,3°C).

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En el tratamiento con césped, los registros térmicos extremos fueron menores y mayo­res respectivamente a los correspondientes al aire, acentuándose la diferencia a 10 cm de profundidad. Actuaron en este caso los mismos efectos amortiguadores analiza­dos para marzo y observados en otros traba jos (Pan i 90tti et aL, 1983a y b)

. -El comportamiento térmico para el suelo sin cobertura acusó valores extremos. El ca­lentamiento en primavera fue más brusco y las temperaturas máximos registradas supe raren considerablemente a las del aire, excepto en condiciones de humedad a 10 cm de profundidad (Gráficos 3 y 4) •

Con relaci6n a los estados de humedad, se mantuvo uno mayor retención de agua en los suelos con césped. Las amplitudes registrados en suelo húmedo, con o sin cobertu ro, fueron menores que las correspondientes o suelo seco, y la diferencia entre oro-­bos fue mayor o 5 cm que o 10 (Cuadros 5, 6, 7 y 8). Esto está manifestando, nue vamente, el efecto amortiguador de la humedad por un lado y de la profundidad po7 el otro.

Cabe sef'lalar que los amplitudes térmicas observadas en suelo sin cobertura a 5 cm, fuerón significativamente mayores a la del aire, surgiendo la máxima diferencia en el seco (21,3 sobre 16,8° C), indice de una falta de regulación por parte del suelo (Cuadro n. Con respecto a las temperaturas medios, cabe consignar que en casi la totalidad de los casos -suelo con o sin cobertura, húmedo o seco- los registros superaron a los del aire, estableciéndose los mayores diferencias en suelo sin cobertura.

La ocurrencia temporal de las temperaturas máximas a 5 cm guardó correspondencia con la respectiva del aire, bajó los distintas condiciones de cobertura y humedad. Los valores mínimos estuvieron levemente desfasados. A los 10 cm, estos registros extremos ocurrieron en forma retardada a los del aire en 1 a 2 h.

CONCLUSIONES

De los resultados obtenidos se desprenden los siguientes conclusiones:.

Lo amplitud térmico del suelo disminuye con lo profundidad.

La amplitud térmico es menor en el suelo con cobertura vegetal, que en el de! nudo.

-10-

"

El maYor contenido de humedad de un suelo, amortigua las marcas t~mücos, por un incremento en la capacIdad de conducción cal6rlccs Y en el ealorespecmco

del miSmo.

- Baio las tres condiciones analizadas: -cobertura, humedad Y profundidad, las <11! pJitudest~rmlcas registradas en octubre superan notabJemente a los ocurridas en

marzo.

En observaciones a S cm, Y para los tratamientos con .costra, las amplitudes tér";

micas en octubre.son mayores a las del aire; mientn:a que en marzo lasigualaa ..

A S cm Y para el $UeJo con césped, las amplitudes f'rmicas para ambos meses

permanecen por debajo de los correspondientes al aire.

El efecto de crmortiguaciónt6rmica es más n otabJ e en el tratamiento césped, aún seco. La humedad resulta un complemento de marCada importancia en lo regula

. -.~ clon.

El periodo de enfriamiento del suelo, en todas las condiciones analizadas, es superioraJ de-calentamiento.

El tratamiento que más amortigua los cambios t~rmicos es "suelo húmedo con

césped".

-11 ..

CUADRO 1 - Temperaturas-del suelo registrados a 5 cm en el trotamiento con césped y distintos contenidos de humedad (19,20, 21/111/80) •

Suelo Aire

Ora Parámetro Húmedo Seco

M6xima Mrnima MáxIma Mrnlma Máxima Mrnima

T emperatvra ·C 29.5 24.9 30.7 25.5 35.0 23.2

1& Amplitud oC 4.6 5.2 11 .8

Temp ..... 1a oC 27.2 28.1 29.2

Humedad " 32.4- 20.3 ---T emperatvra oC 30.0 25.3 31.0 25.9 36.2 24.0

2& Amplitud oC 4.7 5.1 12.2

Temp. media oC 27.6 28.4- 30.1

Humedad " 32.4- 19.7 --

CUADRO 2 - Temperaturas del suelo registradas a 10 cm en el tratamiento con césped y distintos contenidos de humedad (19,20, 21/111/80) ..

Suelo Aire

01'a Parámetro Húmedo Seco

M6xlma Mrnlma Máxima Mrnima Máxima Mrnima

T emperatvra oC 29.1 25.9 29.9 25.6 35.0 23.2

1& Amplitud oC 3.2 4.3 11 .8

TempdlllClla ·C 27.5 27.7 29.2

Humedad " 32.4- 23.3 ---Temperatura oC; 29.6 26.4- 30.3 26.2 36.2 24.0

2& Amplitud ·C 3.2 4.1 12.2

Temp. media -C 28.0 28.2 30.1

Humedad " 31.0 21.1 ---

-13-

CUADRO 3 - Temperaturas del suelo registradas a 5 cm en el tratamiento con costra y distintós contenidos de humedad (19~ 20, 21/III/SO) •

- Suelo Aint

Ora Parámetro Húmedo Seco

Máxima Mfnima MáxIma Mfnlma Máxima Mfnima

Temperatura ·C 34 .• 7 23.4 35.6 25.4 35.0 23.2 -

1& Amplitud ·C 11.3 10.2 11.8

Temp..-.dla ·C 29.0 30.5 29.2

Humedad % 27.9 18.1 ---. ·T emperatvra ·C " 36.7 24.5 36.5 26.4 36.2 24.0

Amplitud ·C 12.2 10.1 12.2 2& T emp. media' ·C 30.6 31.4 30.1 Humedad % 28.3 16.6 ---

CUADRO 4 - Temperaturas del suelo registradas a 10 cm en el tratamiento con costra y distintos contenidos de humedad (19, 20, 21/III/SO) •

Suelo Aire

Ora Parámetro Húmedo - Seco

Máxima Mrnlma Máxima Mrnlma M6x1ma Mfnima

Temperatura ·C 31 ~8 24.1 33.6 26.2 .35.0 23.2

1& AmplItud oC 7.7 7.4 11.8

T emp ... ecfla ·C 27.8 29.9 29.2 Humedad % 30.1 20.2 . , ---T emperafvra ·C 33.6 25.2 34.2 27.0 36.2 24.0

Amplitud ·C 8.4 7.2 12.2 2& Temp. media' ·C 29.4 30.6 30.1

Humedad % 30.7 18.3 ---

-15-

CUADRO 5 - Temperaturas del suelo registradas a 5 cm en el tratamiento con césped y distintos contenidos de humedad (13, 14, 15/X/80).

Suelo Aire

Ora Parámetro Húmedo Seco

Máxima Mrnima Máxima Mrnima Máxima Mrnima

T emperatvra oC 25.2 14.5 27.9 14.0 26.7 9.9

la Amplitud oC ," 10.7 13.9 16.8

T emp.raedla oC 19.8 20.9 18.3 Humedad % 32.7 14.2 ---Temperatura oC 26.1 14.0 29.1 . 16.0 30.0 13.0

21. Amplitud OC 12.1 13.1 17.0 Temp. media oC 20.5 22.5 21.5 Humedad % --- --- ---

CUADRO 6 - Temperaturas del suelo registradas a 10 cm en el tratamiento con césped y distintos contenidos de humedad (13, 14, 15/X/80).

Suelo Aire

Ora Parámetro Húmedo Seco

Máxima Mrnima Máxima Mrnlma Máximo Mfnima

T emperatvra oC 23.8 15.1 25.0 16.0 26.7 9.9

la Amplitud oC 8.7 9.0 16.8

T emp.naedla oC 19.4 20.5 18.3

Humedad % 30.7 14.8 ---T emperatvra oC 25.1 16.7 26.2 17.6 30.0 13.0

21. Amplitud oC 8.4 8.6 17.0 T emp. media' oC 20.9 21.9 21.5 Humedad % --- --- ---

-17-

CUADRO 7 - Temperaturas del suelo registradas a 5 cm en el tratamiento con costra y distintos contenidos de humedad (13, 14, 15/X/80).

Suelo Aire

Ora Parámetro Húmedo Seco

M6xlma Mrnlma MáxIma Mrnlma Máxima Mrnima

. T emperat\lra OC 30.0 12.6 34.9 13.6 26.7 9.9

11. Amplitud oC 17.4 21.3 16.8

Temp&lMdla oC 21.3 24.2 18.3

HYmedad' % ·28.7 22.7 ---Temperatura ·C 32.1 15.2 36.5 16.2 30.0. 13.0

21. Amplitud ·C 16.9 20.3, 17.0 lempo media· ·C 23.6 26.3 21.5

Humedad % --- --- ---

CUADRO 8 - Temperaturas del suelo registradas a 10 cm en el tratamiento con costra y distintos con ten idos de humedad (13, 14, 1 5/X/80) •

Suelo Aire

Ora Par6metro Húmedo Seco

M6xlma Mrnlma Máxima Mrnlma Máxima MrnUna

TOrnperatura OC 26.2 14.9 30.0 16.3 26.7 9.9

Amplitud ·C 11.3 13.7 16.8

" Temp ....... OC 20.5 23.1 18.3

Humedad % 29.0 23.3 ---T empetatura OC 28.4 17.2 31.8 18.4 30.0 13.0

Amplitud ·C 11.2 13.4 17.0 2·

Temp. media· oC 22.8 25.1 21.5

Humedad % --- --- ----19-

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36

32

28

24

--~-~

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T~inperatura ambiente

Suelo húmedo con césped

SUelo seco. con césped

Suelo húmedo con costra

.... + ...... Suelo seco co.n costro

o f.----~~------Yi------~i~------~I--~--~I--------~i-------Ti------~I--------Ir.------~I------~I~------ri------~i~---7 11 15 19 233 7 11 15 19 23 3 7 horas

Dio 19 Dia 20 Dia 21

GRAFICO 1 - Temperatura del suelo a 5 cm registrada el 19 - 20 y 21 de marzo de 1980.

40

36

32

24

.'

Temperatura ambiente

Suelo húmedo con césped

- - -- Suelo seco con césped

_._.- Suelo húmedo con castra

. + ++++ Suelo seco con costra

o J .. ----r-------,.~·------~-Ti-------,I--------r-------,-------.~,r-----~r-------,-------,--------r-------,~----~Ir----7 11 15 19 23 3 711 15 19 23 3 7 horas

Dia 19 Dia 20 Dia 21

GRAFICO 2 - Temperatura del suelo a 10 cm registrada el 19 - 20 Y 21 de marzo de 1980.

38

34

30

26

22

18

14

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Día 13

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Día 14

GRAFICO 3 - Temperatura del sue lo a 5 cm registrada el 13 - 14 y 15 de octubre de 1980.

+ •• ++

I Ir, loJ

Temperatura ambiente

Suelo húmedo con césped

Suelo seco con césped

Suelo húmedo con costra

Suelo seco con costra

23 3 7 horas

Dío 15

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30

26

22

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10 J O 1

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Día 13 Día 14

GRAFICO 4 - Temperatura del suelo o 10 cm registrada el 13 - 14 y 15 de octubre de 1980_

i 15

,,- Temperatura ambiente

---Suelo húmedo con césped

, - Suelo ¡eco con césped

____ ,_ Suelo húmedo con cO$tra

.. + + .... Suelo ¡eco con cO$tra

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Impteso en el Servicio de Comunicaciones y Relaciones Públicas de la 'EERA Rafaela

. 300 ejemplares

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