Objetivos:
- Estudiar el efecto de los distintos tratamientos sobre las principales variables del suelo relacionadas con la fertilidad, con especial atención a la materia orgánica del suelo (MOS), nitrógeno y fósforo.
- Evaluar cómo los tratamientos afectan a las principales características bioquímicas de la MOS, con énfasis en la evolución de compuestos orgánicos específicos derivados de la degradación de las nuevas técnicas.
- Evaluar la durabilidad y estabilidad de los mulches y la funcionalidad de los polímeros incluidos en los acondicionadores del suelo en los ensayos de campo y en condiciones controladas.
Tareas:
Qué: análisis de las muestras de suelo con el objetivo de obtener información sobre el estado de los nutrientes, con especial atención al nitrógeno y al fósforo
Por qué: el nitrógeno y el fósforo son los principales nutrientes que necesitan las plantas, y a menudo su presencia en compuestos asimilables es limitante para el crecimiento. Se espera que el incremento de la disponibilidad de agua en el suelo (que es un efecto esperado de la aplicación de las técnicas estudiadas, acondicionadores del suelo y acolchados) dé lugar a un incremento en la disponibilidad de ambos elementos.
Cómo: aplicamos métodos estándar desarrollados en estudios de fertilidad de suelos en el ámbito agronómico (tabla)
Qué. Fraccionamiento químico de las muestras de suelo, con el objetivo de detectar cambios en las principales características bioquímicas de la materia orgánica
Por qué. El incremento esperado en la disponibilidad de agua en el suelo gracias a las técnicas estudiadas (acondicionadores del suelo y acolchados) debería dar lugar a un incremento de la actividad microbiana. La consecuencia a largo plazo sería un incremento en la tasa de descomposición de la materia orgánica, mientras que a corto plazo se esperan cambios bioquímicos que afectarían a la microflora del suelo, ya sea positivamente (acelerando su actividad) o negativamente (inhibiéndola). Debido a su variabilidad espacial, se espera que estos cambios sean más fáciles de detectar a corto plazo que los cambios en la cantidad total de carbono del suelo.
Cómo. Se trabaja con dos enfoques
a) Evaluación de los cambios en la proporción de las fracciones lábil, recalcitrante e inerte de la materia orgánica del suelo. Se aplica hidrólisis ácida a las muestras de suelo, que son sometidas a una secuencia de extracciones e hidrólisis (Figura 1). La cadena de extracciones, cada vez más intensas, indican el estado de labilidad de la materia orgánica del suelo: los compuestos más lábiles se extraen o hidrolizan en primer lugar, mientras que los que se mantienen hasta las últimas fases del proceso son aquellos compuestos altamente insolubles y recalcitrantes, menos susceptibles de ser atacados por la microflora del suelo, y por tanto de ser utilizados como fuente de carbono o energía.
Figura 1. Secuencia de extracciones e hidrólisis aplicadas para cuantificar las fracciones lábil y recalcitrante de la material orgánica del suelo
b) A través del estudio de la composición bioquímoca de la materia orgánica del suelo, obtenida por termoquimiolisis con hidróxido de tetrametilamonio (TMAH). La materia orgánica del suelo se somete a este tratamiento en una atmósfera inerte de nitrógeno o argón, y los productos generados por este proceso se recogen en cloroformo frío (Figura 2). Una vez secos, se inyectan en un sistema de cromatografía de gases y espectrometría de masas, donde son identificados y cuantificados.
Figura 2. Termoquimiolisis con TMAH. Esquema del dispositivo experimental
El cromatograma resultante (Figura 3) muestra los diferentes compuestos detectados, dando una imagen completa de la composición de la materia orgánica del suelo. La utilidad es este procedimiento radica en que permite detectar compuestos químicos producidos por las plantas o por la actividad microbiana del suelo: la proporción entre ambos es un indicador de la intensidad de la actividad microbiana.
Figura 3. Arriba: ejemplo de cromatograma de gases obtenido a partir de una muestra de suelo. La flecha señala un pico concreto; Abajo: espectro de masas, que muestra la identificación precisa del compuesto (en este caso, ácido palmítico).
Con el objetivo de estimar la vida útil de los acolchados (tanto los nuevos como los de referencia), se ha instalado una red de 3 ensayos de degradación, en condiciones Semiáridas, Mediterráneo húmedo y Ámbito pirenaico. Cada uno de estos ensayos incluye 10 modelos de cada tipo de acolchado.
Ensayos de degradación de acolchados en condiciones Semiáridas y Ámbito pirenaico
La degradación de los acolchados a lo largo del tiempo se evalúa en intervalos de 6 meses: tras 6, 12 y 18 meses a la intemperie. En cada muestreo se recoge un modelo de acolchado de cada ensayo, y se envía a las instalaciones de Centexbel para su evaluación, en comparación con una serie de unidades que nunca han sido instaladas en condiciones de campo, y que sirven para disponer de los valores de referencia.
Los acolchados se evalúan:
- Visualmente: se evalúan las grietas, agujeros, deformaciones y daños debidos a la exposición a altas temperaturas. También se exploran posibles daños debidos a la fauna
- Manualmente: se aplican ligeras tensiones para evaluar si hay un cambio significativo en cuanto a la rigidez y fragilidad de los acolchados
- Mecánicamente: evaluación de las propiedades mecánicas de aquellas muestras que aún están suficientemente intactas, especialmente, la resistencia y la tensión de rotura, de acuerdo con los estándares de cada material (film plástico, tejido de yute, lámina de goma, lámina de bioplástico
Durante estos ensayos se registra el porcentaje de pérdida de propiedades en función del tiempo. Cuando los productos no pueden ser evaluados por estar en una fase de degradación avanzada se concluye que el acolchado está al final de su vida útil.
Ensayos de degradación acelerada
Además de los ensayos de campo, los acolchados se someten a pruebas de degradación acelerada en condiciones controladas. Se aplican los test Q-UV de resistencia a la radiación ultravioleta, utilizando radiación UVA y/o UVB (ISO 4892-3, ver figuras), con una intensidad de luz de 0.76 W/m². Los ensayos se realizan a temperaturas de 60ºC (ciclo de iluminación, 4h) y 50ºC (ciclo de oscuridad, 4 h). La humedad en la cámara de ensayo es alta, debido a la condensación de agua durante el ciclo de oscuridad.
Después de 500, 1000, 1500 o 2000 h de iluminación UV se realiza el análisis mecánico descrito anteriormente.
Ensayos de degradación acelerada: comparación entre la longitud de onda de la lámpara UVA (verde, izquierda) y UVB (verde, derecha) y la de la luz solar (rojo)
Cámaras en las que se realizan los ensayos Q-UV