Efectos del biochar sobre el suelo, las características de la raiz y la producción vegetal
- Autores: Manuel Olmo Pietro
- Directores de la Tesis: José Antonio Alburquerque Méndez (dir. tes.), Rafael Villar Montero (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Córdoba (ESP) ( España ) en 2016
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Torrent Castellet (presid.), Xavier Domene Casadesús (secret.), Miguel Angel Sanchez Monedero (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Recursos Naturales y Gestión Sostenible por la Universidad de Córdoba
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Helvia
- Resumen
RESUMEN DE LA TESIS DOCTORAL DE D./Dª 1. introducción o motivación de la tesis La agricultura debe hacer frente en la actualidad a una serie de desafíos como son el cambio climático, la degradación y pérdida de fertilidad de los suelos, y la alta demanda de alimentos. El sector agrícola es muy relevante en este escenario, ya que, por una parte, la actividad agrícola contribuye a la emisión de gases de efecto invernadero y por otra, se ve afectada negativamente por las consecuencias derivadas del cambio climático (incremento de temperatura, aumento de la aridez, etc.) (IPCC 2014). Hasta ahora se ha conseguido aumentar el rendimiento de los cultivos principalmente mediante prácticas poco sostenibles a largo plazo, tales como el manejo abusivo del suelo y el uso excesivo de fertilizantes. Todo ello a expensas de la reducción de la calidad del suelo y del aumento de la contaminación del mismo. Esto hace necesario implementar en el sector agrícola estrategias sostenibles que aumenten el rendimiento de los cultivos sin aumentar el impacto sobre el área cultivada y que reduzcan a su vez las emisiones de gases de efecto invernadero.
El biochar (biocarbón en español) es un material rico en C que se obtiene de la descomposición termo-química de residuos orgánicos a temperaturas que generalmente oscilan entre 300 y 700 ˚C y en ausencia de oxígeno (pirólisis). El proceso de pirólisis estabiliza el C existente en la materia orgánica en una forma más resistente a la descomposición química y biológica, por lo que al ser incorporado al suelo no se degrada y el C no es emitido a la atmósfera como ocurre con la descomposición de materia orgánica sin pirolizar (Lehmann y Joseph 2015). Las características del biochar le confieren la capacidad potencial de mejorar las propiedades físico-químicas del suelo y aumentar la productividad de los cultivos, contribuyendo además al secuestro de C, lo que convierte al biochar en una herramienta para luchar contra el cambio climático (Jeffery et al. 2015; Lehmann y Joseph 2015).
Los efectos del biochar sobre las propiedades del suelo pueden varían en función de las características del biochar, que a su vez dependen de las propiedades del material del que se obtiene y de las condiciones de pirólisis (Mukome et al. 2013). Esto explica que las respuestas de los cultivos a la adición de biochar sean muy variables (Biederman y Harpole 2013; Liu et al. 2013). La mayoría de los estudios han analizado los efectos del biochar sobre la producción agrícola, sin profundizar en los mecanismos de las plantas que explican estas respuestas. Así por ejemplo, se ha profundizado muy poco en las respuestas de la raíz a las nuevas condiciones creadas en el suelo tras la adición de biochar. Es por tanto necesario el estudio de las respuestas de los diferentes órganos de la planta a la adición de biochar.
Los rasgos funcionales son atributos físicos y químicos de las plantas que pueden servir como indicadores o predictores de las respuestas de las plantas ante cambios en el ambiente (Lavorel y Garnier 2002), como pueden ser los cambios inducidos por el biochar sobre las características del suelo. El estudio de los rasgos funcionales de los diferentes órganos de la planta puede aportarnos una mejor comprensión acerca de los mecanismos de respuestas de las plantas a la adición de biochar.
2. contenido de la investigación El objetivo principal de esta tesis doctoral es evaluar los efectos del biochar sobre las propiedades del suelo y cómo estos cambios influyen en el desarrollo y crecimiento de las plantas. Para ello, se han combinado ensayos en condiciones controladas (cámara de cultivo e invernadero) con ensayos en campo y se ha profundizando en el estudio de aquellos factores que van a determinar la disponibilidad de recursos (agua y nutrientes) para las plantas.
Nuestros resultados indicaron que las características de los biochars variaron dependiendo del material de partida, pero en general presentaron un pH alcalino, alto contenido de C y bajo contenido de nutrientes. De manera general, la adición de biochar redujo la densidad aparente y la compactación del suelo y aumentó su capacidad de retención hídrica. La adición de biochar ejerció una gran influencia sobre la disponibilidad de nutrientes en el suelo, aumentando la disponibilidad de P, K, Ca, Mg y Cu, y reduciendo la de N.
Los cambios inducidos por los biochars sobre las propiedades de los suelos afectaron a los rasgos morfológicos de la raíz. En general, la adición de biochar aumentó la longitud específica de la raíz y redujo su diámetro y densidad tisular. La adición de biochar ejerció un impacto positivo sobre el estado hídrico de las plantas y aumentó la producción de biomasa de la parte aérea, lo que promovió el crecimiento y la producción vegetal. Tanto en los experimentos de adición del biochar en invernadero como en los de campo encontramos una relación positiva y significativa entre la longitud específica de la raíz y la producción vegetal, lo que sugiere que el aumento de la proliferación de raíz fina tras la adición de biochar aumentó el rendimiento del cultivo. Este hecho fue relacionado fundamentalmente con un mayor acceso a los recursos disponibles, favorecido tanto por un mayor volumen de exploración como una mayor interacción partículas de biochar-raíz. Otro hecho a destacar es que la adición de biochar junto con una fertilización siempre mejoró los rendimientos obtenidos respecto a la sola aplicación de la fertilización, lo que sugiere que su adición mejoró la eficacia del fertilizante añadido.
En la práctica agrícola es de suma importancia asegurar una correcta incorporación del biochar en el suelo. Debido a que el tamaño de partícula del biochar es variable, su mezcla con el suelo puede ser poco homogénea. Además, los movimientos del suelo debidos a su manejo (arado y siembra) pueden acrecentar este problema. La mayoría de estudios no consideran estos cambios que afectan de forma considerable a la distribución del contenido de biochar en el suelo, lo que puede dar lugar a resultados confusos y por tanto no concluyentes. Los resultados de nuestro estudio mostraron que se puede estimar el contenido de biochar en el suelo mediante una técnica sencilla que consiste en una categorización visual en el campo basada en el color oscuro que el biochar confiere al suelo. Esta categorización visual correlacionó positivamente tanto con el contenido de biochar del suelo como con la producción de trigo y, por tanto, puede emplearse como una herramienta útil para comprobar la incorporación homogénea del biochar en el suelo.
3.conclusión En resumen, los resultados sugieren que el biochar puede ser usado para mejorar la calidad del suelo, aumentar la eficiencia de los fertilizantes y la producción de un amplio rango de especies agronómicas. En este sentido, cabe destacar como aspectos clave para asegurar la eficacia del biochar: i) adecuar las características del biochar a las propiedades del suelo y condiciones de cultivo; y ii) determinar qué factores condicionan una mayor disponibilidad de nutrientes en el sistema suelo-biochar-planta, especialmente aquellos nutrientes retenidos en el biochar.
