Trjo Finl de Crrer Efecto de los usos del suelo en l emisión de dióxido de crono del suelo l tmósfer en un groecosistem semiárido del Vlle del Ero. Srh Mendir Co Ingenierí Técnic Agrícol, Especilidd de Industris Agrris y Alimentris Director: Jorge Álvro Fuentes. Estción Experimentl de Aul Dei (CSIC) Vic, septiemre de 2012
INDICE INDICE GENERAL Índice de figurs... 4 Índice de tls... 6 Resumen... 8 Agrdecimientos... 10 1. INTRODUCCIÓN... 11 2. OBJETIVOS... 13 3. ANTECEDENTES... 14 3.1. Cmio climático y usos del suelo... 14 3.2. Respirción del suelo... 16 3.2.1. Procesos que intervienen en l respirción del suelo... 17 3.2.2. Fctores que controln l descomposición... 17 4. DISEÑO EXPERIMENTAL... 22 4.1. Entorno geográfico y sus crcterístics... 22 4.1.1. Climtologí... 22 4.1.2. Geologí y litologí... 24 4.2. Usos del suelo: estudio de l respirción del suelo en cmpo... 24 4.2.1. Crcterístics de ls prcels de estudio... 24 4.2.2. Análisis de prámetros... 26 4.3. Usos del suelo: estudio incución en lortorio... 29 4.4. Fertilizción nitrogend: estudio de l respirción del suelo en cmpo corto plzo... 30 5. RESULTADOS... 32 5.1. Usos del suelo: estudio de l respirción del suelo en cmpo... 32 5.1.1. Tempertur del suelo... 32 5.1.2. Humedd del suelo... 34 5.1.3. Crono orgánico solule del suelo... 36 5.1.4. Nitrógeno orgánico solule del suelo... 37 5.1.5. Crono de l ioms microin del suelo... 38 2
INDICE 5.1.6. Crono orgánico totl del suelo... 39 5.1.7. Respirción del suelo... 40 5.1.8. Relciones entre los prámetros estudidos... 42 5.2. Usos del suelo: estudio de incución en lortorio... 50 5.3. Fertilizción nitrogend: estudio de l respirción del suelo en cmpo corto plzo... 54 5.3.1. Tempertur del suelo... 54 5.3.2. Humedd del suelo... 56 5.3.3. Crono orgánico solule del suelo... 58 5.3.4. Nitrógeno orgánico solule del suelo... 60 5.3.5. Respirción del suelo... 61 5.3.6. Relción entre los prámetros estudidos... 63 6. DISCUSIÓN... 70 6.1. Usos del suelo: estudio de l respirción del suelo en cmpo... 70 6.2. Usos del suelo: estudio de incución en lortorio... 73 6.3. Fertilizción nitrogend: estudio de l respirción del suelo en cmpo corto plzo... 74 7. CONCLUSIONES... 76 7.1. Usos del suelo: estudio de l respirción del suelo en cmpo... 76 7.2. Usos del suelo: estudio de incución en lortorio... 77 7.3. Fertilizción nitrogend: estudio de l respirción del suelo en cmpo corto plzo... 78 8. BIBLIOGRAFÍA... 79 3
INDICE INDICE DE FIGURAS Figur 1. Mp de l uicción de Senés de Alcuierre... 22 Figur 2. Tempertur medi mensul, máxims y mínims de l zon de estudio... 23 Figur 3. Precipitción medi mensul, máxims y mínims de l zon de estudio... 23 Figur 4. Vist ére y delimitción de ls prcels de estudio... 25 Figur 5. Anlizdor de gses modelo EGM-4... 26 Figur 6. Cámr iert modelo CFX-1... 27 Figur 7. Muestrs de suelo en incución... 29 Figur 8. Tempertur del suelo medi pr cd uso... 33 Figur 9. Tempertur medi del suelo pr cd dí de muestreo... 33 Figur 10. Tempertur medi del suelo por uso y dí... 34 Figur 11. Humedd del suelo medi pr cd uso... 35 Figur 12. Humedd del suelo medi pr cd dí de muestreo... 35 Figur 13. Humedd del suelo medi por uso y dí... 36 Figur 14. Crono orgánico disuelto pr cd uso... 37 Figur 15. Nitrógeno orgánico disuelto del suelo pr cd uso... 38 Figur 16. Crono de l ioms medi pr cd uso... 39 Figur 17. Crono de l ioms medi pr cd dí de muestreo... 39 Figur 18. Crono orgánico totl del suelo pr cd uso... 40 Figur 19. Respirción del suelo medi pr cd uso... 41 Figur 20. Respirción del suelo pr cd dí de muestreo... 41 Figur 21. Respirción del suelo por uso y dí... 42 Figur 22. Relción entre l respirción del suelo y tempertur del suelo... 43 Figur 23. Relción entre l respirción del suelo y l humedd del suelo... 44 Figur 24. Relción entre l respirción del suelo y tempertur del suelo en uso NT... 45 Figur 25. Relción entre l respirción del suelo y humedd del suelo en uso NT... 45 Figur 26. Relción entre l respirción del suelo y tempertur del suelo en uso AC... 46 Figur 27. Relción entre l respirción del suelo y l humedd del suelo en uso AC... 47 Figur 28. Relción entre l respirción del suelo y tempertur del suelo en uso AU... 48 Figur 29. Relción entre l respirción del suelo y humedd del suelo en uso AU... 48 Figur 30. Relción entre l respirción del suelo y tempertur del suelo en uso FR... 49 4
INDICE Figur 31. Relción entre l respirción del suelo y humedd del suelo en uso FR... 50 Figur 32. Emisión de CO 2 medi diri pr cd suelo incudo... 50 Figur 33. Vlores dirios de emisión de CO 2 en incución... 51 Figur 34. Emisión de CO 2 por uso y dí de incución... 51 Figur 35. Emisión de CO 2 cumuld por uso y dí de incución... 52 Figur 36. Tempertur del suelo medi pr cd plicción... 54 Figur 37. Tempertur medi del suelo pr los diferentes momentos de muestreo... 55 Figur 38. Tempertur medi del suelo por plicción y hor... 55 Figur 39. Humedd medi del suelo pr cd plicción... 55 Figur 40. Humedd medi del suelo en los diferentes momentos de muestreo... 57 Figur 41. Humedd medi del suelo por plicción y hor... 58 Figur 42. Crono orgánico solule del suelo pr cd plicción... 59 Figur 43. Crono orgánico solule del suelo por plicción y hor... 59 Figur 44. Nitrógeno orgánico solule del suelo pr cd plicción... 60 Figur 45. Nitrógeno orgánico solule del suelo por plicción y hor... 61 Figur 46. Respirción medi del suelo pr cd plicción... 62 Figur 47. Respirción del suelo medi en los diferentes momentos de muestreo... 62 Figur 48. Respirción del suelo medi pr cd plicción y hor... 63 Figur 49. Relción entre l respirción del suelo y l humedd del suelo... 64 Figur 50. Relción entre l respirción del suelo y el crono orgánico disuelto del suelo... 65 Figur 51. Relción entre l respirción del suelo y el nitrógeno orgánico disuelto del suelo... 66 5
INDICE INDICE DE TABLAS Tl 1. Principles crcterístics del purín plicdo... 31 Tl 2. Análisis de vrinz de l tempertur del suelo pr los diferentes usos y fechs... 32 Tl 3. Análisis de vrinz de l humedd del suelo pr los diferentes usos y fechs.... 34 Tl 4. Análisis de vrinz de crono orgánico disuelto del suelo pr los diferentes usos y fechs... 36 Tl 5. Análisis de vrinz de nitrógeno orgánico solule del suelo en los diferentes usos y fechs... 37 Tl 6. Análisis de vrinz del crono de l ioms microin pr los diferentes usos y fechs... 38 Tl 7. Análisis de vrinz de crono orgánico totl del suelo pr los diferentes usos y fechs... 40 Tl 8. Análisis de vrinz de l respirción del suelo pr los diferentes usos y fechs... 40 Tl 9. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los diferentes prámetros estudidos... 43 Tl 10. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos en uso NT... 44 Tl 11. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos en uso AC... 46 Tl 12. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos en uso AU... 47 Tl 13. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos en uso FR... 49 Tl 14. Cociente metólico, cociente de minerlizción, crono potencilmente minerlizle, rtio de minerlizción de crono, crono potencilmente minerlizle en relción con el crono orgánico totl... 53 Tl 15. Análisis de vrinz de l tempertur del suelo pr ls distints plicciones y hors... 54 Tl 16. Análisis de vrinz de l humedd del suelo pr ls distints plicciones y hors... 56 Tl 17. Análisis de vrinz de crono orgánico solule del suelo pr ls distints plicciones y hors... 58 6
INDICE Tl 18. Análisis de vrinz del nitrógeno orgánico disuelto pr ls distints plicciones y hors... 60 Tl 19. Análisis de vrinz de l respirción del suelo pr ls distints plicciones y hors... 61 Tl 20. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos... 64 Tl 21. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos 1 hor ntes de l plicción de los distintos fertilizntes nitrogendos... 66 Tl 22. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos 1,50 h después de l plicción de los distintos fertilizntes nitrogendos... 66 Tl 23. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos 5 hors después de l plicción de los distintos fertilizntes nitrogendos... 67 Tl 24. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos 71 h después de l plicción de los distintos fertilizntes nitrogendos... 67 Tl 25. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos en l prcel control... 68 Tl 26. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos en l prcel con plicción de nitrógeno minerl... 68 Tl 27. Análisis de regresión linel entre l respirción del suelo y los prámetros estudidos en l prcel con plicción de purín... 69 7
RESUMEN Resumen de Trjo Finl de Crrer Ingenierí Técnic Agrícol, Especilidd de Industris Agrris y Alimentris Título: Efecto de los usos del suelo en l emisión de dióxido de crono del suelo l tmósfer en un groecosistem semiárido del Vlle del Ero. Plrs clve: respirción del suelo, secuestro de crono, usos del suelo, dióxido de crono. Autor: Srh Mendir Co Dirección: Jorge Álvro Fuentes Avldor: Xvier Serr Juny Fech: Septiemre de 2012 Resumen Los cmios en los usos del suelo hn contriuido de mner importnte l incremento de gses de efecto inverndero en l tmósfer, especilmente de dióxido de crono, umentndo sus emisiones desde 1970 en un 80%. Estos cmios cusn l lterción de los suelos provocndo un impcto sore el ciclo del crono, umentndo ls tss de descomposición de l frcción orgánic crendo sí un flujo de CO 2 l tmosfer. Entre ls recomendciones del Pnel Interguernmentl de expertos sore el Cmio Climático (IPCC, en inglés), y contempldo en el Protocolo de Kyoto, se encuentr el proceso de secuestro de crono en suelos, que implic l eliminción del CO 2 tmosférico por prte de ls plnts y su lmcenmiento como mteri orgánic del suelo. Pr poder fvorecer dicho proceso, en un determindo tipo de ecosistem, es fundmentl conocer cuáles son los fctores que goiernn l respirción del suelo y el impcto que tienen los diferentes usos en l emisión de CO 2. En el presente trjo se hn estudido 4 usos del suelo representtivos del secno rgonés: un monocultivo de ced en siemr direct (NT), un suelo ndondo lrdo (AC), un suelo ndondo no lterdo (AU) y un suelo forestl (FR) con el ojetivo de conocer sus tss de respirción, l influenci de diferentes prámetros edáficos en ells, y proponer cmios en el uso del suelo que yuden mitigr ests emisiones. Además, se h dedicdo un prtdo pr conocer cómo influyen diferentes técnics de fertilizción nitrogend (minerl y orgánic) en l respirción de un monocultivo de ced en siemr direct. En cunto los usos, los resultdos otenidos tnto in situ como en lortorio muestrn un myor respirción en AC, siendo los vlores más jos los de NT y FR. Un de ls principles conclusiones es que l supresión del loreo y del periodo de recho lrgo, sí como l conversión de tierrs ndonds y mrginles cultivos y zons forestles se presentn en este tipo de ecosistems como práctics de secuestro de crono. En el estudio de plicción de fertilizntes, no se oservó ningún cmio en l respirción del suelo después de l plicción de nitrógeno minerl. En cmio, el suelo fertilizdo con purín sí que mostró picos de emisión durnte ls siguientes hors l incorporción de éste, deido fundmentlmente su lto contenido de crono láil. 8
RESUMEN Finl Degree Project Summry Agriculturl Engineering, Frming nd Food Industries Title: Lnd use Effects on cron dioxide emissions from soil to the tmosphere in semirid groecosystem of Ero river vlley. Keywords: soil respirtion, soil cron sequestrtion, lnd use, cron dioxide. Author: Srh Mendir Co Director: Jorge Álvro Fuentes Gurntor: Xvier Serr Juny Dte: Septiemre de 2012 Summry Lnd use chnges hve contriuted significntly to increse the concentrtion of greenhouse gses in the tmosphere, especilly cron dioxide, whose emissions hve grown since 1970 y 80%. These chnges cuse n ltertion of soil inducing n impct on the glol cron cycle tht ccelertes the soil orgnic mtter decomposition rtes generting CO 2 fluxes to the tmosphere. A process recommended y the Intergovernmentl Pnel on Climte Chnge (IPCC), nd recognized in the Kyoto Protocol, is the cron sequestrtion tht implies removl of tmospheric CO 2 y plnts nd storge s soil orgnic mtter. In order to implnt this prctice in prticulr ecosystem, studies re necessry to understnd the fctors tht govern soil respirtion nd the impct of different lnd uses on CO 2 emissions. In this study, it ws studied 4 different types of lnd uses representtive of semirid rinfed Argón: cropping system of rley under no-tillge (NT), n ndoned griculturl plowed field (AC), n ndoned uncultivted field (AU) nd forest re (FR). The ojective of the present study ws to evlute the respirtion rtes, the environmentl fctors tht influence these rtes nd to propose lnd use chnges to mitigte CO 2 emissions. Additionlly, it is included section to explore the response of soil respirtion to nitrogen fertiliztion (minerl nd orgnic) in rley system. In the study of lnd uses, the otined results in situ s well s in lortory hve shown the highest soil respirtion in AC nd the lowest in NT y FR. Thus, one of the min conclusions is tht the suppression of tillge nd the fllow period, nd the conversion from ndoned nd mrginl soils to forest res or crops re cron sequestrtion prctices in this ecosystem. In the study of nitrogen fertiliztion, there ws no chnge in soil respirtion rtes fter ppliction of minerl nitrogen. In contrst, soil fertilized with mnure showed peks in CO 2 emissions during the hours following the ddition, minly due to the high content of lile cron of the mnure. 9
AGRADECIMIENTOS AGRADECIMIENTOS Quiero grdecer l Estción Experimentl de Aul Dei (Zrgoz) ls fciliddes que me dio pr poder relizr este trjo en sus instlciones. Tmién todos los compñeros de lortorio por estr siempre dispuestos yudrme y enseñrme, en prticulr, Pep que h menizdo ls hors de lortorio y An, que demás me contgió su entusismo por ir l cmpo desde el primer dí. En especil, Jorge Álvro por l yud, medios y poyo que me ofreció desde el primer momento. Por comprtir conmigo su experienci y sus conocimientos, y lisr los ches que me encontr en el cmino de l relizción de este trjo. H conseguido que se trte de lgo más que de un trjo finl de crrer convirtiéndolo en un grt experienci, que demás, h servido pr clrr los siguientes psos en mi formción. Muchs grcis. A mi fmili, que h estdo muy pendiente del desrrollo del trjo. Y por último, mis migos y ls chics, que me hn escuchdo y nimdo todo este tiempo. 10
INTRODUCCIÓN 1. INTRODUCCIÓN El efecto inverndero es un fenómeno nturl cusdo por el diferente comportmiento de los componentes de l tmósfer frente l rdición solr y l rdición terrestre. L tmosfer es muy trnsprente l rdición de ond cort, pero en cmio present nds de sorción muy mplis de rdición de ond lrg. De est mner, l rdición solr puede trvesr l tmósfer sin sufrir grndes tenuciones, y l rdición terrestre (de ond lrg) es sorid en cntiddes muy considerles por los gses de efecto inverndero. En l ctulidd existe un consenso socil y científico, csi generlizdo, en torno l ide de que nuestro modo de producción y consumo energético está generndo un lterción climátic glol deido l emisión de gses de efecto inverndero (GEI). Durnte ls tres últims décds ls concentrciones de los principles GEI, dióxido de crono (CO 2 ), óxido nitroso (N 2 O) y metno (CH 4 ), hn umentdo su concentrción un 80% (IPCC, 2007). L gricultur es un de ls principles ctividdes emisors de gses de efecto inverndero. Según dtos del IPCC del 2006, el sector grícol emitió el 14% de totl de GEI, y en Espñ este porcentje fue del 10%. En l Comunidd Autónom de Argón ls emisiones de GEI se encuentrn un 40% por encim de los ojetivos estlecidos en el Protocolo de Kyoto pr est comunidd, y más del 20% de ls emisiones provienen del sector grícol. El ppel de los suelos grícols en l dinámic de emisión de los GEI está fuertemente condiciondo por los cmios en los usos del suelo (Guo y Gifford, 2002). L dinámic de los ecosistems terrestres depende de ls intercciones entre diversos ciclos iogeoquímicos. L trnsferenci de crono (tnto de CO 2 como de crono orgánico e inorgánico) entre l iosfer, litosfer, océnos y tmósfer, constituye el ciclo de crono (Sigmn y Boyle, 2000) y depende de ls interrelciones entre un serie de sumideros y fuentes y oper corto como lrgo plzo de tiempo. Los sistems ecológicos de l Tierr, por medio de los cules el crono qued retenido en l ioms viv, en l mteri orgánic en descomposición y en el suelo, desempeñn un ppel importnte en el ciclo del crono mundil. El crono es intercmido de mner nturl entre estos sistems y l tmósfer medinte los procesos de fotosíntesis, respirción y descomposición. En el suelo el CO 2 se produce fundmentlmente trvés del metolismo de los microorgnismos y de ls ríces de ls plnts, siendo l descomposición microin de compuestos orgánicos el proceso más importnte que lo gener. Durnte l descomposición un prte del crono es devuelto l tmósfer en form de CO 2, mientrs que otr se trnsform en otros compuestos más sencillos o se lmcen en ls propis estructurs microins. 11
INTRODUCCIÓN L humnidd está y mnipulndo l iosfer terrestre escl glol y l influenci de est modificción en l concentrción de CO 2 es importnte. El efecto sore el ciclo del crono de ls intervenciones relizds hst el momento no h sido tenido en cuent, pesr de que l myor prte de ess intervenciones hn provocdo l disminución de crono en diferentes reservorios de los ecosistems terrestres. En prticulr, l ioms forestl y l mteri orgánic del suelo hn sido ls reservs más fectds por el cmio de uso del suelo y l trnsformción grícol, deido su reltivmente jo periodo de renovción (entre 30 y 100 ños). Sin emrgo, est disminución del crono terrestre sugiere l oportunidd de que trvés de un correcto mnejo se pued incrementr en el futuro el crono de los ecosistems terrestres y, de hecho, est posiilidd está siendo y contempld en ls recomendciones ctules del IPCC que indicn que ls práctics de reforestción y forestción (plntción de nuevos osques en tierrs donde históricmente no los hí hido) serán clves pr plir el incremento del CO 2 tmosférico. Por consiguiente, es importnte exminr en qué medid vrín los flujos de crono y l cpcidd de los diferentes suelos pr emitir o ctur como sumideros de CO 2. En el presente trjo se evlurá el ppel que desempeñn diferentes usos de suelo representtivos del secno rgonés en l emisión de dióxido de crono. Pr ello, se relizrán medids sucesivs de CO 2, tnto en l zon de estudio como en el lortorio, sí como de los principles prámetros que influyen en su dinámic. Tmién se dedicrá un prtdo pr nlizr el efecto que tiene l plicción de distintos fertilizntes en ls emisiones del suelo. 12
OBJETIVOS 2. OBJETIVOS El ojetivo principl del estudio es determinr el impcto de diferentes usos del suelo en l emisión de dióxido de crono del suelo l tmósfer. Así, un vez otenidos los resultdos se propondrán cmios de uso del suelo que podrín minimizr ls emisiones de CO 2 del suelo l tmósfer. Pr ello se plnten los siguientes ojetivos específicos cumplir: - Cuntificr los flujos de dióxido de crono in situ de 4 suelos representtivos del secno rgonés: monocultivo de ced jo siemr direct, suelo lrdo ndondo, suelo ndondo inlterdo y suelo forestl. - Determinr l influenci de diferentes prámetros edáficos y climáticos en l respirción del suelo y conocer cuáles de ellos son los que controln dichos flujos. - Cuntificr ls emisiones de dióxido de crono en el lortorio, pr determinr el potencil de minerlizción de los distintos usos jo ls misms condiciones mientles de tempertur y humedd. Además, se estudirá qué efecto tienen distintos sistems de fertilizción en l producción por prte del suelo del menciondo gs, con el ojetivo de nlizr qué impcto produce l plicción de dos tipos de fertiliznte nitrogendo (nitrógeno minerl y nitrógeno orgánico) corto plzo en distints prcels cultivds con ced. 13
ANTECEDENTES 3. ANTECEDENTES 3.1. CAMBIO CLIMÁTICO Y USOS DEL SUELO Pr el IPCC el término cmio climático denot un cmio en el estdo del clim identificle ríz de un cmio en el vlor medio y/o en l vriilidd de sus propieddes, y que persiste durnte un período prolongdo, generlmente cifrdo en decenios o en períodos más lrgos. Denot todo cmio del clim lo lrgo del tiempo, tnto si es deido l vriilidd nturl como si es consecuenci de l ctividd humn. Este significdo difiere del utilizdo en l Convención Mrco de ls Nciones Unids sore el Cmio Climático (UNFCCC, en inglés), que descrie el cmio climático como un cmio del clim triuido direct o indirectmente l ctividd humn, que lter l composición de l tmósfer mundil y que viene sumrse l vriilidd climátic nturl oservd en períodos de tiempo comprles. Y en el ño 2001 el Tercer Informe de Evlución del IPCC poní de mnifiesto l evidenci proporciond por ls oservciones de los sistems físicos y iológicos que mostr que los cmios regionles en el clim, en concreto los umentos de ls temperturs, estn fectndo los diferentes sistems y en distints prtes del gloo terráqueo. En promedio, l tempertur h umentdo proximdmente 0,6 C en el siglo XX. El resumen del IPCC Fourth Asseesment Report reltivo l ño 2007 empiez declrndo que el clentmiento glol puede considerrse como lgo inequívoco, tl como lo ponen en evidenci ls oservciones de incrementos en l tempertur medi del ire y del océno, en l fusión de ls zons cuierts por l nieve y el hielo, y por el incremento pultino que está sufriendo el nivel del mr. El intervlo de ños comprendido entre 1995-2006, se h ctlogdo dentro de los 12 ños más clurosos de los que se tiene notici desde que existe el registro instrumentl de temperturs (desde 1850). L tendenci de incremento de los últimos cien ños (1906-2005) de 0,74 C es sensilemente superior l tendenci que se hí otenido pr periodo de 1901-2000 pulicdo en el tercer informe del IPCC. El incremento de temperturs se produce en todo el gloo y es myor cunto myor es l ltitud, l menos en el Hemisferio Norte. Además, ls zons continentles hn sufrido un clentmiento más intenso que ls zons oceánics. En promedio, ls temperturs del hemisferio norte durnte l segund mitd del siglo XX fueron superiores ls de culquier otro período de 50 ños de los últimos 500 ños, y prolemente ls más lts lo lrgo de, como mínimo, los últimos 1.300 ños. Desde 1900 l ño 2005 l precipitción se h incrementdo significtivmente en ls zons orientles de Norte y Sur Améric, en el norte de Europ y en el Norte y Centro de Asi, pero h disminuido de form precile en l región del Shr y ledños, l cuenc mediterráne europe y Áfric del Sur. Glolmente, se estim que el áre fectd por l sequí se h incrementdo desde 1970. 14
ANTECEDENTES L vrición de ls concentrciones de gses de efecto inverndero (GEI) y erosoles en l tmósfer, y ls vriciones de l cuiert terrestre ltern el equilirio energético del sistem climático. Ls emisiones mundiles de GEI por efecto de ctividdes humns hn umentdo, desde 1970 en un 80%. Entre ests emisiones, el dióxido de crono (CO 2 ) es el GEI ntropogénico más importnte. Ls concentrciones tmosférics de CO 2 en 2005 (379 ppm) excedieron con mucho el intervlo nturl de vlores de los últimos 650.000 ños. Los umentos de l concentrción mundil de CO 2 se deen principlmente l utilizción de comustiles de origen fósil y, en un prte menor pero precile, los cmios de uso de l tierr. Desde 1970 ls emisiones directs deids cmios en el uso del suelo se hn incrementdo un 40%. Los cmios de uso del suelo medinte l conversión de osques y prdos en terrenos grícols hn contriuido de form sustncil l incremento de l concentrción de CO 2 tmosférico en los últimos siglos. L deforestción mundil que se produjo entre 1850-1985 contriuyó con l emisión, proximdmente, de 120 Gt de crono l tmósfer. El Informe Especil del IPCC sore escenrios de emisiones (IEEE, 2000) proyect un umento de ls emisiones mundiles de GEI de entre 25% y 90% de CO 2 entre 2000 y 2030, suponiendo que los comustiles de origen fósil mntengn su posición dominnte en el conjunto mundil de fuentes de energí hst 2030 como mínimo. De proseguir ls emisiones de GEI un ts igul o superior l ctul, el clentmiento umentrí y el sistem climático mundil experimentrí durnte el siglo XXI numerosos cmios, muy prolemente myores que los oservdos durnte el siglo XX. Cundo se produce el cmio de uso forestl o prtense grícol, l myor prte de pérdids de crono se producen en los primeros ños, prticulrmente en ls zons tropicles (Pusin et l, 1997). Aunque un ritmo más lento, l disminución del crono edáfico puede continur durnte décds, sore todo en los suelos ricos en mteri orgánic, prticulrmente en ls regiones templds. L erosión por el viento y el gu es un fctor significtivo en ls pérdids locles de crono y en l redistriución de este elemento. Por otro ldo, los terrenos cuyo uso se modificn consiguiendo un cuiert vegetl perenne, ien se trvés del ndono del suelo grícol y l sucesión nturl o como resultdo de un decisión del mnejo del suelo tienden incrementr los niveles de crono orgánico del suelo (Pustin et l., 1997). En regiones templds, donde l trnsformción nuevs tierrs grícols está muy limitd o en zons donde existe un sore-producción grícol, es norml que ls tierrs grícols mrginles se trnsformen en terrenos forestles o prtenses, lo que represent un opción pr conseguir un secuestro de crono tmosférico (Cole et l., 1996). L velocidd de cumulción de crono en estos csos vrí considerlemente dependiendo de ls condiciones de suelos, clim, vegetción y grdo de mnejo soportdo por el suelo. 15
ANTECEDENTES El potencil de secuestro de crono por los suelos no es infinito, l menos pr un ecosistem en prticulr. Un vez inicido, el secuestro de crono continurá hst que se lcnce un situción de estilidd o equilirio, periodo de tiempo que se estim en función de los dtos iliográficos, de entre 50 y 100 ños (Cole et l., 1996). De tods mners, el potencil de secuestro de crono orgánico y el susecuente efecto plitivo sore el incremento del CO 2 tmosférico, son tn importntes que hoy en dí uno de los principles puntos pr l mitigción del cmio climático se s en el fomento de ls práctics de forestción-reforestción. En los sistems grícols tmién existe potencil pr conseguir un incremento de secuestro del crono tmosférico. Este potencil se s en el uso de práctics de mnejo decuds incluyendo un mejor mnejo de l fertilizción, un reducción de periodos de recho y un uso de cultivos más productivos (Cole et l., 1996). 3.2. LA RESPIRACIÓN DEL SUELO L descomposición terrestre es un proceso de degrdción físico-químic de l mteri orgánic del suelo (MOS) proveniente de restos de plnts, nimles y mteril microino. Este proceso cus un descenso en el contenido de detritos conforme los mteriles son trnsformdos CO 2 y nutrientes inorgánicos, que podrán ser utilizdos pr producción vegetl y microiológic del sistem. El dióxido de crono generdo se lmcen en el espcio poroso del suelo y se v lierndo, en myor o menor medid, desde l superficie del suelo hci l tmósfer medinte un proceso de difusión entre zons del suelo con diferente concentrción. Este proceso de descomposición de l MOS está controldo por un serie de fctores: - Condiciones climátics del suelo: tempertur y humedd - Propieddes del suelo, como ph y contenido de rcills. - Alterciones del suelo. - Clidd y cntidd del mteril orgánico - Crcterístics de l comunidd microin. Por tnto, ls consecuencis de l descomposición son, por un ldo, l minerlizción de l mteri orgánic, por lo que se producen compuestos inorgánicos (nutrientes minerles, gu y dióxido de crono), por otro ldo l trnsformción de mteri orgánic en componentes orgánicos reclcitrntes y, por último, l emisión de dióxido de crono. 16
ANTECEDENTES 3.2.1. Procesos que intervienen en l respirción del suelo Los principles procesos que influyen en l descomposición de l mteri orgánic son l lixivición, l frgmentción y l lterción químic. L lixivición es el proceso físico por el que los minerles y compuestos orgánicos de menor tmño se disuelven en el gu y se mueven trvés de los diferentes perfiles del suelo. Este proceso produce pérdids importntes de nutrientes y en menor medid de crono orgánico, y son myores en mientes lluviosos, y despreciles en mientes secos. L frgmentción del suelo cre nuevs superficies pr l colonizción microin y ument l proporción de l cntidd de residuos que quedn ccesiles l tque. Los detritos frescos se encuentrn normlmente protegidos por diferentes mteriles, como l cortez de lignin en vegetles y los exoesqueletos nimles. Los myores responsles de l frgmentción en ecosistems nturles son los distintos nimles verterdos e inverterdos del suelo. Por último, en l lterción químic ce mencionr los principles gentes que l producen, que son los hongos, ls cteris y los nimles propios del suelo, que componen l microfun (ej. protozoos y mes), l mesofun (de 0,1 2 mm de medid) y l mcrofun (ej. gusnos y termits). Grn prte de l descomposición ocurre cerc de l superficie del suelo. 3.2.2. Fctores que controln l descomposición 3.2.2.1. Tempertur del suelo A escl glol, l respirción del suelo está influencid por ls temperturs y precipitciones medis nules, y l intercción entre ests dos vriles (Rich et l., 1992). L tempertur del suelo es uno de los fctores que tiene myor importnci sore el crecimiento y l supervivenci de los microorgnismos edáficos. Así, medid que se elev l tempertur se celern ls recciones químics y enzimátics, por lo que el crecimiento y el metolismo de l ioms serán más rápidos en generl. Por tnto, un umento en l tempertur del suelo increment l ts de minerlizción con el siguiente descenso de ls reservs de crono orgánico del suelo. L tempertur fect l descomposición directmente promoviendo l ctividd microin e indirectmente lterndo l humedd del suelo y l clidd de los inputs de mteri orgánic. L ctividd microin del suelo normlmente responde de mner exponencil l tempertur duplicndo, proximdmente, l ctividd por cd 10 grdos de incremento (Sinclir, 1992). Además, los procesos de congelción y deshielo estimuln l descomposición por rotur físic de los gregdos del suelo. 17
ANTECEDENTES Los estudios de cmpo que se hn relizdo pr investigr ests relciones normlmente relcionn l vrición diri y/o estcionl de l respirción con ls vriciones de l tempertur (Boone et l., 1998; Dvidson et l., 1998; Leirós et l., 1998; Rey et l., 2002). 3.2.2.2. Humedd del suelo El contenido de gu del suelo es otr importnte vrile pr predecir l descomposición de l mteri orgánic y l formción de gses de efecto inverndero socid ell. L sequí en el suelo limit l ctividd fisiológic de los microorgnismos y l difusión de nutrientes en el espcio poroso del suelo (Hrris, 1981; Roertson et l., 1997). De form generl puede indicrse que l ctividd metólic disminuye en el suelo cunto éste se sec por dejo de un determindo límite, y que cundo hy un exceso de gu l ctividd metólic tmién desciende deido l sustitución de ls polciones eróics por neroios fculttivos/oligdos y l limitción de l difusión del oxígeno (Rodrigo et l., 1997). L relción entre gu del suelo y procesos microinos es complej, y que ls crcterístics de los suelos vn fectr de mner importnte los distintos procesos físicos (movimiento de gu, difusión de gses, difusión de solutos, supervivenci y movimiento de l microiot). En generl, l cumulción de crono es myor en suelos muy húmedos y que l descomposición está restringid por ltos vlores de humedd. Tnto los orgnismos descomponedores como ls plnts son más productivos jo condiciones de humedd intermedis, donde cuentn con disponiilidd de suficiente oxígeno. L ts de descomposición generlmente dece vlores menores de 30 50% de humedd del suelo (Hynes, 1986), deido un reducción en el espesor de ls películs de humedd sore l superficie del suelo y, por tnto, un disminución en l velocidd de difusión de los sustrtos los microios. En zons árids, l ctividd microin está frecuentemente limitd por l humedd (Austin et l., 2004), por lo que l ts de minerlizción está ligd los pulsos de precipitción (Fisher et l., 1987) y entrd de mteri orgánic; ls sequis periódics resultn en ioms microin muert que sirve su vez de reservorio (Whitford, 2002) y dejn disponiles nutrientes pr ls plnts u otros orgnismos. Episodios de cmios en l humedd, como pueden ser torments, o l formción y evporción del rocío, pueden influir en l descomposición, estimulándol si los ciclos son infrecuentes. Por el contrrio, si estos episodios se repiten sidumente, l polción de microorgnismos del suelo de reduce (por gotmiento de oxígeno), por lo que l velocidd de descomposición tmién (Schimel, 1994). Un periodicidd j de cmios en l humedd tiende su vez estimulr l descomposición de sustrtos láiles (ej. hemicelulos), retrdndo l descomposición de mteriles reclcitrntes como l lignin (Hynes, 1986). 18
ANTECEDENTES 3.2.2.3. Propieddes del suelo ) ph En ls misms condiciones, l descomposición ocurre más rápidmente en suelos neutros que en ácidos, deido diferentes fctores. El umento en l cntidd de cteris y en l descomposición vlores de ph ltos reflej l complejidd de l intercción de los fctores, incluyendo cmios en ls especies vegetles, y por tnto, en l cntidd y clidd del mntillo. Pero, independientemente de ls especies vegetles y ls cuss de cidificción del suelo, jos vlores de ph tienden estr socidos con js tss de descomposición. ) Contenido de rcills Los mteriles rcillosos reducen l ts de degrdción de mteri orgánic, incrementndo el contenido orgánico en el suelo. Además, con un nivel humedd moderd, los mteriles rcillosos mejorn l cumulción de l MOS, cpturándol y quedndo menos ccesile l tque de enzims microins y prisionndo dichs enzims, reduciendo su efectividd pr degrdr sustrtos. Est cptur se produce por l lt densidd de zons crgds negtivmente en los minerles rcillosos, que tren ls crgs positivs de l mteri orgánic, reduciendo l velocidd de descomposición. 3.2.2.4. Alterciones del suelo Los cmios en el suelo promueven l descomposición irendo y exponiendo nuevs superficies l tque microino. El mecnismo de lterción se produce diferentes escls, desde el movimiento de gusnos hst l lrnz de suelos grícols. L ruptur de los gregdos del suelo dej l mteri orgánic expuest l oxígeno y l colonizción microin. L conversión de tierrs forestles y pstos superficie rle h supuesto un pérdid significtiv del crono orgánico previmente lmcendo en el suelo y un lierción l tmósfer de CO 2. En ls últims décds se h demostrdo que determinds práctics grícols pueden yudr en grn medid disminuir ls emisiones de gses de efecto inverndero. El loreo de conservción es un práctic con un impcto eneficioso en l fijción de crono, un de ls práctics gronómics más representtiv dentro del l gricultur de conservción es l siemr direct, en ell l supresión de ls lores mecánics sore el suelo es totl. L inversión del suelo por l cción del loreo lter ls condiciones microclimátics del suelo modificndo l tempertur y el contenido de humedd e incrementndo l cpcidd de ireción. Por tnto, el loreo cre mejores condiciones pr l ctividd de los microorgnismos heterótrofos cusntes de l descomposición del crono orgánico del suelo, demás, es cus principl de l rotur de los gregdos del suelo por lo que se lier el crono orgánico que est protegido del tque de los microorgnismos. 19
ANTECEDENTES 3.2.2.5. Composición de l mteri orgánic del suelo L mteri orgánic del suelo (MOS) comprende un cumulción de mteriles vegetles y restos nimles prcilmente desintegrdos junto con otros compuestos orgánicos sintetizdos por los microorgnismos edáficos. L clidd del crono de los sustrtos del suelo puede condicionr ls tss de descomposición. Así, ests tss de descomposición pueden verse incrementds hst 10 veces en un determindo clim por diferencis en l clidd del sustrto. Por ejemplo, ls crcss de los nimles se descomponen más rápidmente que ls plnts, y ls hojs más rápidmente que l mder, su vez, ls hojs de vegetción cduc tienen un ts de descomposición myor que ls de hoj perenne. Tnto l clidd como l edd de l mteri orgánic del suelo influyen en l velocidd de l descomposición. Conforme los residuos presentes se descomponen, l ts dece porque los microorgnismos consumen primero los sustrtos más láiles, dejndo progresivmente más componentes reclcitrntes en el resto. A trvés de l frgmentción y ests lterciones químics, dichos residuos se convierten en MOS. Conforme los microios mueren, l quitin y otrs sustncis reclcitrntes procedentes de su pred celulr psn formr prte del mntillo umentndo su proporción y produciendo compuestos húmicos reclcitrntes. L descomposición de l mteri orgánic ument en respuest l dición de nitrógeno, principlmente cundo l mteri orgánic consiste en crono láil. L MOS, grndes rsgos, tiene un tiempo de residenci de 20 50 ños, unque puede vrir de 1 2 en suelos cultivdos cientos de ños en mientes de lent descomposición. En l rizosfer, micromiente formdo por l intercción entre ríces de ls plnts y microorgnismos del suelo, l descomposición es más rápid y que ls ríces secretn crohidrtos y soren nutrientes, por lo que el proceso se celer. El crecimiento de los microorgnismos en l zon de exudción se fcilit por l disponiilidd de crono. L descomposición de l rizosfer, su vez, se produce más rápido en suelos con jos niveles de lignin. L comprción del stock de crono en suelos jo uso grícol y forestl h mostrdo, generlmente, que los suelos forestles contienen más crono que los suelos grícols (Lettens et l., 2005). Entre ls ctividdes que pueden fectr l cpcidd de lmcenmiento de crono en el suelo es l plicción de residuos orgánicos en los suelos grícols (Ll 1999, 2004; Smith et l. 2000), umentndo l vez el nivel de mteri orgánic. En el cso del CO 2, el tipo de fertiliznte (orgánico o inorgánico) tiene grn influenci en los flujos (Ding et l., 2007). L plicción de nitrógeno minerl generlmente increment el flujo de CO 2 (Iql et l., 2009), unque vrios utores hn demostrdo que con un ts 20
ANTECEDENTES lt de fertilizción los flujos de CO 2 disminuyen, prolemente porque provoc un menor ctividd de enzims (DeForest et l., 2004). Los fertilizntes nitrogendos orgánicos, como los purines, incorporn nitrógeno y crono, que generlmente incrementn ls emisiones de CO 2, unque l ts de minerlizción y por tnto, los flujos de CO 2 tmién dependen de l composición. Los purines, deido su lto porcentje de crono orgánico láil, generlmente incrementn ls emisiones justo después de su plicción (Chdwick et l., 1998; Fless nd Beese 2000; Chntigny et l., 2001; Bol et l., 2003). 3.2.2.6. Comunidd microin L ctividd enzimátic del suelo depende de l composición de l comunidd de microorgnismos que lo hit y de l nturlez del suelo. Y se h visto nteriormente que los nimles fectn fuertemente l descomposición cmindo l estructur del suelo y frgmentándolo, pero tmién l composición de l comunidd cterin es importnte por l producción enzimátic, fectndo por tnto l velocidd l que los sustrtos son degrddos. L celulos es el constituyente más undnte del residuo vegetl, y pr degrdrl se necesitn diferentes tipos de sistems enzimáticos (Pul y Clrk, 1996). Según el consorcio microino se gnrá energí pr relizr un descomposición más efectiv. L degrdción de l lignin se reliz solo por lgunos orgnismos, principlmente hongos, que producen los enzims necesrios, y solo cundo otrs sustncis no láiles no están disponiles. Por ello se trt de un proceso mucho más lento. A su vez, el ritmo l que el CO 2 del suelo se trnsfiere l tmósfer está controldo por: - L ts de producción de CO 2 del suelo (l respirción del suelo). - L fuerz del grdiente de concentrción entre el suelo y l tmósfer. - Ls propieddes del suelo. A escl glol, l respirción del suelo en los ecosistems terrestres está estimd en 50-75 Pg C/ño (Houghton nd Woodwell, 1989; Schelesinger, 1977). Ls tss medis de respirción vrín entre los diferentes ioms. Ls tss más js se encuentrn en los ioms más fríos y secos (tundrs y desiertos), y ls myores ocurren en los osques húmedos tropicles, donde l tempertur y l disponiilidd de humedd son lts todo el ño. 21
DISEÑO EXPERIMENTAL 4. DISEÑO EXPERIMENTAL 4.1. ENTORNO GEOGRÁFICO Y CARACTERÍSTICAS L zon donde se centr el estudio se encuentr en el término municipl de Senés de Alcuierre, en l prte noroeste de l comrc de Los Monegros, en el sur de l provinci de Huesc, un ltitud de 390 sore el nivel del mr. Sus coordends son 41 54 17,08 N y 0 30 1,38 W. Senés de Alcuierre Figur 1. Mp de l uicción de Senés de Alcuierre (Fuente: Sitr). 4.1.1. Climtologí El clim que englo Senés de Alcuierre es un clim continentl de influenci mediterráne. L tempertur medi nul es de 13,5 C. Un de sus crcterístics es el régimen térmico extremdo. Los inviernos suelen ser fríos, con temperturs que pueden jr de los -10 C y con vernos clurosos que llegn rozr los 40 C (Fig.2). 22
DISEÑO EXPERIMENTAL Tempertur medi mensul (máxims y mínims) 45 Tempertur ( C) 35 25 15 5-5 -15 Figur 2. Tempertur medi mensul, máxims y mínims de l zon de estudio. Por l influenci mediterráne comentd su régimen de precipitciones es irregulr, y se crcteriz generlmente por un déficit hídrico. L medi nul de precipitciones es de 328 mm, centrándose l myorí de ésts en ls estciones de otoño y primver (Fig. 3). Por tnto, se trt de un zon en donde ls situciones de sequí y déficit hídrico pr los cultivos se pueden lrgr vrios meses. Precipitción medi mensul (máxims y mínims) 120 Precipitción (mm) 100 80 60 40 20 0 Figur 3. Precipitción medi mensul, máxims y mínims de l zon de estudio A ls déiles lluvis y ls grndes diferencis térmics se une el efecto del viento. El viento más frecuente e intenso es el cierzo, que sopl l mitd de los dís del ño con dirección 23
DISEÑO EXPERIMENTAL NO-SE y que puede lcnzr los 100 km/hor. Su velocidd fcilit l insolción dispersndo ls niels, ctivndo l evporción y fvoreciendo l ridez. L evpotrnspirción de referenci medi mensul es de 106 mm. 4.1.2. Geologí y litologí L región de los Monegros ocup l prte centrl de l Depresión del Ero. Se trt de un zon topográficmente deprimid entre los Pirineos l norte, l Cordiller Iéric l sur y ls Cordillers Costers Ctlns l Este. Los mteriles dominntes son de edd terciri y cuternri. Ls rocs de Monegros se formron prtir de sedimentos de crácter continentl, depositdos en mientes lcustres, fluviles o de nicos luviles, procedentes de ls cordillers que roden l cuenc. Entre ls rocs de origen lcustre hy que destcr l undnci de mrgs, clizs y yesos. Los suelos pertenecen ls series de tipologí desértic o sudesértic deido l escsez de precipitciones, ridez del clim, viento, temperturs extrems y litologí. Todos estos fctores se trducen en unos suelos pores y slinos. Son en generl poco permeles dds ls crcterístics del sustrto y l fertilidd nturl escs. 4.2. USOS DEL SUELO: ESTUDIO DE RESPIRACIÓN DEL SUELO EN CAMPO 4.2.1. Crcterístics de ls prcels de estudio Pr relizr el estudio de impcto de los diferentes usos del suelo en ls emisiones de CO 2 se contó con un mosico de usos crcterístico de los secnos rgoneses. - L textur de los suelos de ls diferentes prcels está definid como Frnc, Frnc limos con contenido de rcills que vrí entre 20% y 30% y ren menor 20%. El ph es elevdo (myor de 7,5) deido un elevdo contenido en cronto cálcico, más del 30%. - Ls conductividdes son menores 2 ds/m myoritrimente, si ien se pueden encontrr lguns zons donde estos vlores pueden superrse llegndo hst 3 ds/m, siendo zons ligermente slins. Este incremento en l slinidd se produce deido l presenci de cumulciones de yeso en zons concrets del pisje. - Los tipos de suelo, según el Soil Txonomy, los que pertenecen son: Entisoles, Aridisoles e Inceptisoles. El mosico de usos está formdo por cutro prcels con ls siguientes crcterístics: Cmpo con cultivo, NT (por sus sigls en inglés No Tillge): se trt de un monocultivo de ced (Hordeum vulgre). Desde los últimos cinco ños se reliz 24
DISEÑO EXPERIMENTAL gricultur de conservción jo siemr direct. Cuent con un superficie de 330 m 2. Cmpo ndondo lrdo, AC (ndondo lrdo): l extensión de l prcel es de 115 m 2 proximdmente. Se lró en octure de 2011 con un grd 10 centímetros de profundidd. Se dejó de semrr en 2003 y l vegetción crece de mner espontáne, con un 60% de superficie de grmínes (principlmente Bromus dindrus). Cmpo ndondo inlterdo, AU (por sus sigls en inglés Uncultivted Andoned): en los últimos ocho ños no se h relizdo ningun cción en él; está cuierto en un 80% por diferentes especies de l fmili de ls Poáces (principlmente Hordeum murinum). El áre de l prcel es de 115 m 2. Zon forestl, FR: se trt de un zon en l que hce 60 ños se relizó un reforestción de pino crrsco (Pinus Hlepensis). Por dejo del dosel róreo no se encuentr pens vegetción. L superficie forestl es de 330 m 2. FR AC AU NT Figur 4. Vist ére y delimitción de ls prcels. 25
DISEÑO EXPERIMENTAL 4.2.2. Análisis de prámetros Pr el estudio de usos del suelo se relizron un totl de diez muestreos en cmpo, reprtidos entre los meses de ferero myo del 2012. Los prámetros que se hn estudido son los siguientes: - Respirción del suelo - Tempertur del suelo - Humedd del suelo - Crono y nitrógeno orgánico disuelto del suelo - Crono de l ioms microin del suelo - Crono orgánico del suelo En cd prcel se tomron 4 repeticiones, cogiendo siempre dtos de emisión de CO 2 del suelo, tempertur y humedd. 4.2.2.1. Respirción del suelo Ls emisiones de CO 2 del suelo fueron medids medinte un sistem de cámr iert (modelo CFX-1, PPsystems, Hitchin, Herfordshire, Uk) conectdo un nlizdor de gs por infrrrojos (modelo EGM-4, PPsystems, Hitchin, Herfordshire, UK). Este equipo determin el flujo de slid desde el suelo por l diferenci de concentrción de CO 2 entre el ire de entrd y de slid. El ire es spirdo hci l cámr trvés de un puerto en el centro de ést, continución ps por un chimene verticl que contiene un medidor de cudl. Figur 5. Anlizdor de gses modelo EGM-4 L cámr tiene un diámetro de 21 cm curiendo un superficie de 350 cm 2. Se insert directmente en el suelo, eliminndo previmente l vegetción en el áre que curirá l cámr, el flujo de ire trvés de l cámr fue justdo 960 ml/min. Ls lecturs de flujo se relizron 3 minutos después de insertr l cámr en el suelo pr evitr inestiliddes del flujo. 26
DISEÑO EXPERIMENTAL Figur 6. Cámr iert modelo CFX-1 El nlizdor proporcion los vlores de emisión de CO 2 en ppm por lo que son necesrios diferentes cálculos pr otener el resultdo en flujo de gs (g C-CO 2 /m 2 h). Estos cálculos son los siguientes: Ecución 1. Ecución 2. µmol CO m min = 10000 1000 Donde: C: concentrción de CO 2 (µmol/mol) F: flujo de l cámr = 960 ml/min. A: áre de l cámr = 350 cm 2. Vm: volumen molr del gs idel = 22,41 L/mol. g CO m h = μmol CO m min M 10 mol μmol 60 min h Donde: M: ms moleculr CO 2 = 44,01 g/mol 27
DISEÑO EXPERIMENTAL Ecución 3. g C CO m s = g CO m s 12,01 g C 44,01 g CO 4.2.2.2. Tempertur del suelo Ls mediciones de tempertur del suelo se relizron junto l punto de muestreo de l cámr de CO 2, con un termómetro digitl TM-65 Crisom, 5 cm de profundidd. 4.2.2.3. Humedd del suelo En cd muestreo se tomó un muestr de suelo por repetición 5 cm de profundidd. El método de determinción de l humedd utilizdo fue el grvimétrico, pesndo ls muestrs ntes y después de su secdo en l estuf durnte 24 hors 105 C. 4.2.2.4. Crono orgánico y nitrógeno orgánico disueltos del suelo A lo lrgo del estudio se relizron 3 nlítics de crono orgánico disuelto (frcción láil) y nitrógeno orgánico disuelto. Ls muestrs de suelo se tomron en los primeros 5 cm de profundidd. El procedimiento pr determinción consistió en pesr 10 grmos de suelo y ñdirle 50 ml de gu, someterlo gitción durnte 2 hors y centrifugción durnte 15 minutos y posteriormente un filtrdo con filtros Whtmn nº 42. Por último se determinó su concentrción medinte un nlizdor TOC-5050 A Shimzdzu. 4.2.2.5. Crono de l ioms microin del suelo L determinción del crono de l ioms microin se relizó medinte el método de Fumigción-Extrcción según Vnce et l. (1987). L fumigción con cloroformo provoc l muerte de ls céluls microins del suelo por l rotur de ls memrns celulres, con lo que el contenido citoplsmático de ls céluls microins es vertido l suelo, de donde puede ser extrído con K 2 SO 4 (Powlson y Jenkinson, 1976) y ser cuntificdos los distintos componentes. Por ello, este método const de tres fses: fumigción con cloroformo lire de etnol, extrcción con sulfto de potsio y determinción nlític del crono de l ioms. Ls muestrs de suelo se pesn y se colocn dentro de un desecdor de vcío en el que se introduce ppel húmedo y un vso con cloroformo lire de etnol. Se plic vcío medinte un om pr que el cloroformo empiece hervir, se cierr l llve del desecdor y se dej incur durnte 24 hors en l oscuridd. Trs l incución se re l llve del desecdor y se plic vcío en ronds uns 5 o 6 veces, hst que desprece el olor cloroformo. Al mismo tiempo se preprn muestrs control no fumigds, en ells l extrcción se produce directmente, sin relizr incución. Ls muestrs de suelo (fumigds y control) se trnsfieren otes de plástico, los que se ñdirá 200 ml de K 2 SO 4 y se gitrán durnte 30 minutos, trs lo cul ls suspensiones son filtrds con filtros Whtmn relizndo el vcío. 28
DISEÑO EXPERIMENTAL L determinción del crono de l ioms se relizó medinte un nlizdor TOC-5050 A Shimdzu. Por diferenci de vlores se otienen los correspondientes l ioms. 4.2.2.5. Crono orgánico totl del suelo Los vlores de crono orgánico totl se cuntificron medinte un nlizdor elementl de crono y nitrógeno LECO RC-612. 4.3. USOS DEL SUELO: ESTUDIO DE INCUBACIONES EN LABORATORIO Prlelmente l estudio de los diferentes usos del suelo en el cmpo se relizó un estudio de los mismos jo condiciones controlds en el lortorio medinte incuciones, con el fin de determinr el potencil de minerlizción de cd uno de ellos. Pr ello, se tomron muestrs de suelo, que fueron tmizds (2 mm), pesds, humedecids cpcidd de cmpo e introducids en un incudor 25 C en diferentes otes de 500 ml de volumen. L cpcidd de cmpo represent el contenido de humedd del suelo cundo el gu que contiene dej de fluir por grvedd, ocurre cundo no existe gu lire en el suelo. Pr determinr dich cpcidd en primer lugr se tmizron ls muestrs de suelo y se dejron secr l ire. Un vez lires de humedd, se pesron 50 grmos de cd un y se incorporron en tuos de ensyo. A continución, se ñdió gu hst que ls columns del suelo se encontrron totlmente humedecids y se tpron con prfilm pr dejrls reposr durnte 24 hors. Por último, se scó un muestr de l prte medi de l column y se determinó su contenido de humedd por el método descrito en el punto 4.2.2.3. Este contenido de humedd es igul l vlor de cpcidd de cmpo. El volumen de CO 2 producido por los suelos fue medido extryendo un lícuot de 5 ml de gs de los otes tpdos herméticmente, utilizndo un jeringuill e inyectándol directmente en el nlizdor de gses por infrrrojos descrito en el punto 4.2.2.1.,(modelo EGMM-4, PPsystems, Hitchin, Herfordshire, UK). Ls lícuots se tomron 30, 90 y 150 minutos después de cerrr los otes, en un totl de 19 muestreos durnte 113 dís. Figur 7. Muestrs de suelo en incución y tpds herméticmente. 29