Videgain Marco, Maria
Dr. D. Francisco Javier García Ramos (dir.) ; Dr. D. Joan Josep Manyà Cervelló (dir.) ; Dra. Dª. María Del Carmen Jaizme Vega (dir.)
Universidad de Zaragoza,
2021
Abstract: INTRODUCCIÓN
La aplicación de biochar al suelo como enmienda orgánica ha sido muy estudiada en los últimos años por su capacidad para mejorar las propiedades de algunos suelos, así como mejorar el rendimiento de los cultivos y contribuir al secuestro de carbono en el suelo.
El presente trabajo de investigación ha tenido como objetivo ampliar el conocimiento científico actual relativo a la revalorización de residuos agrícolas y forestales como enmiendas orgánicas a través de la producción de biochar.
Esta tesis está compuesta de una memoria inicial y un compendio de 4 artículos ya publicados en diversas publicaciones internacionales. Los primeros apartados de la memoria justifican la necesidad de mejora de la fertilidad de suelos agrícolas, describen el uso del biochar como enmienda orgánica de suelos, sus principales características y algunos de los efectos estudiados hasta el momento sobre el sistema suelo-planta-microorganismos.
DESARROLLO TEÓRICO
En primer lugar, se ha evaluado la idoneidad de diferentes residuos lignocelulósicos de origen agrícola (sarmiento de viña, paja de trigo peletizada y rastrojo de maíz) como precursores de biochar, producido este último mediante pirólisis lenta y bajo distintas condiciones de proceso. Se ha estudiado el efecto de los tres principales factores que regulan el proceso de pirólisis (temperatura final, presión absoluta y tiempo de residencia de la fase vapor en el interior del reactor) sobre una selección de variables respuesta que han sido analizadas en todas las muestras de biochar. El capítulo 2 de la memoria desarrolla esta línea de investigación que se detalla en un primer artículo publicado.
Se han analizado las propiedades mecánicas de dos tipos de biochar, procedentes de viña y de encina, con el objetivo de facilitar las aplicaciones a gran escala en el suelo. Se ha analizado, para cada muestra de biochar, su resistencia al impacto, a esfuerzo cortante y a compresión. Además, se ha simulado el proceso de aplicación en campo a través de un agitador automático y se han determinado las variaciones en la distribución del tamaño de partícula de las muestras de biochar bajo diferentes grados de humectación. El capítulo 3 de la memoria desarrolla esta línea de investigación que se detalla en un segundo artículo publicado.
Los efectos de la aplicación de biochar sobre el sistema suelo-planta-microorganismos han sido evaluados a través del desarrollo de un ensayo de larga duración con un cultivo de sorgo (Sorghum bicolor), bajo condiciones de invernadero, en el que se ha analizado el efecto de la temperatura final de pirólisis y la dosis de biochar sobre la generación de biomasa y algunas propiedades físicas y químicas de dos sustratos de diferentes texturas. Esta línea de trabajo se desarrolla en un tercer artículo publicado incorporado en el capítulo 4 de la memoria.
Por último, se ha analizado el efecto de la adición de biochar sobre algunas propiedades biológicas de los sustratos del ensayo anterior y se ha evaluado la aptitud del biochar como componente del sustrato de cultivo en el proceso de reproducción del banco nativo de inóculo de micorrizas arbusculares de un suelo. El capítulo 5 de la memoria desarrolla esta línea de investigación que se detalla en un cuarto artículo publicado.
CONCLUSIONES
Los resultados indican que las biomasas agrícolas estudiadas son adecuadas para la producción de biochar, cuyas propiedades fisicoquímicas y mecánicas se han visto principalmente afectadas por el tipo de biomasa y por las condiciones de pirólisis. En función de las características del biochar aplicado, se han observado efectos significativos sobre la producción de biomasa radicular en el cultivo de sorgo, la producción de grano, la mejora de la capacidad de retención de agua de los sustratos analizados, así como el contenido de algunos nutrientes en dichos sustratos. También se han observado efectos positivos sobre el grado de micorrización de las plantas, el contenido de esporas de micorrizas arbusculares en los sustratos, y el incremento de las poblaciones de Pseudomonas genus, lo que ha permitido la evaluación positiva de un determinado biochar como componente del sustrato de cultivo en el proceso de multiplicación del inóculo nativo de micorrizas arbusculares de un suelo agrícola.
Abstract (other lang.):
La aplicación de biochar al suelo como enmienda orgánica ha sido muy estudiada en los últimos años por su capacidad para mejorar las propiedades de algunos suelos, así como mejorar el rendimiento de los cultivos y contribuir al secuestro de carbono en el suelo.
El presente trabajo de investigación ha tenido como objetivo ampliar el conocimiento científico actual relativo a la revalorización de residuos agrícolas y forestales como enmiendas orgánicas a través de la producción de biochar.
Esta tesis está compuesta de una memoria inicial y un compendio de 4 artículos ya publicados en diversas publicaciones internacionales. Los primeros apartados de la memoria justifican la necesidad de mejora de la fertilidad de suelos agrícolas, describen el uso del biochar como enmienda orgánica de suelos, sus principales características y algunos de los efectos estudiados hasta el momento sobre el sistema suelo-planta-microorganismos.
DESARROLLO TEÓRICO
En primer lugar, se ha evaluado la idoneidad de diferentes residuos lignocelulósicos de origen agrícola (sarmiento de viña, paja de trigo peletizada y rastrojo de maíz) como precursores de biochar, producido este último mediante pirólisis lenta y bajo distintas condiciones de proceso. Se ha estudiado el efecto de los tres principales factores que regulan el proceso de pirólisis (temperatura final, presión absoluta y tiempo de residencia de la fase vapor en el interior del reactor) sobre una selección de variables respuesta que han sido analizadas en todas las muestras de biochar. El capítulo 2 de la memoria desarrolla esta línea de investigación que se detalla en un primer artículo publicado.
Se han analizado las propiedades mecánicas de dos tipos de biochar, procedentes de viña y de encina, con el objetivo de facilitar las aplicaciones a gran escala en el suelo. Se ha analizado, para cada muestra de biochar, su resistencia al impacto, a esfuerzo cortante y a compresión. Además, se ha simulado el proceso de aplicación en campo a través de un agitador automático y se han determinado las variaciones en la distribución del tamaño de partícula de las muestras de biochar bajo diferentes grados de humectación. El capítulo 3 de la memoria desarrolla esta línea de investigación que se detalla en un segundo artículo publicado.
Los efectos de la aplicación de biochar sobre el sistema suelo-planta-microorganismos han sido evaluados a través del desarrollo de un ensayo de larga duración con un cultivo de sorgo (Sorghum bicolor), bajo condiciones de invernadero, en el que se ha analizado el efecto de la temperatura final de pirólisis y la dosis de biochar sobre la generación de biomasa y algunas propiedades físicas y químicas de dos sustratos de diferentes texturas. Esta línea de trabajo se desarrolla en un tercer artículo publicado incorporado en el capítulo 4 de la memoria.
Por último, se ha analizado el efecto de la adición de biochar sobre algunas propiedades biológicas de los sustratos del ensayo anterior y se ha evaluado la aptitud del biochar como componente del sustrato de cultivo en el proceso de reproducción del banco nativo de inóculo de micorrizas arbusculares de un suelo. El capítulo 5 de la memoria desarrolla esta línea de investigación que se detalla en un cuarto artículo publicado.
CONCLUSIONES
Los resultados indican que las biomasas agrícolas estudiadas son adecuadas para la producción de biochar, cuyas propiedades fisicoquímicas y mecánicas se han visto principalmente afectadas por el tipo de biomasa y por las condiciones de pirólisis. En función de las características del biochar aplicado, se han observado efectos significativos sobre la producción de biomasa radicular en el cultivo de sorgo, la producción de grano, la mejora de la capacidad de retención de agua de los sustratos analizados, así como el contenido de algunos nutrientes en dichos sustratos. También se han observado efectos positivos sobre el grado de micorrización de las plantas, el contenido de esporas de micorrizas arbusculares en los sustratos, y el incremento de las poblaciones de Pseudomonas genus, lo que ha permitido la evaluación positiva de un determinado biochar como componente del sustrato de cultivo en el proceso de multiplicación del inóculo nativo de micorrizas arbusculares de un suelo agrícola.
Abstract (other lang.):
Pal. clave: produccion de cultivos ; termoquimica ; fertilidad del suelo
Titulación: Programa de Doctorado en Ciencias Agrarias y del Medio Natural
Plan(es): Plan 508
Nota: Presentado: 20 12 2021
Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2021
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