Tesis:
Efectos del uso de biochar sobre el cultivo y las propiedades del suelo en ecosistemas agrícolas semiáridos
- Autor: BENAVENTE FERRACES, Iria
- Título: Efectos del uso de biochar sobre el cultivo y las propiedades del suelo en ecosistemas agrícolas semiáridos
- Fecha: 2023
- Materia:
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: SIN DEPARTAMENTO DEFINIDO
- Acceso electrónico: https://oa.upm.es/73596/
- Director/a 1º: PLAZA DE CARLOS, César
- Director/a 2º: GASCO GUERRERO, Gabriel
- Resumen: En los ecosistemas agrícolas semiáridos, los suelos se encuentran sometidos a procesos de degradación generalizados como consecuencia de prácticas agrícolas intensivas, que unidas a factores climáticos de marcada aridez, favorecen los procesos de mineralización de la materia orgánica edáfica. En este contexto, cada vez es más necesario el empleo de enmiendas orgánicas para mejorar la calidad del suelo y el rendimiento de los cultivos.
En la actualidad, la aplicación de residuos orgánicos como enmienda de los suelos está muy extendida. Esta práctica agrícola se debe a la abundancia y disponibilidad de residuos y a la escasez actual de materias tradicionales como la turba o el estiércol para la producción de enmiendas orgánicas. De este modo, el empleo de residuos orgánicos en agricultura se postula como una alternativa a la problemática ambiental asociada a su gestión e incluso se está estudiando íntegramente su potencial para el secuestro de C.
Con base en ello, el biochar (sólido carbonoso fabricado para su aplicación en el suelo) se postula como una estrategia con gran potencial tanto para la gestión de residuos como para el secuestro de C. Además, el biochar se erige como una herramienta con gran proyección para la protección de los suelos frente a la degradación y la mejora de la sostenibilidad de la agricultura.
El objetivo principal de este proyecto es estudiar el efecto de la aplicación de biochar elaborado con distintos materiales solo o combinado con enmiendas orgánicas sobre el cultivo y las propiedades químicas y biológicas de suelos agrícolas semiáridos.
En el capítulo III, el objetivo es estudiar los efectos de la aplicación de biochar de residuos urbanos con diferentes condiciones pirolíticas sobre las propiedades químicas y biológicas del suelo, y estimar el riesgo de contaminación al emplear este tipo de biochar como enmienda orgánica en el suelo. Los resultados apuntan a la temperatura de pirólisis como el principal factor que afecta a las propiedades químicas del suelo al enmendarse con biochar. Además, el aumento de la temperatura de pirólisis disminuye la biodisponibilidad de los metales pesados en los suelos.
El objetivo del capítulo IV es estudiar el efecto de la aplicación de biochar sobre las distintas fracciones de la materia orgánica de suelos agrícolas, evaluar la estabilidad del C orgánico del suelo tras el uso combinado de biochar con fertilizantes orgánicos (compost municipal y lodos de depuradora), y determinar el efecto del empleo de biochar solo o combinado con enmiendas orgánicas sobre el cultivo. Los resultados señalan que la aplicación de biochar combinado con enmiendas orgánicas a largo plazo promueve la acumulación de C orgánico en las fracciones de la materia orgánica y disminuye la mineralización del C del suelo. Además, la aplicación de biochar solo o combinado con enmiendas orgánicas no mejoro ni el rendimiento de las cosechas de cebada, trigo y camelina ni la calidad del grano de cebada.
En el capítulo V, el objetivo es determinar los cambios en las actividades enzimáticas relacionadas con los ciclos del C, N y P en suelos agrícolas enmendados con biochar afectados en un contexto de cambio climático y estudiar cómo afecta la aplicación de biochar a la sensibilidad de la mineralización del C a la temperatura. Los resultados indican que el tratamiento con biochar disminuye la actividad enzimática y la sensibilidad de la mineralización del C del suelo a la temperatura bajo un escenario de cambio climático a corto plazo, lo que implica una aclimatación de la microbiota a condiciones adversas.
ABSTRACT
Soils in semiarid agricultural ecosystems are being submitted to generalized degradation processes because of intensive agricultural practices, which combined with acute arid climate factors, favor the mineralization processes of soil organic matter in these ecosystems. So much so that it is becoming more and more necessary and frequent the use of organic amendments to improve soil quality and crop yield.
Currently the application of organic waste as soil amendments is very common. This agricultural practice is due to the abundance and availability of waste and the ongoing lack of traditional materials such as peat or manure for the production of organic amendments. This has led to the postulation of using organic waste as an alternative to the environmental problems associated with waste management as well as the integral study of its C sequestration potential.
Biochar (a carbonous solid fabricated for soil application) is postulated as a strategy with great potential for waste management along with soil C sequestration. Also, biochar is seen as a tool with a bright future for the protection of soils against degradation and the improvement of sustainability in agriculture.
The principal objective of this project is to study the effect of the application of biochar elaborated with different materials, alone or combined with organic amendment on crops and chemical and biological properties in semiarid agricultural soils.
In chapter III, the objective is to study the effects of the application of urban waste biochar with different pyrolytic conditions on soil chemical and biological properties, and to estimate the potential pollution risk while employing this type of biochar as an organic amendment in soils. The results highlight the temperature of pyrolysis as the principal factor which affects soil chemical properties when amended with biochar. Increasing pyrolysis temperature also reduces the bioavailability of heavy metals in soils.
The objective of chapter IV is to study the effect of the application of biochar in the different fractions of organic matter in agricultural soils, to evaluate the stability of organic C in agricultural soils after the combined use of biochar with organic fertilizers (municipal compost and sewage sludge), and to determine the effect of biochar application alone or combined with organic amendments on crop production. The results point out that the long-term application of biochar combined with organic amendments promote the accumulation of organic C in the organic matter fractions and reduce the mineralization of native C in soils. Also, the application of biochar alone or combined with organic amendments did not improve the barley, wheat and camelina crop yield nor the barley grain quality.
In chapter V, the objective is to determine the changes in the enzymatic activities related to the C, N and P cycles in agricultural soils amended with biochar affected by climate manipulation, to evaluate the effect of the use of biochar on soil C mineralization in a climate change context, and to study how biochar application affects the temperature sensitivity of soil C mineralization. The results indicate that the treatment with biochar reduces the enzymatic activity and the sensitivity of the C mineralization of the soil at low temperature in a short-term climate change scenario, which implies an acclimation of the microbiota in adverse conditions.