El cambio climático plantea desafíos importantes para la agricultura debido a la disminución de la disponibilidad de agua y al aumento de las temperaturas. El desarrollo de métodos innovadores para mejorar la retención de agua en el suelo se ha convertido en una estrategia fundamental para mitigar estos problemas. Investigadores polacos estudiaron el efecto de la diatomita y los aditivos en la calidad física del suelo arenoso, con un enfoque particular en las características de retención de agua.
Se espera que el cambio climático, asociado con la menor disponibilidad de agua y el aumento de las temperaturas, afecte negativamente el rendimiento de los cultivos. Predecir estos cambios futuros es importante para implementar estrategias de mitigación efectivas. Por lo tanto, desarrollar métodos innovadores para mejorar la retención de agua en el suelo se ha convertido en un desafío clave. Esto es particularmente relevante dado el aumento esperado tanto en la frecuencia como en la duración de las sequías, así como la creciente demanda de agua en la agricultura.
En un artículo de los investigadores de la Universidad Agrícola de Cracovia, Tomasz Glob y Krzysztof, compartieron los resultados de un experimento sobre el desarrollo de aditivos de diatomita para mejorar la retención de humedad en el suelo.
Mejorar la retención de agua en el suelo implica implementar estrategias como la incorporación de materia orgánica al suelo, prácticas de conservación del suelo, rotación de cultivos con producción de paja y gestión eficaz de los sistemas de riego y drenaje.
La mejora de la capacidad de retención de agua también se puede lograr mediante el uso de enmiendas del suelo, que se dividen en dos tipos principales:
- orgánico (por ejemplo, paja, aserrín, estiércol, biocarbón),
- inorgánicos (por ejemplo, zeolita, lignito, vermiculita, bentonita). Uno de estos aditivos inorgánicos del suelo también es la diatomita.
Diatomita
La diatomita es una roca sedimentaria silícea, flexible y de origen natural que se desmorona formando un fino polvo blanco. La sustancia está formada por diatomeas, algas unicelulares con esqueletos basados en silicio. Con el tiempo, la acumulación de estos restos esqueléticos forma depósitos de diatomita.
La diatomita tiene un conjunto distintivo de propiedades físicas y químicas que incluyen porosidad significativa, permeabilidad, tamaño de partícula pequeño, gran área de superficie, baja conductividad térmica y propiedades químicas inertes. Estas características hacen que la diatomita sea adecuada para una variedad de aplicaciones industriales.
La diatomita se utiliza ampliamente en industrias como la construcción, la ingeniería mecánica (especialmente para eliminar refrigerantes y lubricantes, medios filtrantes en la purificación de agua y materiales abrasivos), el procesamiento químico, etc.
Sin embargo, su importancia es especialmente pronunciada en la agricultura, la ganadería y la protección del medio ambiente. La diatomita es muy eficaz en el tratamiento de agua y aguas residuales y en la inmovilización de metales pesados en el suelo, lo que supone una contribución significativa a los esfuerzos de protección del medio ambiente.
La tierra de diatomeas se reconoce como un acondicionador de suelo eficaz que mejora las características físicas del suelo. Su uso aumenta la estabilidad de los agregados del suelo y el contenido de agua a capacidad de campo en suelos franco limosos y arenosos. Sin embargo, su eficacia para mejorar las propiedades del suelo depende de los factores, las condiciones y la textura iniciales del suelo.
Se ha reconocido que el tamaño de las partículas de tierra de diatomeas juega un papel importante en la mejora de las propiedades físicas del suelo: el uso de partículas de tierra de diatomeas más grandes aumenta la capacidad de absorción de agua del suelo. Sin embargo, la trituración de la diatomita puede provocar la pérdida de una parte significativa de su porosidad interna.
Biocarbón
El biocarbón es un producto de la pirólisis de residuos orgánicos a altas temperaturas con disponibilidad limitada de oxígeno. Estudios han demostrado su impacto significativo en las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo.
Se ha reconocido como un mejorador de suelos y componente de compost muy prometedor, en particular, el biocarbón mejora las propiedades físicas del suelo arenoso al aumentar el volumen de macro y mesoporos, mejorando la aireación del suelo y mejorando la disponibilidad de agua para los cultivos. Esta mejora se atribuye a la alta interporosidad y gran superficie del biocarbón.
Dolomita
La dolomita se utiliza ampliamente como material de encalado en la agricultura. No sólo corrige la acidez del suelo, sino que también aporta Ca y Mg. El Ca 2+ crea un puente entre las partículas de arcilla y la materia orgánica y así estabiliza los macro y microagregados.
El uso de dolomita altera el sistema poroso del suelo, reduciendo el volumen de macroporos mientras aumenta la porosidad total y el volumen de microporos. La estructura y la porosidad del suelo son necesarias para la infiltración y retención de agua. Sin embargo, los efectos de la dolomita sobre las propiedades físicas del suelo pueden variar y a veces dar resultados contradictorios.
Bentonita
La bentonita, un mineral arcilloso, se utiliza en una variedad de aplicaciones industriales, como refrigerante, sellador y absorbente de productos químicos.
En la agricultura, afecta las propiedades del suelo aumentando la capacidad de intercambio catiónico, los niveles de carbono orgánico y el contenido de macro y microelementos.
Se ha demostrado que agregar bentonita al suelo arenoso reduce la pérdida de agua, previene la lixiviación de nutrientes y mejora la capacidad de retención de agua.
Desarrollo de un aditivo para suelos a base de diatomita: experimento y resultados
Los efectos de las partículas de diatomita sobre las propiedades químicas y biológicas del suelo están bien documentados. Sin embargo, no hay suficientes investigaciones sobre su impacto en las propiedades físicas del suelo, particularmente con respecto al tamaño de partícula, otros aditivos minerales y tasas de aplicación. El estudio de estos aspectos puede proporcionar información valiosa para optimizar la eficacia de la diatomita en entornos de suelo mediante ajustes en los métodos de granulación.
El objetivo de este estudio fue investigar los efectos de la diatomita en combinación con diferentes aditivos, tamaños de partículas y tasas de aplicación sobre la calidad física de un suelo arenoso con un enfoque en las características de retención de agua.
La investigación es coherente con la misión de la UE «Un pacto por el suelo para Europa», que tiene como objetivo prevenir la erosión, mejorar la estructura del suelo, reducir la contaminación del suelo y mejorar la restauración. Estos resultados contribuirán a la base teórica de la física del suelo y de los medios porosos.
En un experimento que utilizó un diseño completamente aleatorio, se estudiaron tres fracciones de tamaño de partícula de diatomita mezclada con aditivos (biocarbón, dolomita y bentonita).
En el estudio se utilizaron tres fracciones de tamaño de partículas de diatomita: 0–0,01 mm (DT001), 0–0,5 mm (DT05) y 0–1,0 mm (DT1).
La diatomita se mezcló con componentes adicionales: biocarbón (BC), dolomita (DL) o bentonita (BN) en una proporción de peso de 3:1. Además, también se utilizó diatomita sin ningún aditivo (DT) como tratamiento. En marzo de 2022 se prepararon mezclas de tierra de diatomeas y suelo en tres proporciones: 0,5, 1,0, 2,0 y 4,0 % p/p (peso a peso). Para cada tratamiento se prepararon seis réplicas, incluyendo un control, suelo sin diatomita (CTR).
Se evaluaron las propiedades de retención de agua del suelo y la porosidad diferencial.
Se esperaba que el uso de aditivos para la diatomita diera como resultado una interacción que aumentara la retención de agua. Por lo tanto, se seleccionaron materiales previamente descritos como mejoradores de las propiedades físicas del suelo.
En el experimento actual, no todos los aditivos produjeron el efecto esperado; esto también se aplica a la dolomita. Estudios anteriores han informado que el uso de dolomita mejora las propiedades físicas del suelo. El aumento de la capacidad de retención de agua de los suelos tratados con dolomita o cal se explica por las conexiones cementantes entre los agregados del suelo, que reducen tanto el tamaño de los poros como la interconectividad. En este estudio, la dolomita como aditivo de la diatomita no jugó un papel significativo. Esto sólo produjo un aumento en el volumen de los poros restrictivos sin ningún efecto sobre la retención de agua del suelo.
Los resultados mostraron que la aplicación de diatomita aumentó la densidad del suelo y mejoró la capacidad de retención de agua, especialmente cuando se agregó.
La adición de bentonita a la diatomita dio como resultado la mayor capacidad de retención de agua disponible.
La adición de biocarbón mejoró significativamente las características más amplias de retención de agua, lo que resultó en una mayor capacidad de retención de agua en el campo y una mayor capacidad de agua disponible para las plantas.
El estudio encontró que el tamaño de las partículas de tierra de diatomeas no afectó significativamente las propiedades físicas del suelo, excepto por su efecto sobre la capacidad de agua disponible, donde las partículas más pequeñas mostraron poco beneficio. El uso de diatomita no dio como resultado un suelo repelente al agua.
En general, los resultados muestran que la combinación de diatomita y biocarbón promete mejorar la retención de agua en suelos arenosos, lo que podría tener implicaciones significativas para las prácticas agrícolas, especialmente en regiones propensas a la sequía. Se necesitan más investigaciones sobre los efectos sinérgicos de la diatomita y el biocarbón, así como sus impactos a largo plazo en la salud del suelo y la productividad de los cultivos, para aprovechar plenamente su potencial para la gestión sostenible del suelo en el contexto del cambio climático.
