1.Introducción

Propiedades como humedad y temperatura condicionan los procesos ambientales implicados en el intercambio de masa y energía. Mientras que la temperatura puede medirse de forma sencilla y exacta, las medidas de humedad y particularmente de humedad del suelo resultan notablementemás complejas (Rittersma, 2002; Kizito, 2008). Recientemente, relevantes avances han permitido llevar a cabo mediciones de conductividad en suelos basadas en la constante dieléctrica que determina su respuesta al contenido de humedad de manera que sensores sencillos acoplados a un microcontrolador y un entorno de desarrollo como Arduino (https://aprendiendoarduino.wordpress.com/2016/09/25/que-es-arduino/) permiten la toma de medidas en continuo, las cuales resultan muy eficientes en proyectos de investigación.

En esta propuesta de trabajo fin de grado, vinculada a un proyecto de investigación donde se exploran los beneficios del uso de residuos de poda en olivar como mulch para la mejora de la fertilidad de los suelos, se han instalado una serie de sensores de humedad y temperatura a -10 cm y -20 cm del suelo. Así, se persigue la calibración de dichos sensores cuyas lecturas son de conductividad en un rango de 0 y 1024 dS/m y donde la variabilidad espacialinherente al suelo y los efectos inducidos por los tipos de tratamiento (dosis de residuo) pueden condicionar la respuesta de los sensores. En particular, los objetivos de este trabajo son los siguientes:

i.Evaluar la variabilidad espacial de las propiedades del suelo que condiciones la calibración entre los bloques del experimento así como entre los tratamientos después de dos campañas de trabajo.

ii.Poner a punto los sensores de manera que sus lecturas proporcionen mediciones exactas y continuas de humedad de suelo.

2.Metodología

En la presente propuesta se prevé llevar a cabo las siguientes tareas:

-Análisis bibliográfico sobre las características de las medidas de humedad y sus técnicas así como procedimientos específicos de calibración de los sensores instalados.

-Recolección y análisis de muestrasde suelo (en torno a3 kg y a 2 profundidades) en una primera fase en la que se examinarán sus propiedades básicas (textura, materia orgánica, densidad aparente) y se compararán las diferencias “grosso modo” entre bloques (más alto y más bajo en la ladera) y entre tratamientos (T0 y T1). Se evaluarán si existen diferencias significativas que justifique una calibración individual por parcela. En caso afirmativo, se procederá a un segundo muestreo asociado a cada parcela o bloque de parcelas.

-Trabajo en laboratorio para la confección de las curvas de humedad de suelo y lecturas del sensor, considerando las variaciones de densidad aparente asociadas a la humedad de suelo.

3.Referencias

Rittersma, Z.M., 2002. Recent achievements in minituarised humidity sensors – a review of transduction techniques. Sensors and Actuators 96, 196-210.

Kizito F., C.S. Campbell, G.S. Campbell, D.R. Cobos, B.L. Teare, B. Carter, J.W. Hopmans. 2008. Frequency, electrical conductivity and temperature analysis of a low-cost capacitance soil moisture sensor. Journal of Hydrology 352, 367– 378

1. Introducción y Objetivos

Los residuos de poda han sido descritos como una medida efectiva de conservación de suelos, reduciendo la erosión, conservando la humedad así como contribuyendo a la mejora sobre la fertilidad y a la captura de C (Rodríguez-Lizana at al., 2008; Prosdocimi et al., 2016). El conocimiento de su dinámica una vez dispuestos en las calles tras las operaciones de poda y picado, en términos tasa de descomposición de residuo, es fundamental para evaluar la acumulación de C orgánico en el suelo. Los ensayos para determinar la tasa de descomposición de residuos basados en la pérdida de materia seca resultan muy costosos y poco exactos dada la alta variabilidad de la humedad del residuo a lo largo del año. En este contexto, la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIRS) puede ser una alternativa a explorar. La hipótesis de esta propuesta consiste en la obtención de modelos de predicción NIRS de los contenidos en materia seca y humedad de los residuos de poda, utilizando instrumentos NIRS portátiles,para que una vez desarrollada la aplicación ello permitiera hacer un seguimiento continuo de la incorporación de residuo al suelo.

El objetivo general de esta propuesta es desarrollar modelos predictivos de respuesta de residuo robustos, considerando distintas composiciones de residuo (hojas, ramitas, ramas) y porcentajes de humedad (sobre peso seco) para el seguimiento en continuo de las variaciones de peso seco de los residuos de poda picada de olivar. Los objetivos específicos de esta propuesta son: i) examinar los patrones de respuesta al infrarrojo cercano de los residuos de poda picada con valores distintos de composición y humedad ii) optimización del análisis en campo con tecnología NIRS de residuos de poda picada y establecimiento de un protocolo de análisis; iii) desarrollo de modelos de predicción basados en la señal espectral NIRS para la determinación de humedad y materia seca en residuos de poda de olivar iv) validación de los modelos obtenidos.

2. Material y Métodos

-Revisión de las aplicaciones del NIR en aplicaciones similares relacionados con la formación de suelos (Obj. i, ii y iii).

-Recolección y análisis de muestras de residuo con distintas composiciones y humedad para preparar un biblioteca de muestra para entrenar el modelo. Estas muestras se preparán en laboratorio (Obj i).

-Recogida de espectros en campo. En ambos casos, se utilizará un microespectrofotómetro portátil.

-Desarrollo de modelos de calibración siguiendo la metodología general descrita (Shenk et al., 2001), optimizando el pretratamiento de la señal espectral (derivadas y corrección de scatter) y se utilizará el algoritmo PLS (regresión en mínimos cuadrados parciales). La evaluación de resultados se realizará principalmente en base a los estadísticos error de predicción, coeficiente de determinación y coeficiente de variación.





3. Referencias

Prosdocimi, M., Tarolli, P., Cerdà, A. 2016. Mulching practices for reducing soil water erosion: A review. Earth-Science Reviews 161, 191–203.

Rodríguez-Lizana, A., Espejo-Pérez, A.J., González-Fernández, P., Ordóñez- Fernández, R., 2008. Pruning residues as an alternative to traditional tillage to reduce erosion and pollutant dispersion in olive groves. Water, Air and Soil Pollution 193, 165-173.

Shenk J.S., Workman J.J. y Westerhaus M.O. 2001. Application of NIR Spectroscopy to Agricultural Products. Handbook of Near Infrared Analysis. Second Edition. Burns D.A. y Ciurczak E.W. (Eds.). Practical Spectroscopy Series, Vol. 27. Marcel Dekker, USA.

En este trabajo, se procederá al diseño y al análisis del efecto de terrazas como medida de conservación de suelos. Aquí se entiende por terraza el sistema canal-caballón a lo largo de curvas de nivel de una ladera con la función de reducir el recorrido de la escorrentía y conducir de conducir el flujo de agua de manera segura una zona de acopio estable o a un cauce protegido. Estas estructuras son comunes en América del Norte y del Sur. Se trata de evaluar sus posibles beneficios en la campiña de Andalucía. Para ellos e usarán herramientas ya disponibles y/o se formularán modelos simples de análisis de la escorrentía. La metodología a aplicar sería la siguiente: i) análisis del medio físico para evaluar sus características topográficas (cuencas vertientes), tipo de suelo, variables climáticas y manejo; ii) a través de distintos pre-dimensionamientos, se evaluará el efecto hidrológico de las terrazas en dos fincas agrícolas con distintos cultivos y características físicas; iii) se propondrán protocolos de trabajo para la el proyecto y la construcción de terrazas adaptadas al ámbito agrícola regional.