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INTRODUCCIÓN
España, con más de 2,5 millones de hectáreas dedicadas al cultivo del olivar (28% de ellas de regadío; MAPA), es hoy el primer productor y exportador mundial de aceite de oliva (Vilar y Cárdenas, 2012). En los últimos años, para evitar las fluctuaciones interanuales de la productividad y garantizar la rentabilidad, el cultivo intensivo y superintensivo del olivo se ha ido extendiendo en la Península Ibérica y se plantan hasta 600 y 2000 olivos por hectárea, respectivamente. En ambos casos es posible la recolección automática, pero es necesario el riego controlado, generalmente por goteo. Sin embargo, el clima semiárido de la región mediterránea limitará el desarrollo de los cultivos intensivos de olivo, que requieren riego.
Otro de los problemas a los que se enfrenta el sector olivarero es la generación de una enorme cantidad de residuos orgánicos. La valorización y reciclado de estos residuos agrícolas para su uso como sustratos o enmiendas del suelo promueve la economía de KM0 y sostenible. Una de las enmiendas orgánicas desarrolladas durante la última década para su uso en suelos degradados es el biochar, producto sólido aromático muy poroso resultante de la pirólisis o calentamiento en ausencia de oxígeno de biomasa residual (de la Rosa et al., 2014). Numerosos estudios promueven su aplicación y han plasmado los efectos beneficiosos en la mejora de las propiedades físicas de los suelos, destacando su porosidad y su capacidad de mejorar la estructura de suelos degradados (Campos et al., 2020a). Sin embargo, los resultados varían enormemente según la naturaleza del biochar y las condiciones de producción (Campos et al., 2020b), y la mayoría de los ensayos exitosos han sido realizados en condiciones controladas, para suelos ácidos, de textura gruesa o en climas húmedos (Jeffrey et al., 2011) y por tanto aún existe incertidumbre sobre su eficacia en condiciones de clima mediterráneo. Para que el biochar producido a partir de restos de almazara pueda convertirse en una solución real de reciclado de estos residuos es necesario:
Conocer los efectos de su aplicación en la composición y las propiedades del suelo, especialmente propiedades hídricas, y compararlo con los efectos de la aplicación de enmiendas tradicionalmente usadas como es el compost, en olivares superintensivos de clima mediterráneo.
Evaluar el efecto de la enmienda en la respuesta fisiológica del cultivo, con el objetivo de conseguir un uso más eficiente del agua.
Abordar el efecto de la enmienda en la emisión de CO2, uno de los gases de efecto invernadero. Estos tres aspectos constituyen los objetivos de este trabajo.
MATERIALES Y MÉTODOS
Enmiendas orgánicas
El biochar se produjo a partir de orujillo o alperujo de oliva seco (en adelante denominado biochar; B) en el reactor de Carboliva S.L. (Puente del Obispo, España) mediante pirólisis a 500 °C con un tiempo de residencia de 15 minutos. B tiene un pH de 9,7, una capacidad de retención de agua del 100%, un contenido de carbono y nitrógeno del 75% y del 1%, respectivamente, y una conductividad eléctrica de 14.000 µS cm-1. El compost vegetal (CP) fue elaborado por Fertilizantes Orgánicos Melguizo S.L. (Los Palacios y Villafranca, España) a partir de una mezcla de restos de poda y virutas de madera de pino reciclada. Posee un pH de 7 y su contenido en Carbono y Nitrógeno es de 41% y 2% respectivamente.
Experimento de campo
Las parcelas experimentales se ubicaron en la finca experimental del IRNAS-CSIC "La Hampa", situada en el municipio de Coria del Río (Sevilla, España). Esta zona posee un clima típicamente mediterráneo, con inviernos suaves y veranos secos y episodios de lluvia concentrados durante el otoño y la primavera. Las temperaturas medias mínimas y máximas del aire en la zona son de 12 °C y 26 °C, respectivamente. La precipitación media anual fue de 496 mm para el periodo 2015-2020, y de 442 mm durante el año 2021. El suelo de las parcelas en estudio consiste en una marga arenosa (Xerochrept), mientras que los olivos son arbequinos (Olea europaea L.) de 6 años de edad plantados en líneas a 4 m × 1,5 m (1667 árboles ha-1) irrigados con un 30% de riego deficitario regulado. Se establecieron cuatro tratamientos diferentes que consistieron en: parcelas control sin enmienda (C; control), B con una dosis de 40 t ha-1 de biochar, CP con una dosis de 40 t ha-1, y CP+B (20 t ha-1 de cada uno). En todos los casos la enmienda orgánica se mezcló con los primeros 5 cm de suelo. Cada tratamiento se aplicó por fila completa de 24 árboles. Se tomaron periódicamente muestras de suelo de 0 a 5 cm, de 5 a 10 cm y de 10 a 20 cm de profundidad con una barrena manual para cada tratamiento en los días del año (D) 78, 92, 114, 122, 150, 213, 222, 249, 256, 256, 296 y 1 año+51 días.
Determinación de propiedades y composición de los suelos
El contenido de carbono total (C) y nitrógeno total (N) de B, CP y de los suelos se determinó por combustión en un analizador elemental (Thermo Instruments, Bremen, Alemania). El pH y la conductividad eléctrica se midieron en una mezcla 1:10 de muestra: agua destilada (p/p). La humedad de los suelos se determinó por diferencia de peso después de secar las muestras a 40 ºC durante 48 h. La humedad del suelo también se midió in situ de manera periódica con una sonda EUROTECH PMS710, mientras que la resistencia a la penetrabilidad del suelo se midió con un penetrómetro FT327 (QA Supplies LLC).
Para cada tipo de tratamiento se instalaron 10 cilindros de PVC (10 cm de diámetro y 5 cm de altura) para medir la tasa de respiración del suelo (descomposición de la materia orgánica por los microorganismos y la respiración de las raíces del suelo) que se expresó como μmol CO2 m-2 s-1. Además, a mediodía de los días 251, 287, 334 y 418 se determinó por triplicado la tasa de fotosíntesis neta (AN), la conductancia estomática (gs) y la tasa máxima de transporte de electrones (ETRmax) en 2 hojas maduras sin lesiones del lado sur de cuatro árboles por tratamiento por el servicio de Ecofisiología Vegetal del IRNAS.
Todos los datos se expresan como la media de mediciones por triplicado.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
La aplicación de cualquiera de las enmiendas orgánicas incrementó de manera significativa el contenido en carbono y la humedad de la fracción superior del suelo (0-5 cm). Además, los tres tratamientos con enmiendas, especialmente el biochar, redujeron la resistencia a la penetrabilidad, reduciendo la compactación del suelo y permitiendo el aumento de la humedad, con un suministro de agua similar. Este resultado fue especialmente pronunciado en los análisis realizados durante el mes de octubre (días previos a la cosecha). Ninguno de los tratamientos afectó de manera significativa al contenido en nitrógeno de los suelos. La aplicación de biochar incrementó el pH y la humedad del suelo medida “in situ”. Se encontró una correlación inversa entre la humedad del suelo y su resistencia a la penetrabilidad.
La Tabla 1 muestra los resultados de la efifiencia intrínseca del uso del agua (WUEi) por parte de los olivos de las parcelas correspondientes a cada uno de los tratamientos.
Tabla 1 Eficiencia intrínseca del uso del agua (WUEi)
| Sept. | Oct. (pre cosecha) | Nov. (post-cosecha) | Feb. | Promedio | |
| C | 138 | 100 | 125 | 183 | 137 |
| CP+B | 123 | 115 | 124 | 194 | 139 |
| CP | 121 | 86 | 129 | 223 | 140 |
| B | 136 | 202 | 133 | 203 | 168 |
| WUEi se calcula como la relación entre la tasa neta de fotosíntesis y la conductancia estomática |
Los valores de WUEi de los olivos de las parcelas enmendadas con biochar fueron en promedio un 20% mayores que los de las parcelas restantes. Esta diferencia se concentra principalmente en el período anterior a la cosecha. Este es un rasgo clave para la adaptación del olivo a la sequía, y explica el mayor WUEi registrado habitualmente en las plantas adaptadas a la sequía. De manera similar, no se encontraron diferencias de ETRmax entre tratamientos, excepto por el aumento significativo encontrado en las plantas de las parcelas enmendadas con biochar en el periodo anterior a la cosecha (ETRmax= 184 mmol e- m-2s-1; día 287; tratamiento B). Las plantas con valores más altos de ETRmax son más eficientes en el transporte de electrones y potencialmente fijan más CO2 (Baker y Rosenqvist, 2004).
La Figura 1 muestra escasas diferencias entre los tratamientos para cada muestreo en las tasas de emisión de CO2 (respiración) de los suelos. En general, se observa un incremento global en las tasas de respiración del suelo de manera lineal con la temperatura promedio (variación estacional), para reducirse paulatinamente en otoño e invierno.
Figura 1 Tasas de respiración del suelo (CO2 emitido). Letras diferentes indican diferencias significativas entre tratamientos en el mismo muestreo (p <0,05).
En promedio los tratamientos con compost (CP, y CP+B) obtuvieron las mayores tasas de respiración, especialmente en primavera y verano, aunque las diferencias no siempre fueron significativas y es necesario realizar experimentos a largo plazo para verificar estos resultados.
CONCLUSIONES
Los resultados mostraron que la aplicación de biochar (40 t ha-1) aumentó la humedad del suelo y redujo su resistencia a la penetrabilidad, y por tanto su compactación. Además, las tasas de fotosíntesis neta, la eficiencia media intrínseca de uso del agua y la tasa máxima de transporte de electrones en otoño, poco antes de la cosecha, mejoraron significativamente en los árboles de las parcelas enmendadas con biochar. No se observaron diferencias importantes en las tasas de respiración entre los suelos enmendados y no enmendados, aunque las emisiones de CO2 de los suelos enmendados con compost fueron en promedio superiores a la de las parcelas no enmendadas o enmendadas con biochar.
