Comportamiento térmico del suelo bajo cubiertas plásticas II. Efecto del polietileno transparente a diferentes profundidades (página 2)

Materiales y métodos

Durante noviembre de 1996 se estableció un ensayo de
campo en el Campus San Miguel de la Universidad
Católica del Maule, en la ciudad de Talca
(35°26’ lat. S., 71°26’ long. Oeste, alt. 110
m.s.n.m), en un suelo
Haplanthreps, bajo un diseño
de bloques completos al azar con cuatro
profundidades como tratamientos (1, 3, 7 y 15 cm), y cuatro
repeticiones, comparando el PE transparente (TRA) 50 μ, con el
suelo descubierto (SUE). El ensayo se
organizσ en cinco fases, cubriendo un perνodo total de
38 dνas, de los cuales este artículo da
cuenta de las fases 2, 3 y 5. La Fase 1, comportamiento
térmico bajo tres láminas plásticas (TRA;
bicolor blanco/negro, OPA; café,
CAF) y suelo descubierto (SUE) con medición de temperatura a
7 cm de profundidad fue informada previamente (Misle y Norero,
2001). La Fase 2, comportamiento térmico con
medición de temperatura a cuatro profundidades: 1, 3, 7 y
15 cm en el tratamiento SUE; Fase 3, comportamiento
térmico con medición de temperatura a cuatro
profundidades: 1, 3, 7 y 15 cm en el tratamiento TRA; Fase 4,
comparación de PE naranja (NAR) con CAF con
medición de temperatura a 3 y 7 cm de profundidad; y Fase
5, evaluación
de movimiento
térmico transversal de calor bajo
TRA. Los cambios de fase se realizaron sin remover las
láminas plásticas, ni la condición original
de la superficie del suelo con el objeto de no alterar los
efectos acumulativos de los tratamientos.

En el centro de cada bloque un soporte blanco de
madera portaba
cuatro cilindros protectores blancos ubicados a 20, 40, 80 y 160
cm sobre la superficie del suelo, los que contuvieron los
termómetros de máxima y mínima. Desde cada
posición un cable con sensor de temperatura se
ubicó en la posición necesaria en el suelo para
cada bloque o cada profundidad de acuerdo a las fases del
ensayo. Una de
las repeticiones incluyó tensiómetros en los cuatro
tratamientos y tres de ellas llevaron bloques de Bouyoucos en dos
tratamientos: transparente y testigo. Durante todo el
período se midió además, la temperatura del
aire,
máxima, mínima y actual a la hora de registro, a 20,
40, 80 y 160 cm sobre la superficie del suelo. En una unidad
independiente de los tratamientos se ubicaron el termómetro y el tensiómetro de
profundidad a 30 cm.

En términos sintéticos, las fases 2 y 3
tuvieron un diseño formal representado por cuatro
profundidades como tratamientos y cuatro repeticiones, así
como para la fase 5 correspondieron cuatro posiciones desde el
centro del mulch con sus equivalentes repeticiones. El ensayo
está descrito con mayor detalle en otro artículo
(Misle y Norero, 2001). Se realizó la prueba de Tukey para
constatar la confiabilidad de los resultados.

Efecto del PE TRA a diferentes
profundidades

En el centro de los tratamientos testigo y PE
transparente (TRA) se insertó un dispositivo construido
con tubería de PVC hidráulico clase 10 de 20
mm de diámetro cortada longitudinalmente. Una mitad fue
perforada para ubicar a través de ella cuatro sensores
(termistores) de termómetros de máxima y
mínima (-40 +50°C) a la distancia deseada en el suelo
(1, 3, 7 y 15 cm). Cada extremo sensor fue adherido con silicona,
incluyendo vainas protectoras y todo el conjunto quedó
cerrado por la contraparte del tubo. Este artefacto fue probado,
construyendo un modelo
físico que en lugar de los sensores tuvo trozos
metálicos del mismo diámetro. Se enterró en
un recipiente plástico
con tierra en
forma similar a como se haría en terreno; luego, el
recipiente fue congelado y seccionado para verificar la calidad de la
ubicación y el contacto que tendrían los sensores
con el suelo. La prueba fue satisfactoria.

El montaje de los termómetros debió
hacerse en terreno, al momento de retirar los sensores ubicados
para el estudio con diferentes plásticos
(Fase 1). Esto se hizo el día 14 de noviembre,
después del último registro de la fase anterior.
Una vez terminada esta tarea, se ubicaron en su posición,
dando por iniciada la Fase 2 al día siguiente (día
0).

Los cilindros de inserción al suelo fueron
cambiados de lugar el día 24 de noviembre después
de la hora de registro para ser ubicados en el tratamiento PE
TRA, iniciando la Fase 3. Las profundidades registradas en ambos
tratamientos fueron 1, 3, 7, y 15 cm.

Además, se insertó un termómetro de
mercurio para suelo en cada tratamiento de PE TRA para controlar
la máxima, que superó el rango de los
termómetros digitales en una magnitud de 2°C
aproximadamente al superar 50°C, por lo que se
incorporó la corrección necesaria (Misle, 1998). Se
anotó en forma diaria la temperatura máxima,
mínima y actual a la hora de registro, es decir, a las
11:00 h, horario de invierno. Esta hora se determinó a
partir de los registros
anteriores, de modo de registrar a esta hora la máxima del
día anterior y la mínima del mismo día en
todas las profundidades. Entre los días 6 y 7 de registro
del tratamiento testigo se anotó el ciclo diario a
intervalos de una hora en el día y dos horas en la noche
(21 y 22 de noviembre). Entre los días 3 y 4 de registro
en PE transparente se anotó el ciclo diario (28 y 29 de
noviembre, Figura 3).

Se instalaron dos capturadores de temperatura en una de
las repeticiones para llevar una contraparte de los registros
manuales a 3
cm y a 15 cm de profundidad. Esto se hizo tanto para el
tratamiento suelo descubierto como PE transparente.

Comportamiento térmico
transversal

Al término de las fases 3 y 4, se retiraron los
sensores de sus posiciones y se insertaron a 7 cm de profundidad
en las siguientes posiciones desde el centro del mulch PE TRA: 0,
10, 30 y 38 cm en cada bloque de repetición, para estudiar
el comportamiento térmico transversal o efecto borde. Se
insertó un termómetro de mercurio a la misma
profundidad en el centro del camino (65 cm desde el centro del
PE). Se anotaron las temperaturas máximas, mínimas
y actuales durante tres días.

Resultados

Efecto del polietileno transparente a diferentes
profundidades

La evolución de la temperatura máxima y
mínima del suelo a diferentes profundidades en el
tratamiento suelo descubierto se observa en la Figura
1.

Figura 1. Temperatura del suelo
a diferentes profundidades con tratamiento suelo descubierto.
Promedio de cuatro repeticiones. (a) Temperatura máxima.
Cada valor
corresponde a la máxima del día anterior; hora de
registro 11:00 h; (b) Temperatura mínima. Cada valor
corresponde a la mínima del mismo día de registro a
las 11:00 h (c) Amplitud térmica.
Figure 1. Soil temperature at different depths in an uncovered
soil treatment. Mean of four replicates. (a) Maximum temperature.
Each value is the preceding day’s maximum registered at
11:00 h. (b) Minimum temperature. Each value is the same day
minimum registered at 11:00 h; (c) Thermal amplitude.

Dado que la temperatura media del día no basta para
revelar las diferencias que puedan producirse al intentar
comparar el tratamiento con polietileno transparente, se ha
elaborado la información para comparar la amplitud
térmica en las dos situaciones. La Figura 1(c) representa
la amplitud térmica del tratamiento suelo desnudo a
diferentes profundidades. Se observa clara consistencia en los
resultados. La Figura 2 muestra la
situación equivalente para TRA. Debe tenerse presente que
en este caso la temperatura máxima a 1 y 3 cm
saturó el límite de registro de los
termómetros digitales.

Figura 2. Temperatura del suelo
a diferentes profundidades con tratamiento polietileno (PE)
transparente. Promedio de repeticiones. (a) Temperatura
máxima; (b) Temperatura mínima; (c)
Evolución de la amplitud térmica media corregida en
valores
máximos.
Figure 2. Soil temperature at different depths with transparent
polyethylene (PE) treatment. Means of replicates. (a) Maximum
temperature; (b) Minimum temperature; (c) Evolution of thermal
amplitude with correction for maximum values.

En el análisis de la Fase 1, la prueba de
hipótesis planteada para la pendiente de
cada curva de temperatura acumulada mostró que fueron
diferentes el tratamiento TRA del CAF y del SUE y el OPA, sin que
pudiera reconocerse diferencia entre estos últimos (Misle
y Norero, 2001). En forma similar, se utilizó una prueba
sólo para comparar las amplitudes térmicas puesto
que se reconoce causalidad; así, como lo relevante es la
cuantificación, se realizó la prueba de Tukey para
el PE TRA que demostró diferencias entre todas las
combinaciones de profundidades, con una significación de
0,05. La probabilidad
calculada entre grupos fue
3,267E-012, con un valor F de 193,5.

Por último, en la Figura 3 se compara el PE
transparente con relación al suelo descubierto a las
cuatro profundidades durante un ciclo diario completo.

Figura 3. Evolución
diaria de la temperatura del suelo bajo tratamiento polietileno
(PE) transparente con relación al suelo descubierto. (a) a
1 y 3 cm de profundidad; y (b) a 7 y 15 cm de profundidad. Debido
a la dificultad del gráfico, se ha construido sobre la
base de la hora de registro: hora 0 = 11:00 h.
Figure 3. Daily evolution of soil temperature under transparent
polyethylene (PE) treatment in comparison with uncovered soil.
(a) at 1 and 3 cm depth; and (b) at 7 and 15 cm depth. Because
graphing difficulties, it has been constructed with the base as
the time of registry: hour 0 = 11:00 h.

Efecto borde

Se estudió la distribución de la temperatura en forma
transversal puesto que es parte del interrogante sobre la
respuesta térmica del suelo al tratamiento de cobertura.
La Figura 4 muestra los resultados obtenidos. Se hizo la prueba
de hipótesis con el
método de
Tukey (p £ 0,05), encontrando diferencias para las
combinaciones 0-30, 0-38 y 10-38 cm en la temperatura
máxima; las otras combinaciones de distancias desde el
centro no fueron diferentes. La probabilidad calculada entre
grupos fue 0,0129, con un valor de F de 5,0475. Para la
temperatura mínima la prueba indicó menos
diferencias entre los valores:
sólo fue significativa la comparación 0-38 cm. La
probabilidad calculada entre grupos fue 0,2086, con un F
calculado de 1,7054. En ambos casos fueron 4 repeticiones. Se
ingresó como dato el promedio de tres días de
registro por repetición.

Figura 4. Efecto borde en el
tratamiento con cubierta plástica de polietileno (PE)
transparente al suelo. Se ha repetido la figura en forma
simétrica para ilustrar su distribución
espacial.
Figure 4. Border effect in the transparent plastic polyethylene
(PE) treatment on the soil. Points have been repeated
symmetrically for illustrate their spatial distribution.

En resumen, fueron claramente diferentes las temperaturas
máximas y mínimas al comparar las posiciones 0-38
cm, siendo la temperatura máxima la que expresa las
mayores diferencias. Se evidencia así, la
atenuación transversal de la temperatura a partir del
centro.

Discusión

El análisis de la amplitud térmica
resultó un medio adecuado para evaluar
estadísticamente las diferencias térmicas
producidas a distintas profundidades. Aún cuando en
términos físicos fuera irrelevante recurrir a este
tipo de prueba, el realizarla otorga confiabilidad a los valores
obtenidos en el ensayo para su utilización posterior,
puesto que son indispensables para la determinación de la
difusividad térmica del suelo. La amplitud térmica
mostró un comportamiento casi lineal en profundidad en el
caso del PE transparente, lo cual sugeriría que la
profundidad estable (damping depth) se encuentra más
abajo. De acuerdo con Campbell (1985), la profundidad a la cual
la amplitud térmica del suelo es un 37% de la que ocurre
en la superficie es aquélla en que se presenta la
profundidad estable; si esto es así, para el PE
transparente ella sucede con una amplitud de 10,5°C y para el
suelo desnudo con una amplitud de 7°C. Ambos valores
coinciden en una profundidad de unos 12 cm, sin que esto explique
el comportamiento lineal en el caso del PE transparente.
Podría suponerse que la energía de
evaporación que está siendo retenida por la
película impermeable hace que una mayor cantidad de calor
se transmita al interior del suelo, expresándose en mayor
temperatura en profundidad.

Con respecto a las comparaciones entre las fases 2 y 3
debe mencionarse que aunque en rigor existe una diferencia que
limitaría la posibilidad de concluir sobre ellas, el estado del
clima fue
favorablemente homogéneo y similar, en particular los
días en que se realizó la medición del ciclo
diario. Naturalmente, para obviar esta dificultad sería
necesario duplicar el número de instrumentos para
así realizar el ensayo en forma
simultánea.

En la Fase 1 se observaron temperaturas elevadas a 7 cm
de profundidad en TRA, mostrando valores probablemente excesivos
durante algunas horas del día para muchas de las especies
que habitualmente son cultivadas con mulch y evidenciando la
posibilidad de solarizar. No obstante la mayor precisión
sólo podía hacerse con los datos de las
fases 2 y 3, que revelaron incrementos en la amplitud
térmica de alrededor de 10°C hasta una profundidad de
7 cm, y una temperatura media sobre 36°C hasta esta
profundidad, con temperaturas máximas posiblemente letales
(> 40°C) hasta un punto situado entre 7 y 15 cm,
después de 15 días de tratamiento a partir de
noviembre, y mientras se disponga de similares condiciones de
radiación
en la temporada.

La disminución de temperatura hacia los bordes
del acolchado evidenciada en la Figura 4 muestra un 11,8% de
reducción en la temperatura máxima, y una
reducción en la temperatura mínima de un 5,8%. Ello
no impide que la temperatura aún disminuida en esta
proporción alcance valores sobre 35°C durante seis
horas diarias hasta los 7 cm de profundidad en los bordes del
acolchado. No obstante, el efecto de solarización
sería localizado en la franja central, donde se hace la
plantación, en una zona de 20 a 30 cm.

Conclusiones

1. Se encontró que las amplitudes térmicas
bajo PE TRA para cada profundidad fueron claramente diferentes,
mostrando una cuantificación confiable. Ellas se
incrementaron alrededor de 10°C hasta una profundidad de 7
cm.

2. A la luz de los
resultados observados en el PE transparente, es practicable la
solarización en Talca (35°26’ lat. Sur). Durante
la Fase 3 se determinó que es posible obtener en esta
latitud una temperatura media sobre 36°C hasta 7 cm, con
temperaturas máximas posiblemente letales (> 40°C)
hasta un punto situado entre 7 y 15 cm de profundidad,
después de 15 días de tratamiento, en
noviembre.

3. Existe una disminución de la temperatura hacia
los extremos del acolchado, llamada efecto borde, que
resultó significativa entre los puntos extremos, mostrando
un área central con una temperatura uniforme, al menos en
20-30 cm, dato valioso en aplicaciones de solarización y
cultivos anticipados.

Literatura citada

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M.J. McFarland, and D.W. Hill. 1992. In situ determination
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models for soil – plant systems. 150 p. Elsevier Science
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Misle, E. 1998. Comportamiento térmico del suelo
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Pontificia Universidad Católica de Chile, Facultad de
Agronomía e Ingeniería Forestal, Santiago,
Chile.

Misle, E., y A. Norero. 2001.
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Publicación original. Agric.
Téc. [online]. jan. 2002, vol.62, no.1 [citado 12
Junho 2007], p.133-142.
Disponível na World Wide
Web:
<http://www.scielo.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0365-28072002000100013&lng=pt&nrm=iso>.

ISSN 0365-2807.
Reproducción autorizada por: Revista
Agricultura Técnica, hriquelm[arroba]inia.cl

Enrique Misle A. 2 – y Aldo Norero
Sch. 3

1Recepción de originales: 9
de diciembre de 2000.
2Universidad
Católica del Maule, Facultad de Ciencias
Agrarias y Forestales, Escuela de
Agronomía, Casilla 278, Curicó, Chile.
3Pontificia Universidad
Católica de Chile, Facultad de Agronomía e
Ingeniería Forestal, Escuela de Agronomía, Casilla
306, Correo 22, Santiago, Chile.