Identificación de suelos de interés con procesos metanotróficos y estudios sobre algunos de estos suelos

• Autores: De Bernardi, María
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Juliarena, María Paula
• Materia: Tecnología ambiental; Argentina; Metano; CH4; Atmósfera; Suelos; Forestación; Medio ambiente; Gases de efecto invernadero; Tesis de doctorado
• Institución: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

Si bien el principal sumidero de CH4 es la atmósfera (Houweling, 2000), la eliminación de este gas en los suelos aireados por oxidación bacteriana toma importancia al ser el ambiente en el que el hombre tiene alguna incidencia al controlar aquellas actividades que lo afecten (Le Mer y Roger, 2001) y favorecer, sí es posible, la oxidación (secuestro) de CH4 por los suelos. Para predecir la concentración futura de la concentración atmosférica de metano (CH4 ), su impacto en el ambiente y planificar cómo abordar esta problemática es necesario clarificar la distribución espacial y la variación de la s distintas fuentes y sumideros en el territorio a escala global, regional y local (IPCC, 2014). Existen distintas metodologías ampliamente usadas según la escala en que se quiera abordar el estudio de los flujos de CH4 en los suelos. En este trabajo se utilizaron principalmente dos técnicas de medición. La primera de ellas es a escala país - región donde se utilizaron datos de la concentración de CH4 en la columna atmosférica ([CH4atm]) obtenidos con el instrumento TANSO a bordo del satélite GOSAT, en el período Octubre-2009 a septiembre - 2012. Los análisis realizados permitieron evaluar el comportamiento de la concentración de CH4 a nivel país y su utilización para la detección de potenciales sumideros de CH4 de escala regional. En particular, se observó que el país se comportó principalmente como un emisor de CH4 con con un aumento anual de la [CH4atm] de ~9.1x10-3ppmv año-1 para el período de estudio, o sea un crecimiento anual de 0.55%. Se definió el parámetro “anomalía de CH4 (ACH4)” para evaluar el comportamiento como fuente (ACH4 positivas) o sumidero (ACH4 negativas) de CH4 a nivel país y región y para el estudio de las variaciones estacionales. Se encontró que, a escala país, los mayores valores de anomalía se registraron en invierno (promedio: 11.52x10-3 ppmv) y los menores en otoño (promedio: 6.26x10-3ppmv). Espacialmente, se observó que el noroeste argentino se comportó principalmente como sumidero de CH4 mientras que el noreste lo hizo como fuente de este gas, en todas las estaciones del año. Si bien se evaluó su utilización para la detección de fuentes o sumideros de CH4 en áreas de extensión local-zonal, esto no fue posible debido a la escasa densidad espacial de los datos; sin embargo se encontró la utilidad de estos datos para una evaluación general de áreas dispersas. En particular, se analizó la ecoregión de bosques de la Argentina donde las A CH4 siguen el mismo comportamiento temporal que las ACH4 a nivel país (mayores en invierno -promedio 12.39±13.98 x10-3ppmv- y menores en otoño - promedio 7.71±15.33 x10-3ppmv-). La zona central de esta ecorregión se comportó principalmente como un sumidero de este gas. La segunda técnica de medición es a escala micro o puntual donde se estudió el comportamiento de suelos con distinta cobertura como posibles sumideros del CH4 atmosférico, utilizando la técnica de cámara estática. Específicamente se estudiaron lotes adyacentes dedicados a la agricultura, forestaciones implantadas y pastizales naturalizados (que se utilizaron como control) en dos sitios (Ea. San Gabriel -SG-y EEA INTA Balcarce -EEA-B-) y un tercer sitio con un bosque mixto urbano (ESS). Los suelos estudiados se comportaron como sumideros de CH4 (con valores de flujo entre -21.9 y -2.9 ng CH4m-2s-1 para todos los sitios y usos estudiados), al igual que los suelos aireados estudiados en otras regiones del mundo. Se encontró que los flujos de CH4 se ven afectados por el uso del suelo, posiblemente por las modificaciones que la cubierta realiza en el suelo. Se registraron diferencias estadísticamente significativas entre los usos de suelo estudiados, donde los suelos bajo las forestaciones estudiadas presentaron los flujos más intensos; las forestaciones de Pinus Radiata presentaron un secuestro 72% mayor respecto de la línea base naturalizada (pastizal), mientras que las forestaciones de Eucalyptus Globulus aumentaron el secuestro un 23% respecto de la línea base. Por otro lado, las áreas agrícolas estudiadas en SG y EEA-B presentaron bajos secuestros (37 y 48% menor a su respectiva línea base , respectivamente), e incluso se registraron emisiones en algunos puntos/fechas de muestreo. Se encontró que los mayores secuestros de CH4 se correspondieron con los mayores coeficientes de difusión (DSCH4), con una correlación significativa entre ambas variables (R>-0.45; p<0.05). Los DSCH4 presentaron diferencias estadísticamente significativas entre los sitios de estudio, donde SG (suelos más arenosos) registró los mayores DSCH4(～0.25 cm2s-1) y los menores en SS (con mayores contenidos de agua en relación a su capacidad de campo W/CC～0.014 cm2s1). Además, se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los usos de suelo intra-sitio, registrándose los mayores coeficientes de difusión en los suelos bajo forestaciones. Al utilizar las metodologías para estimar la producción, consumo y emisión de CH4 por los suelos hay que tener en mente que éstos son procesos complejos donde están involucrados procesos físicos, químicos y biológicos bacterianos, que a su vez son influenciados por una gran cantidad de parámetros ambientales. Los parámetros que limitan el flujo de CH4 entre el suelo y la atmósfera son los responsables de limitar el ingreso de aire al suelo, tal como lo muestran las correlaciones de Pearson (p<0.05) encontradas entre los la cantidad de poros llenos de agua (R<-0.68, sin distinción de uso ni de sitio) y aire (porosidad efectiva) en el suelo (R>0.64, sin distinción de uso ni de sitio). Estos mismos parámetros regulan el coeficiente de difusión de CH4 en los suelos. En los sitios estudiados, los flujos más intensos y los mayores coeficientes de difusión se registraron cuando el contenido de agua del suelo fue de alrededor del 50% de su capacidad de campo, disminuyendo ambos al aumentar este porcentaje. Es decir, el contenido de agua del suelo es determinante en la variación temporal-estacional observada para este coeficiente, al igual que lo es para el flujo de CH4. Por otra parte, se evaluaron tres metodologías para estimar el coeficiente de difusión (DSCH4) de este gas, dos de ellas in situ y la tercera corresponde a un modelo empírico ampliamente utilizado. El uso del modelo empírico es el más recomendado para los suelos estudiados debido a la facilidad en su aplicación así como en la obtención de datos y de cálculo, al mayor porcentaje de datos válidos obtenidos y los coeficientes de variación acordes a lo encontrado en la bibliografía. Se destaca además, que los DSCH4 obtenidos por esta metodología, permitieron el cálculo de flujos teóricos cercanos a los flujos de CH4 medidos in situ. Finalmente, del estudio de las forestaciones con baja y alta densidad arbórea se concluyó que este tipo de manejo no afecta al secuestro de CH4 en los suelos; por otra parte las forestaciones con baja densidad de árboles de pinos y las forestaciones de eucalyptus coexisten con pasturas aptas para consumo animal, por lo que es posible la implementación de sistemas silvopastoriles en ellas. El potencial de mitigación calculado para este sistema, considerando una carga animal de 1 animal ha-1, resultó entre un 40% y un 200% del potencial calculado para un pastizal naturalizado. Este hallazgo es de particular importancia, debido a que en la región centro-sur de la región Pampeana existe un área importante de forestaciones que podrían convertirse a sistemas silvopastoriles, con el consecuente beneficio ambiental de mitigar las emisiones de CH4 hacia la atmósfera.
Fil: De Bernardi, María. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas; Argentina.
Fil: Juliarena, María Paula. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas; Argentina.