ESTUDIO DEL RENDIMIENTO DE LA SEPIOLITA EN CULTIVOS DE ZONAS ÁRIDAS

By Sepiolita by Emma & Sofía

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Ante la creciente alarma de estrés hídrico mundial  se planteó una estrategia para aplicar minerales con alta capacidad de absorción, como la sepiolita, para optimizar los recursos hídricos en cultivos y mejorar los suelos quemados para reforestación rápida. La sepiolita retiene sustancias nutritivas durante un tiempo más prolongado, que se  liberan progresivamente, consiguiendo un mayor rendimiento en fertilizantes y agua, comparándolos con suelos convencionales. Para el proyecto se escogió la sepiolita, mineral volcánico con alta capacidad de absorción, porque es muy fácil de conseguir (se encuentra en muchas marcas de arena de gato) y es muy económica.

Durante el verano pasado los incendios arrasaron España. A raíz de este suceso, se ha pensado en buscar una estrategia para poder mejorar la introducción de agua en el suelo y evitar la escorrentía ("El suelo quemado no puede almacenar agua" - Serafín González Prieto - Biólogo del CSIC), y así poder reforestar más rápido las zonas quemadas.

De esta forma, ha surgido este proyecto, que pretende emplear minerales que retuviesen el agua y los nutrientes para ayudar a crecer a las plantas más rápido, y evitar la desertización y la erosión en estas zonas.

Se supuso, entonces, que la sepiolita ayuda a crecer a las plantas más rápido, porque retiene los nutrientes y agua necesarios para su desarrollo, manteniendo la humedad.

La principal experiencia consitió en sembrar lentejas, robles y castañas con diferente proporción de humus y arena de gato para ver qué proporción era la más adecuada para un crecimiento más rápido.

Se descubrió que la mejor proporción en los tres cultivos era la de 80% sepiolita y 20% humus.

Con este proyecto se demostró que nuestra hipótesis inicial era cierta, ya que las plantas crecían mucho más, y más rápido cuando tenían sepiolita.

Además, se creía que la utilización de sepiolita en cultivos ahorraría mucha agua, y ya que el agua es un bien muy escaso  que hay que preservar, esta técnica de cultivo se podría usar en países áridos y subdesarrollados, para recuperar tierras para el cultivo y evitar hambrunas.

 

Somos Emma y Sofía, vivimos en Ourense, España. Estudiamos en el colegio Guillelme Brown, donde su Misión es educar a sus alumnos en el ámbito científico y profundizar en Valores como el respeto al medio ambiente, compromiso, interculturalidad y esfuerzo. Nos encanta el deporte (practicamos atletismo, voleibol) y estar en contacto con la naturaleza.

Tenemos un alto compromiso medioambiental.

Nos apasiona investigar sobre áreas que ayuden a preservar el medio ambiente. Todos los años participamos en diferentes certámenes científicos a nivel nacional e internacional:

- Expociencia Guillelme Brown

- Galiciencia

- Exporecerca Jove (Barcelona).

- “IX Expo-science Europe” en Tula, Rusia

- Estancias en  CSIC de Santiago y Oviedo.

- Participación curso "Cambio climático desde la escuela"

- Colaboración anual con "Voz Natura"

Logros:

- Primer premio en la Exporecerca Jove 2011-12,

- Beca estancia CSIC.

Admiramos a científicas como Wangari Maathai, Marie Curie y Rosalind Franklin.

Queremos hacer estudios universitarios. A Sofía le gustaría ser antropologa forense y a Emma le gustaría ser diseñadora gráfica.

Para nosotras ganar, significaría el reconocimiento de nuestro proyecto y tener la posibilidad de contribuír a la concienciación y sensibilización del aprovechamiento de un recurso tan valioso y escaso como es el agua.

Con nuestro proyecto pretendemos hacer visible al mundo que existe la posibilidad de recuperar zonas áridas del planeta, haciéndolas productivas, evitando hambrunas, deteniendo la desertización y optimizando el consumo de agua de riego.

Nuesto sueño es conseguir mejorar la relación  del hombre con el medio ambiente.

¿Sería viable el uso de la sepiolita para la retención del agua y sales minerales que una planta necesita para vivir y para el mantenimiento de la humedad en suelos para cultivos en zonas áridas, zonas con estrés hídrico y en suelos quemados?.

Con el proyecto se pretende buscar alternativas para mejorar el rendimiento y la sostenibilidad del consumo de agua de riego en la agricultura, y evitar la desertización de zonas quemadas.

La sepiolita tiene una elevada capacidad de absorción y favorece el intercambio iónico, y por lo tanto sería un material idóneo para usar en este tipo de suelos y así poder ayudar a su rápida regeneración ya que creemos que ayuda a sujetar el suelo, evitando la escorrentía y la pérdida de suelo fértil o humus.

Además se puede racionalizar y optimizar el uso del agua para riego en zonas secas y de baja pluviometría, manteniendo más tiempo la humedad y por lo tanto disminuyendo las necesidades de riego, evitando la sobreexplotación de los acuíferos.

Teniendo en cuenta dos Instituciones, el CSIC y la FAO, investigadoras en el estudio de los suelos y su mejor aprovechamiento.

En primer lugar, científicos del CSIC confirman que "El suelo quemado no puede almacenar agua". Esto sirvió de referente para iniciar la búsqueda de información e investigar acerca de los minerales que más ayudan a almacenar agua, ya que el objetivo era mejorar la introducción de agua en el suelo e impedir la escorrentía para evitar la pérdida de la parte fértil del suelo.

Ourense es una zona con una gran riqueza forestal, pero  muy castigada por los incendios. La topografía es montañosa, con lo cual, en caso de incendio, se juntan varios factores que favorecen el empobrecimiento, la erosión y desertización de los suelos.

Entre los años 2001 y 2010 se quemaron en España 1.200.000 Ha de suelo. En relación a nuestra comunidad, en el verano del 2006 el fuego arrasa el 15 % de la superficie forestal, con más de 100.000 Ha quemadas. Una gran parte de estos incendios ocurrieron en la zona de las Rías Baixas, que tienen una gran riqueza marítimo-terrestre. Las primeras lluvias provocaron escorrentías arrastrando el suelo fértil al mar, lo que supuso la muerte de miles de crustáceos y bivalvos, que son la primera fuente de ingresos en la población de la zona, así como el empobrecimiento de las tierras quemadas. En el año 2007, se quemó el Parque Natural de Inagua y Parque Nacional de las Cañadas del Teide, dos enclaves protegidos por su alto valor ecológico y únicos por su biodiversidad.

Además, investigaciones realizadas por la FAO indican que la agricultura es el sector que consume más agua (alrededor del 70% extraída). Estas cifras resaltan la importancia de la agricultura en el intento de lograr que el agua dulce disponible en la tierra cubra las necesidades de una población creciente.

Para conseguir 1Kg de cereal hay que cosechar una tonelada plantas y consumir de 1 a 3 toneladas de agua, lo que supone un gasto excesivo para un rendimiento muy bajo.

Este gasto de agua puede reducirse significativamente manejando bien las tierras para incrementar la relación entre los rendimientos de los cultivos y el agua utilizada. Actualmente se están usando mecanismos de bajo riego (riego por goteo) que dependen principalmente de agua superficial y de acuíferos, ya que este uso intensivo en la agricultura crea una gran tensión en los recursos hídricos e incluso estrés hídrico*.

*Se considera que un país tiene estrés hídrico cuando se utiliza más del 20% de sus recursos de agua renovable. En la actualidad, 43 de 159 países está en situación de estrés hídrico.

Teniendo en cuenta los datos de la FAO y los estudios del CSIC, se investigó el uso de un mineral con gran capacidad de absorción de agua y nutrientes, económico y fácilmente accesible para aprovechar al máximo el riego y los fertilizantes, dado que los va liberando de forma lenta y progresiva. Este mineral es la sepiolita.

Para demostrar la capacidad de retención de agua y mantenimiento de la humedad de la sepiolita, se realizaron las siguientes experiencias:

Experiencia 1:

En esta experiencia se quería saber cuál era la mejor proporción de humus y sepiolita en la que las plantas crecían más.

Materiales:

  • 11 tiestos de lentejas (5 lentejas/tiesto)
  • 11 tiestos de bellotas (1 bellota/tiesto)
  • 11 tiestos de castañas (1 castaña/tiesto)
  • Humus
  • Sepiolita
  • Báscula

Método:

Se prepararon once cultivos con tres tipos de semillas diferentes: lentejas, castaños y robles. En cada uno de ellos se varió la proporción de sepiolita/humus según la siguiente tabla:

PROPORCIONES DE HUMUS Y SEPIOLITA

Las variables fueron la cantidad de humus y sepiolita correspondiente en cada maceta, puesto que todos los cultivos estaban a la misma temperatura y se les administraba semanalmente la misma cantidad de agua, 50 ml.

Experiencia 2:

Para comprobar la cantidad de agua que es capaz de retener la sepiolita con respecto a otros sustratos se diseñó una segunda experiencia.

Materiales:

  • Vaso de precipitados 200 ml.
  • Probeta 100 ml.
  • Embudo
  • Papel de filtro.
  • Arena, grava, humus y sepiolita

En este caso se prepararon cuatro vasos de precipitados. En cada uno de ellos se colocó un embudo con papel de filtro y 100 g de grava, arena, humus y sepiolita respectivamente. Posteriormente, se añadieron 100 ml de agua y después dos horas a se obtuvo el filtrado en el vaso de precipitados. Según la cantidad obtenida en cada uno de los vasos, se pudo calcular la capacidad de retención de agua de cada sustrato.

Experiencia 3:

En este experimento se pretendía demostrar que la sepiolita filtra y retiene más sales minerales y componentes químicos que el humus. El agua filtrada por sepiolita sale clara, y la filtrada por humus sale oscura.

Materiales

  • Vaso de precipitados 800 ml
  • 2 botellas de 1 litro cortadas por la mitad.
  • 200 gramos de piedras
  • 200 gramos de grava
  • 200 gramos de humus
  • 200 gramos de sepiolita
  • Algodón

En las botellas se colocó primero un trozo de algodón en la punta, después 200 gramos de piedras, 200 gramos de grava y por último, en una colocamos 200 gramos de humus y en la otra 200 gramos de sepiolita.

Variables:

Posteriormente, se repitió la misma experiencia pero esta vez, sustituyendo el agua por refresco de cola, para comprobar si los filtros retenían las sustancias y componentes químicos del refresco.

Experiencia 4:

En esta experiencia se midió la humedad mediante un higrómetro, de los tiestos que tenían 100% sepiolita,100% humus y 80% sepiolita con 20% humus.

Materiales

  • Un higrómetro
  • Los tiestos con sepiolita y humus

Los resultados obtenidos después de realizar las diferentes experiencias son:

Experiencia 1:

 

TABLA DE CRECIMIENTO Vs SUSTRATO

 

Con esto se verificó que los cultivos más desarrollados han sido los que tenían una proporción sepiolita/humus entre 60/40 y 80/20, siendo los de 80/20 los de un crecimiento mayor. En el caso de las castañas, no pudimos valorarlas ya que el tiempo de germinación es mucho mayor y en el momento de elaborar este informe no se ha apreciado ningún brote. 

 

Experiencia 2:

En la segunda experiencia, en cuanto a la capacidad de retención de agua los resultados fueron:

Con esta experiencia se pudo comprobar que la sepiolita tiene una capacidad de absorción mucho más alta que el resto de sustratos: 70ml con sepiolita, frente a 10 ml con grava, 20 ml con humus y 30 ml con arena.

 

Experiencia 3:

En esta experiencia los resultados demostraron que la botella que contenía sepiolita filtraba mejor el agua y retenía mejor los componentes químicos del refresco de cola que la botella con humus.

La comprobación se ha realizado de modo cualitativo, observando que en la botella con sepiolita, el agua filtrada sale prácticamente transparente, mientras que en la botella con filtro de humus, el agua sale turbia y con residuos.

 

                         Filtro de sepiolita                           Filtro de humus

 

 

Experiencia 4:

Los resultados de las mediciones de humedad y temperatura han sido:

 

TABLA CON LAS MEDICIONES DE HUMEDAD Y TEMPERATURA

Tras observar y analizar los resultados, se pudo comprobar que la sepiolita es capaz de retener una cantidad de agua muy importante, comparada con los otros sustratos y de mantener la humedad del suelo durante más tiempo, evitando así la perdida por evaporación (mediciones realizadas con higrómetro).

Sin embargo, es preciso que el cultivo contenga una proporción de humus que aporte los nutrientes necesarios.También,con proporciones de sepiolita/humus entre 60/40 y 80/20 se consigue que los cultivos aguanten mucho más tiempo sin regar a la vez que las plantas sean de mayor calidad.

En la tercera experienca, las conclusiones son muy positivas porque la botella que tiene más sepiolita consiguió retener mejor los componentes químicos del refresco de cola que la botella con humus, esto explica las posibilidades que tiene la sepiolita de intercambiar iones, es decir, perder y ganar moléculas de agua de forma continua en su estructura y junto al agua intercambia todos los elementos químicos que estén ligados o disueltos en ella.

Por las conclusiones obtenidas se comprobó que la hipótesis es viable:

  • Mezclando humus con sepiolita en una proporción de 80% sepiolita y 20% humus, obtenemos un sustrato excelentemente preparado para:
  1. Retener agua y mantener la humedad, evitando en gran medida la pérdida de la misma por evaporación y ahorrando gran cantidad de agua en el riego.
  2. Obtener plantas de mejor calidad ya que los fertilizantes químicos, están expuestos a factores fisicos y químicos que impiden que sean efectivos en agricultura, como la volatilización y fijación( convirtiendolos en contaminantes del medio ambiente).    Aquí la sepiolita actúa como una esponja que protege y absorbe los nutrientes que están expuestos a pérdidas por factores ya mencionados; luego los cede a las plantas, razón por la que la zeolita (mineral muy similar a la sepiolita, tembién de origen volcánico) fue calificada por científicos japoneses como el "mineral inteligente".

De todo ello se puede concluír que, incorporar sepiolita a los sustratos para uso agrícola, nos aporta los siguientes beneficios:

  1. Disminuir sensiblemente el consumo de agua para riegos agrícolas.
  2. Mantener la humedad del suelo durante más tiempo, evitando la perdida de agua por evaporación y escorrentía.
  3. Optimizar el uso de fertilizantes químicos, siendo aprovechados al máximo por los cultivos.
  4. Evitar la contaminación química ( provocada por los fertilizantes) de nuestro medio, sobre todo la de los acuíferos.
  5. Obtener plantas de mayor calidad y con mayor rendimiento.

 

BIBLIOGRAFIA:

 

AGRADECIMIENTOS:

Queremos agradecer a nuestros padres por apoyarnos a lo largo de la investigación y animarnos a continuar siempre, aún en los momentos más duros.

También agradecer a Carlos Perez Freire por ser nuestro tutor y por ayudarnos a corregir y a redactar los textos.

A nuestras profesoras Ana y Montse por ayudarnos en la redacción, en la corrección de la memoria y en la elaboración de los paneles.

Al Dr. José B. Parra Soto . Investigador Científico . Grupo de Adsorción y Tratamiento de Efluentes . Procesos Químicos en Energía y Medio Ambiente . Intituto Nacional del Carbón. CSIC, por haber puesto en nuestras manos la primera muestra de Zeolita y decirnos: " haber que os inspira este mineral ".

A nuestro colegio, Guillelme brown, por educarnos y enseñarnos valores como a amar la naturaleza, respetar el medioambiente e inspirarnos para trabajar e investigar en como mejorar nuestra relación con el medio.

A la Universidad de Ourense por dejarnos trabajar en su laboratorio de ciencias y  estudiar y consultar bibliografía en su biblioteca.

Al CSIC de Santiago de Compostela, Instituto de investigaciones Agrobiológicas de Galicia.

A Voz Natura por enseñarnos reforestación y ayudarnos a comprobar in situ las consecuencias catastróficas de los incendios forestales.

 

 

 

 

 

 

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