Comportamiento térmico del suelo bajo cubiertas plásticas II. Efecto del polietileno transparente a diferentes profundidades
ABSTRACT: During November of 1996, an experiment was
carried out at the Universidad Católica del
Maule, Talca (35º26’ S lat, 71º26’ W long.)
in a Haplanthrepts soil, to determine the soil thermal response
under a transparent polyethylene cover (50 m ) at 1, 3, 7 and 15
cm depth, as well as the transversal thermal response (phases 2,
3 and 5). In phases 1 and 4, the effect of four plastic covers on
the soil temperature at 7cm depth was informed in a previous
paper. Tukey’s test was applied (p £ 0.05)
to the thermal amplitude in order to verify the reliability of
the results. Its value increased about 10°C up to 7 cm
depth, showing that it is possible to solarize at this latitude,
with a mean temperature of 36°C at 7 cm depth, and with
possibly lethal maximums at depths of 7 to 15 cm after 15 days
treatment. Phase 5 revealed that there is a thermal decrease
toward the borders of the film cover, showing a central area of
20-30 cm where the temperature is uniform. The information
obtained is useful to verify a model that describes the thermal
conduct of soil under a plastic cover.
Keywords: soil temperature, mulch.
RESUMEN: Durante noviembre de 1996 se realizó un
experimento en la Universidad Católica del Maule, Talca
(35º26’ lat. Sur, 71º26’ long. Oeste), en
un suelo Haplanthrepts, para
determinar la conducta térmica del suelo
bajo una cubierta de polietileno transparente (50 m ) a 1, 3, 7 y
15 cm de profundidad, así como el comportamiento térmico
transversal (fases 2, 3 y 5). En las fases 1 y 4 se
determinó el efecto de cuatro cubiertas plásticas sobre
la temperatura del suelo a 7 cm
de profundidad, informado en un trabajo anterior. Se
realizó la prueba de Tukey (p £ 0,05) para la amplitud
térmica con el fin de constatar la confiabilidad de los
resultados. Su valor se incrementó
alrededor de 10°C hasta 7 cm de profundidad, mostrando que
es posible solarizar en esta latitud, con temperatura media sobre
36°C hasta 7 cm, y con máximas posiblemente letales
hasta un punto situado entre 7 y 15 cm de profundidad,
después de 15 días de tratamiento. La fase 5
reveló que existe una disminución térmica hacia
los extremos del acolchado, mostrando un área central de
20-30 cm donde la temperatura es uniforme. La información obtenida es de
utilidad para verificar un
modelo que describa la
conducta térmica del suelo bajo una cubierta
plástica.
Palabras clave: temperatura del suelo,
acolchado.
Introducción
Las cubiertas plásticas producen un efecto
térmico en el suelo muy diferente a la práctica del
acolchado (mulch) orgánico que le dio origen. Debido a que
las cubiertas no porosas anulan el componente de
evaporación, transmiten una parte importante de la radiación solar al interior
del suelo. Suelen elevar así la temperatura, permitiendo
aplicaciones como acolchado para anticipar cosechas y otras como
la solarización, donde se extrema la posibilidad de
incrementar la temperatura hasta niveles letales para muchos de
los organismos vivos del suelo (Pullman et al., 1981). En franjas
angostas se debe considerar la disminución de temperatura
hacia los extremos, llamada efecto borde (Grinstein et al.,
1995).
La utilización de cubiertas plásticas supone
alterar el balance de radiación, definiendo según el
objetivo, un resultado
más positivo o más negativo, el cual puede expresarse
en mayor o menor temperatura en el suelo (Contreras et al.,
1992). La temperatura del suelo se manifiesta como resultado del
balance energético que inicialmente se expresa como balance
de radiación. A partir de la radiación solar global
incidente, Qg, más la consideración de la
radiación neta de onda larga, constituida por la terrestre y
la atmosférica, Qs y Ql, respectivamente, se define la
radiación neta, Qn:
Qn = Qg(1-a ) + Ql – Qs [1]
donde a es el albedo del suelo o fracción en que Qg
es reflejada. Qn ofrece así, energía disponible para el
proceso químico de la
fotosíntesis, F, para
evaporación, E y para el calentamiento del suelo, G, de la
vegetación, C y del
aire, H. El balance de
energía se expresa del siguiente modo:
Qn + H + C + G +l E + g F = 0
[2]
donde g es el equivalente calórico por la
fijación del anhídrido carbónico y l es el
calor latente de
vaporización. Desde el punto de vista del suelo, existe
entonces un flujo de calor y un flujo de vapor, determinado por
el balance de energía. El flujo de calor, G, puede ser
expresado, de acuerdo a la ley de Fourier como resultado de
un gradiente térmico entre dos puntos (d T/d z), cuando T es
la temperatura y z la profundidad, afectado por una resistencia al flujo, cuyo
recíproco es la conductividad térmica, h (Campbell,
1985; Auvermann et al., 1992):
G = h (d T/d z) [3]
Si se supone que el flujo de calor ocurre sólo en
una dirección vertical, z,
entonces a partir de [3] puede formularse la ecuación
diferencial dependiente del tiempo, t, conocida como la
ecuación general de flujo de calor en el suelo, donde z es
la capacidad calórica (Sellers, 1965; Campbell,
1985):
z (d T / d t) = d / d z (h d T / d z)
[4]
La ecuación [4] describe la temperatura del suelo
como función de la profundidad y
del tiempo, la cual supone un suelo uniforme e infinitamente
profundo; no obstante, no se conocen soluciones analíticas
específicas. Campbell (1985) presentó una solución
a la ecuación [4] para lo cual divide el suelo en elementos
o capas y nodos. Diversos investigadores han recogido este
método de manera que el
problema de describir el flujo de calor en el suelo y conocer la
temperatura en un momento dado y a una profundidad dada puede
considerarse resuelto, y hoy sólo se modifican las diversas
proposiciones, analíticas o numéricas para las ecuaciones de flujo de calor
en el suelo (Sellers, 1965; Gutkowski y Terranova, 1991;
Auvermann et al., 1992; Ham y Kluitenberg, 1994). No obstante,
son escasos los trabajos de investigación que reportan
registros de temperatura bajo
diferentes cubiertas plásticas dentro del perfil del suelo.
En Chile la situación es similar (Contreras et al., 1992).
Anteriormente se describió el efecto que producen diferentes
tipos de cubiertas plásticas (Misle y Norero, 1999); en este
artículo se describen los resultados del ensayo del comportamiento
térmico a diferentes profundidades de suelo cubierto con
polietileno (PE) transparente. Se espera así, estudiar la
temperatura del suelo en profundidad modificada por una cubierta
plástica para formular sus efectos a partir de la
ecuación general de flujo de calor en el
suelo.
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