INTRODUCCIÓN

Las propiedades térmicas del suelo (capacidad calorífica, calor específico, conductividad térmica y difusividad térmica) varían con el contenido de agua, granulometría y agregación del suelo (^{Porta et al. 1994}) y se relacionan con la actividad microbiana, la mineralización y la humificación de la materia orgánica (^{Montenegro y Malagón, 1990}).

La conductividad térmica (λ) o habilidad del suelo para transferir calor por conducción molecular se expresa en calorías que fluyen por una placa de suelo con área y espesor unitarios, con una diferencia de 1˚C entre las dos caras (^{Honorato, 2000}). Cuando la conductividad térmica de un suelo es alta, las variaciones de temperatura en la superficie son menores. La conductividad térmica se incrementa con el contenido de humedad, incidiendo a la vez en los cambios de temperatura del suelo; sin embargo, cuando hay saturación de poros no aumenta en las proporciones esperables. La conductividad térmica se considera como característica sensible a los cambios que operan en el suelo (Honorato, 2000; ^{Jury et al.,1991}).

Teniendo en cuenta los conceptos anteriores, la hipótesis que orientó la investigación es que la conductividad térmica (λ) reflejaría los cambios ocurridos en la materia orgánica, actividad microbiana -estimada a través de la respiración del suelo (CO2)- y en la biomasa microbiana ocasionados en los sistemas de cultivo del maracuyá.

MATERIALES Y MÉTODOS

La localización del estudio de los sistemas de cultivo (Agroecológico -A-, Transición -T-, Convencional -C-) y las profundidades de muestreo se describieron en un artículo anterior (^{Sánchez de P. et al., 2006}). Además de las propiedades evaluadas en el artículo anterior se determinó la conductividad térmica del suelo (método electrotérmico) -^{Reyes y Viera, 2001}; ^{Zúñiga, 2001}-. Las metodologías para estimar actividad microbiana (AMS) y biomasa microbiana del suelo (BMS) se describieron en detalle en artículo anterior sobre actividad y biomasa microbianas (^{Sánchez de P. et al., 2006}). En la técnica electrotérmica se aplica una diferencia de potencial ΔV, constante en el tiempo, a través de una resistencia R y se mide la corriente l que circula por ella (^{Zúñiga, 2001}). La potencia que disipa en la resistencia es ΔV l (cambio de voltaje por corriente).

En el tiempo t, la energía térmica entregada (ΔV l t) eleva la temperatura del suelo.

Las muestras se procesaron en la Universidad del Valle - Cali (Colombia) a través de un sistema que consta de las siguientes partes: sonda electrotérmica con cilindro de cobre rodeado por una resistencia dentro de la cual se coloca el cilindro que contiene la muestra, circuito compuesto por fuente eléctrica, voltímetro y amperímetro; termocupla, interfase, PC con el programa “Data Monitor”, cilindro de acero (5 x 5 cm) con muestra de suelo donde se inserta la termocupla hasta 2.5 cm (Figura 1). La sonda electrotérmica se calibró en el programa “Data Monitor”, se registraron los datos de voltaje (V) y corriente (I) (Figura 2). A partir de la curva Temperatura Vs Tiempo se obtuvo la curva ΔT Vs Lnt en el programa “Origin 6.0” y se calculó la pendiente (m) en la sección lineal de la curva (Figura 3).

Figura 1 Sonda electrotérmica (Laboratorio de Física Ambiental, Univalle, 2001). 

Figura 2 Montaje del sistema para evaluar la conductividad térmica del suelo (X) (Laboratorio Física Ambiental, Univalle, 2001). 

El valor de la pendiente (m) se reemplazó en la ecuación de transferencia de calor en coordenadas cilindrícas, así:

ecuación de transferencia de calor

Donde:

X = Conductividad térmica del suelo (Cal/ cm.s.°C)

q = Flujo de calor -Voltaje (V) x Corriente (I) - m = Pendiente en la sección lineal de la curva ΔT Vs Lnt-

La información obtenida se sometió a análisis de varianza a través del programa estadístico SAS y en aquellos casos donde se detectaron diferencias significativas se efectuó agrupamiento a través de la prueba de Duncan. Mediante regresiones simples y múltiples, la conductividad térmica (λ) se correlacionó con las demás variables evaluadas.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Conductividad térmica (λ) en tres sistemas de manejos Como la pendiente (m) fue menor en el sistema agroecológico, la conductividad térmica del suelo (λ) fue mayor en este manejo (Figura 3).

Figura 3 Conductividad térmica del suelo (X) a 15 cm de profundidad en tres sistemas de cultivo de maracuyá. 

La conductividad térmica (λ) presentó diferencias altamente significativas entre manejos a las dos profundidades. La mayor conductividad térmica (λ) la presentó A que difirió significativamente de T y C, los cuales, a su vez, variaron entre sí. Dentro de un mismo manejo agronómico no hubo cambios significativos debidos a la profundidad de muestreo en A y C.

Según estos resultados, el suelo en el sistema agroecológico tendría mayor habilidad para transferir el calor, por tanto, serían menores las variaciones de temperatura en la superficie de este suelo.

La mayor λ podría explicarse por los contenidos más altos de materia orgánica, humedad y contenido de arcillas, factores que incrementan la superficie de contacto entre partículas (^{Primavesi, 1982}; ^{IGAC, 1995}).Las variables materia orgánica (MO), actividad microbiana (AMS), biomasa microbiana (BMS) y conductividad térmica del suelo (λ) siguieron tendencia similar en los diferentes sistemas de cultivo. Los valores fueron mayores en A, descendieron en T y llegaron al punto más bajo en C (Figura 4).

Figura 4 Materia orgánica, actividad microbiana, Biomasa microbiana y conductividad térmica del suelo en los tres manejos y profundidades evaluados. 

Las correlaciones simples -Tabla 1- señalaron estrecha relación entre la conductividad térmica del suelo λ, AMS, BMS, MO, porosidad (EPT), macroporosidad (Mp) y microporosidad (mp). Las correlaciones fueron muy altas en los primeros 15 cm de profundidad, especialmente en los sistemas de manejo convencional -C- y Transición -T-.

Tabla 1 Parámetros de correlación simple entre conductividad térmica del suelo (X) y otras propiedades en distintos manejos del maracuyá evaluados a 0-15 y 15-30 cm de profundidad. 

P <0.001

La correlación con macroporosidad (Mp) fue inversamente proporcional, ya que con el incremento de la fase aire, disminuye la superficie de contacto entre las partículas y por tanto λ. La microporosidad (mp) se relacionó directamente con λ, dado que está estrechamente ligada al almacenamiento de agua que incrementa λ, al crear puentes entre partículas (^{Porta et al., 1994}).

Las correlaciones múltiples (Tabla 2) de λ con AMS, BMS y MO, humedad gravimétrica (θg) y volumétrica (θv) señalaron que la conductividad térmica estuvo directamente relacionada con estas propiedades, independiente del sistema de cultivo y, por lo tanto, puede reflejar lo que ocurre con estas variables.

Tabla 2 Parámetros de correlación múltiple entre conductividad térmica del suelo (X) y otras propiedades evaluadas en suelos con distintos manejos del maracuyá a0-15y 15-30 cm de profundidad. 

P <0.001

CONCLUSIONES

• La conductividad térmica del suelo (λ), materia orgánica, actividad y biomasa microbianas en las dos profundidades presentaron diferencias altamente significativas entre los tres sistemas de cultivo siguiendo el orden: Agroecológico> Transición > Convencional.

• La conductividad térmica del suelo (λ) reflejó directamente la dinámica de la materia orgánica, actividad y biomasa microbianas.