Desarrollo de películas para mulching con liberación controlada de micronutrientes

En la agricultura moderna se usan diferentes tipos de plásticos sintéticos para mejorar las condiciones de cultivo y favorecer el desarrollo, la productividad y el manejo de las plantas. Además, permiten incrementar la conservación y comercialización de productos frutihortícolas. Particularmente, la técnica de mulching es una práctica agrícola que consiste en colocar una protección/cobertura plástica sobre el suelo para mejorar el desarrollo de cultivos dado que cambia el microclima y el balance energético del suelo. En tal sentido, deben controlarse principalmente dos aspectos como la incidencia de la radiación solar y las condiciones del suelo que influyen directamente sobre el crecimiento de los cultivos. El primer aspecto se regula teniendo en cuenta que, la incidencia de la radiación solar depende del color del mulch. Asimismo, el color influye sobre la estabilidad térmica de la película plástica. El segundo aspecto depende principalmente del contenido de micro y macronutrientes en el suelo de modo tal que estén disponibles para el crecimiento y desarrollo del cultivo y, de esta manera, alcanzar rendimientos elevados. La deficiencia de estos nutrientes se debe a varios factores, siendo el principal la continua remoción debido al cultivo intensivo, alcanzando, en algunos casos, concentraciones inferiores a las requeridas para un crecimiento normal. Particularmente, los micronutrientes como hierro, cobre, manganeso, etc. son los que están en pequeñas cantidades y se agotan más rápidamente. Por esta razón, es de vital importancia incluirlos en los planes de fertilización de los cultivos que comúnmente se utilizan para incorporar macronutrientes. Estas problemáticas conducen a la necesidad de desarrollar materiales plásticos para mulching que presenten un comportamiento activo, con un costo competitivo y conservando las propiedades mecánicas de las películas plásticas que actualmente se usan para tal fin. En tal sentido, el objetivo general de esta tesis es desarrollar películas plásticas para mulching que permitan la liberación controlada de micronutrientes a partir de películas de polietileno/negro de humo. Para tal fin, se planteó que, mediante una modificación superficial con partículas minerales con capacidad de sorción, las películas plásticas podrían retener micronutrientes en superficie que posteriormente, durante ciclos de riego-evaporación-condensación, puedan ser aportados al suelo. De esta manera, el mulch activo proveerá micronutrientes en función de los requerimientos nutricionales específicos de las plantas (actividad a medida) y contribuirá a mantener/incrementar la concentración de estos elementos en el suelo aún en cultivos intensivos. Asimismo, estas películas activas deberán conservar sus propiedades al ser expuestas a las condiciones ambientales severas y ser durables durante el tiempo de cultivo para luego poder retirarlas y disponerlas en forma sostenible, por ejemplo, reciclándolas. Para el desarrollo de este mulch activo se tuvieron en cuenta aspectos económicos y sostenibles tanto en el diseño de la formulación como en las propiedades finales de la película y el proceso de obtención propuesto. Inicialmente, se dimensionó el mercado actual de agroplásticos a nivel nacional y global. Por otra parte, a partir de la interacción con productores del sector agrícola, empresas fabricantes de mulch plástico e investigadores y profesionales de agronomía se analizó el proceso de producción actual con sus ventajas y desventajas, los costos, los sistemas de colocación y recolección de mulch plástico y las tendencias actuales de uso. Asimismo, se identificó que, una de las problemáticas asociada al uso del mulch, es la deficiencia de micronutrientes en el suelo luego de la postcosecha como consecuencia del cultivo intensivo. Para desarrollar el mulch activo se propone una metodología que incluye dos etapas. Inicialmente, se llevará a cabo una modificación superficial de películas plásticas incluyendo partículas minerales con capacidad de sorción. Posteriormente, los micronutrientes se incorporarán sobre las películas modificadas superficialmente mediante atomizado de soluciones de sales solubles para obtener las películas activas. El sistema de modificación superficial a emplearse es factible de ser escalado, pudiendo adaptarse a sistemas continuos de producción de películas plásticas o ser aplicado en línea en el procesamiento industrial convencional. En el marco de esta tesis doctoral se prepararon películas con y sin la inclusión de micronutrientes. Estas películas se caracterizaron morfológica, fisicoquímica, térmica y mecánicamente con múltiples técnicas analíticas complementarias. Además, se estudió la capacidad de liberación de micronutrientes y el comportamiento de degradación de las películas por exposición directa a la intemperie y por envejecimiento acelerado según norma. Para ello, películas de polietileno/negro de humo fueron modificadas superficialmente con distintas partículas minerales: talco, zeolita y carbonato de calcio. Se utilizó un tipo de partícula para cada película modificada. Como micronutrientes se usaron hierro, cobre y manganeso que son fundamentales para el crecimiento de lechuga, cultivo utilizado como testigo debido a su rápido crecimiento y mostrar síntomas visibles frente a la deficiencia de los micronutrientes. Se verificó que las partículas minerales se adhirieron correctamente a la superficie de las películas y que los micronutrientes se sorbieron sobre las tres partículas. Asimismo, se probó que los micronutrientes se liberan en forma controlada con distintos experimentos que dan conclusiones complementarias. En todos los casos, las películas presentan propiedades mecánicas adecuadas para la colocación manual y automática del mulch en campo. Además, sus propiedades térmicas les permiten soportar las temperaturas a las que estará expuesto el mulch. Por otra parte, se demostró que resisten el envejecimiento acelerado y la exposición directa a la intemperie durante al menos 6 meses, tiempo de cultivo promedio para la mayoría de los productos frutihortícolas. Para demostrar la eficacia del sistema propuesto como mulch activo, se llevó a cabo un estudio de campo durante 50 días, utilizando cultivo de lechuga y películas modificadas con talco porque, a nivel laboratorio, tienen el mejor comportamiento de retención/liberación de micronutrientes. Se tomaron muestras de hojas, raíces y sustrato para determinar parámetros tales como peso fresco y seco de hojas y raíces, área foliar, número de hojas desplegadas, tasa de crecimiento de cultivo, índice de clorofila y concentración de nutrientes en hoja y sustrato. Estos parámetros permiten evaluar el efecto del sistema propuesto sobre el crecimiento de las plantas y sobre la retención de micronutrientes en el suelo. En todos los casos se realizó un análisis comparativo con un sistema testigo que comprende el uso de mulch comercial con una fertilización conteniendo macronutrientes, nutrientes secundarios y micronutrientes. Los resultados de este estudio son muy promisorios dado que se observó que las plantas donde el sustrato se cubrió con las películas activas presentaron un muy buen desarrollo, sin señales de deficiencia de micronutrientes. Se evidenció también que los micronutrientes retenidos en la superficie de las películas activas pueden liberarse y migrar hacia el suelo de manera tal que el cultivo pueda absorberlos y desarrollarse adecuadamente. Asimismo, se consiguió conservar y/o aumentar el contenido de micronutrientes en el suelo, que era uno de los objetivos prioritarios del desarrollo dado que lo habilita para el cultivo intensivo, paliando el problema de remoción de micronutrientes en suelo.

Author dc:creator

• Linares, Paula Belen

Advisors dc:contributor.advisor

• Barbosa, Silvia Elena
• Castillo, Luciana

• Ingeniería química

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• Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 (CC BY-NC-ND 4.0)

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• http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

Language dc:language.iso

spa

Dc Identifier Other

2023-1870

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