Investigación busca caracterizar el sistema poroso de los suelos volcánicos
El Dr. John Clunes realizó una estadía de dos meses en Alemania para llevar a cabo la medición de la arquitectura del sistema poroso del suelo a través de Tomografía computarizada de rayos X (X-ray CT)
Determinar la distribución y funcionalidad del espacio poroso de suelos volcánicos del sur de Chile de distinta pedogénesis, fue el objetivo del trabajo realizado por el Dr. John Clunes, durante su estadía en Hannover, Alemania.
El académico del Instituto de Ingeniería Agraria y Suelos de la Facultad de Ciencias Agrarias y Alimentarias de la UACh, explicó que “la X-ray CT es un método que permite examinar la estructura tridimensional de los suelos sin destruir la muestra. Esto es posible, ya que se realiza un scanner de la muestra de suelo no disturbada contenida en un cilindro plástico”.
El X-ray CT produce un mapa 3-D de la muestra de suelo, a partir de un conjunto de imágenes de proyección, por lo que la cantidad de información que contienen está limitada por el número de píxeles del detector, lo cual depende de la resolución utilizada.
“Llevé cilindros plásticos de 5×5 cm con muestras no disturbadas de suelo y la idea fue analizarlos a través de esta tecnología para determinar parámetros de funcionalidad del sistema poroso como es la distribución del espacio poroso, conectividad de los poros y el número de Euler”, indicó.
El Dr. Clunes agregó que “nosotros en general hacemos estimaciones indirectas de la funcionalidad del sistema poroso a través de la curva de retención de agua, como es la distribución de poros, por lo cual, no caracterizamos completamente la arquitectura y funcionalidad del sistema poroso”.
Esta etapa de la investigación la desarrolló en la Universidad de Leibniz, junto a los Dres. Stephan Peth y Vincent Felde, ambos del Grupo de Biofísica de suelo, Departamento de la Ciencia del Suelo, Instituto de Ciencias del Sistema Tierra.
Importancia del sistema poroso
La combinación de la tomografía computarizada de rayos X y el uso de software para analizar las imágenes (e.g., Fiji/ImageJ), es una herramienta poderosa para comprender la heterogeneidad estructural del suelo y sus funciones. Este enfoque directo permite centrarse en aspectos específicos del suelo que son difíciles o imposibles de medir convencionalmente. La desventaja es el costo del análisis (mejor resolución se traduce en más tiempo y, por lo tanto, incrementa el costo por muestra) y la necesidad de mayores recursos computacionales, lo cual, limita el procesamiento de las imágenes obtenidas del volumen de suelo escaneado.
Este trabajo es parte del proyecto FONDECYT Iniciación N°11221038, “Physical storage of nutrients in the pore volume. A dynamic factor of nutrient availability that depends on soil structure and microbial biomass”, que lidera el Dr. Clunes.
“Uno de los objetivos era medir y determinar cuán conectado está este sistema poroso y cuál es la predominancia de la distribución de poros, porque eso me permite ver cómo se relaciona con el transporte y almacenamiento de agua y de nutrientes en el suelo, específicamente nitrógeno”, indicó.
La información recopilada permitirá ver cómo es el sistema poroso de los suelos volcánicos, efectuando una caracterización directa y no invasiva, determinando también su conectividad. “Eso nos permitirá saber si el nitrógeno y el agua se almacenen en el espacio físico del suelo en un periodo de tiempo antes de que sea utilizado por las plantas o por los microorganismos, o bien, si simplemente se pierde”, puntualizó el investigador.
