La desinfección del suelo por Energía Solar (Solarización). Una técnica no contaminante para la agricultura del futuro

Los patógenos del suelo son la causa de muchas pérdidas de cosecha en los cultivos. La repetición de un cultivo en la misma parcela, que es una práctica habitual en los cultivos más rentables, acaba seleccionando en el suelo una población de microorganismos rica en los patògenos más especializados que fuerza a los agricultores a cambiar de parcela o a cambiar de cultivo.

El control químico mediante fumigantes, a las dosis necesarias para disminuir el potencial infeccioso a unos niveles aceptables para los cultivos, afecta también al ambiente biológico, físico y químico del suelo.

También las cosechas son afectadas por los residuos tóxicos de estos fumigantes. Las legislaciones de los paises europeos son cada vez más restrictivas en el contenido en residuos de los productos para el consumo humano. Suecia tolera un máximo de 30ppm de Br inorgánico en todo tipo de fruta y verdura,  Alemania Holanda y Dinamarca toleran hasta 30 ppm de Br- en frutas y verduras (cítricos, fresa) y hasta  50 ppm en verduras de hoja (lechuga). Estos valores son fácilmente sobrepasados en los cultivos siguientes a la desinfección con bromuro de metilo a las dosis habituales.

Igualmente está adquiriendo gran importancia la contaminación de acuíferos por actividades agrícolas. Los residuos de fertilizantes (nitratos) y productos fitosanitarios suponen ya en la actualidad un grave riesgo para la utilización de aguas potables.

En Israel, por sugerencia de agentes de extensión y de agricultores, Katan puso a punto una técnica de calentamiento del suelo mediante el acolchado con una lámina de polietileno transparente, en la época del año de mayor insolación. El calentamiento del suelo mediante la radiación solar es un método para el  control de enfermedades con el objeto de reducir su incidencia al menos en la temporada siguiente.

Entre los términos usados para denominar este método están: Calentamiento solar (solar heating), acolchado plástico, (plastic tarping o plastic mulching), solarización del suelo (soil solarization), pasteurización del suelo (soil pasteurization).

Desde que en 1980 Katan presentara esta técnica, se han producido contribuciones importantes en cuanto a erradicación efectiva del inóculo a la profundidad deseada, reinfestación, efecto contra microorganismos benéficos, efectos residuales en las plantas, así como la problemática de la aplicación y la valoración y comparación de costes de aplicación

EL SUELO DESDE EL PUNTO DE VISTA TÉRMICO

El suelo tiene una capacidad calorífica alta, entre 0.27 y 0.80 cal/g/ºC, lo que significa que es un buen acumulador de calor, y una baja conductividad térmica, que hace que la penetración del calor en el suelo sea lenta, al igual que su enfriamiento.

La ecuación que describe el balance de energía de un suelo no acolchado es (MAHRER, 1979)

(1-a)* Rs+es*Rl-H-E-S-es*o*Ts4=0

Donde:
a = Albedo, que depende del color del suelo
Rs= Radiación solar incidente
Rl= Radiación incidente de onda larga
H = Flujo de calor sensible desde o hacia la atmósfera.
E = Flujo de calor latente (evaporación).
S = Flujo de calor en el suelo.
o = Constante de Stephan-Boltzman.
Ts= Temperatura superficial del suelo.
es= Coeficiente de emisividad del suelo.

La energía que llega al suelo a través de la radiación solar, penetra en él en función de sus propiedades térmicas, capacidad calorífica, conductividad térmica, difusividad térmica etc., que a su vez dependen de
las características físicas del propio suelo, y de su contenido de humedad, y sufre una serie de pérdidas por
radiación, conducción, convección y evaporación. Por la noche el suelo tiene un proceso de enfriamiento,
de modo que la temperatura a lo largo del tiempo describe una curva cíclica parecida a una sinusoide.

En el caso de que el suelo esté húmedo y acolchado con una lámina de polietileno, el balance de energía se
modifica, debido por una parte a que la humedad aumenta la conductividad y sobre todo la difusividad
térmicas, haciendo posible un calentamiento más rápido hacia el interior, y por otra, hay una reducción de
la radiación solar incidente debido a la transmitancia y reflexión de la lámina plástica, y una disminución
notable de pérdidas caloríficas por conducción y convección, y sobre todo una eliminación de pérdidas de
calor latente de evaporación a causa de la barrera impuesta por el acolchado. Asímismo las pérdidas
nocturnas por radiación calorífica al cielo, se hacen menores por la condensación del agua en la superficie
interna del plástico.

El balance de energía del suelo húmedo acolchado es:

Rmn-Hm-Em-Sm=0

en donde:
Rmn= Flujo neto radiante en la superficie del suelo.
Hm = Flujo de calor sensible entre el terreno y el aire atrapado por el acolchado.
Em = Flujo de calor latente.
Sm = Flujo de calor en el suelo.

El resultado es que un suelo en estas condiciones de elevado contenido de humedad y acolchado, consigue
elevar progresivamente su temperatura, con diferencias que superan al suelo no solarizado en unos 10 ºC.

Debido al interés por conocer las posibilidades de la solarización, diversos autores (MAHRER,
1979;MAHRER y KATAN, 1981;CENIS, 1986) han elaborado modelos de predicción, que tratan de ser
útiles para valorar la posible eficacia de la solarización de cada zona, a las diversas profundidades del suelo
y en cada época del año.

El modelo de MAHRER, se basa en el conocimiento de un conjunto de datos como son las temperaturas
en suelo no acolchado, la del aire, la radiación solar y la atmosférica calorífica, el perfil de velocidad del
viento, y datos como la transmitancia de la cubierta de plástico y su emisividad, la capacidad calorífica, la
conductividad y la emisividad del suelo. La complejidad del modelo por el tipo de datos necesarios, a veces
no fácilmente disponibles, hace que otros autores busquen la posibilidad de usar otros modelos más
sencillos (CENIS 1986), aún cuando su uso quede más restringido. Este modelo de CENIS basado en el
análisis de FOURIER, precisa únicamente conocer las temperaturas máxima y mínima del suelo a dos
profundidades, 10 y 20 cm, y la hora de cualquiera de ellas durante 7 días en una parcela acolchada de 2
por 2 metros.

El método permite predecir las temperaturas alcanzables y estimar tiempos de exposición, a partir de los
cuales se puede decidir si los niveles de letalidad para los patógenos a combatir son suficientes. El modelo
es útil para profundidades hasta de 20 cm, en zonas de condiciones climáticas estables en verano.

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