Tecnología de la Reserva Energética del Suelo

TECNOLOGÍA de la Reserva
Energética del Suelo (RES)
Orlando Zúñiga Escobar. Físico. Magíster en Geofísica y en Tecnología
y Desarrollo. Doctor en Física de Suelos. Docente y director del
laboratorio de Física Ambiental, Universidad del Valle. Director del
Grupo de investigación en Ciencias Ambientales y de la Tierra – ILAMA.
[email protected]
Para realizar descubrimientos científicos, proponer ideas
innovadoras y encontrar resultados a problemas de investigación
no existen fórmulas exactas ni un modelo único por seguir.
No obstante, sabemos que a lo largo de la historia los grandes
descubrimientos han sido hechos por personas que, además
de conocer las teorías, podían conectar sus conocimientos con
sucesos y objetos cotidianos en sus vidas, que les permitían tomar
ideas de su alrededor.
Tecnología de la Reserva Energética del Suelo (RES)
Sucede con frecuencia que muchos estudiantes no logran utilizar
sus conocimientos teóricos para resolver problemas en sus rutinas
diarias; esa es una capacidad que requiere ser estimulada, así como
los métodos pedagógicos integrales, según piensa el profesor e
investigador de la Universidad del Valle, Orlando Zúñiga Escobar,
creador de la Tecnología de Reserva Energética del Suelo (RES).
El profesor Zúñiga es el director del Grupo de Investigación en
Ciencias Ambientales y de la Tierra (ILAMA), que se caracteriza
por ser interdisciplinario, pues incluye disciplinas como la física, la
ingeniería, la economía ambiental, la química y la salud, y cuenta
con expertos en distintos temas o líneas de investigación, como
física ambiental, agricultura de precisión y seguridad alimentaria.
El profesor Zúñiga promueve un tipo de pedagogía acorde con
ese pensamiento interdisciplinar, por eso se ha encargado de
promover el estudio de la ciencia como un conjunto de muchos
elementos y prácticas, en las que se deben tener en cuenta diversas
disciplinas y los contextos en que se producen los fenómenos,
además de comprender que todos los “misterios” de la ciencia
hacen parte de la vida como un solo fenómeno integral.
En sus años de trabajo ha concluido que los estudiantes necesitan
utilizar el ingenio y valerse de la creatividad para juntar fenómenos
que al parecer no tienen conexión, como el caso de la materia en el
suelo y la energía, que aparentemente no tenían ninguna relación.
Este tipo de pedagogía permite que, aunque no se tengan grandes
recursos para investigar, se pueda llegar a resultados innovadores
por medio de la sensibilidad, la creatividad y la imaginación.
El papel del docente, según la mirada del profesor Zúñiga, debe
provocar y seducir al estudiante para que sea él mismo quien
explore sus riquezas, ampliando los conocimientos que ya tiene
y relacionándolos con los saberes que adquiere en la universidad.
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Tecnología de la Reserva Energética del Suelo (RES)
¿CÓMO SE DESCUBRE LA TECNOLOGÍA DE LA
RESERVA ENERGÉTICA DEL SUELO (RES)?
Un día el profesor Orlando Zúñiga se encontraba dictando
el laboratorio de física a estudiantes de ingenierías Eléctrica,
Sanitaria y Agrícola. Realizaban un experimento llamado el Efecto
Joule, que consiste en llenar un recipiente de agua, calentarlo y
medir el calor específico o la cantidad de energía (calor) necesaria
para que el agua incremente su temperatura. Lo miden utilizando
un termómetro, un recipiente metálico y una resistencia eléctrica
para calentar el agua. De repente se les ocurrió hacer una prueba
cambiando el agua por una muestra de suelo, y realizando el
procedimiento del Efecto Joule similar al del agua descubrieron
que con este experimento sencillo se puede medir el calor
específico del suelo. También probaron con distintos tipos de
café, unos provenientes de huertas orgánicas y otros de cultivos
sembrados con agroquímicos, lo cual les permitió apreciar que
existen diferencias entre ellos; mientras que uno es cultivado con
agricultura de uso intensivo de insumos químicos, el otro (el café
orgánico) es cultivado con manejos agroecológicos. El suelo es un
cristal que crece distinto según el ambiente, explica el profesor
Zúñiga.
Generalmente, al medir la fertilidad del suelo con análisis químicos
de la materia se observa si hay carbono, fósforo, nitrógeno o
potasio, entre otros nutrientes; sin embargo, no se miden los
canales de energía. Debido a que el suelo es un ente vivo, tiene
energía: energía electrotérmica; por ello que surgió la idea de
desarrollar una metodología y una tecnología que no solamente
permita medir la parte química del suelo sino también su energía,
con la cual las plantas toman sus nutrientes.
Este descubrimiento demuestra que no es cierto que si se les
adicionan muchos agroquímicos a los suelos las plantas los
tomarán en su totalidad; realmente no los toman porque estén
dispuestos en abundancia, sino por la existencia de diferentes
canales de energía.
Por lo tanto, lo que se busca es medir la energía del suelo con una
técnica que permita determinar la Reserva Energética del SueloI
(RES), mediante elementos analíticos y sintéticos, como la sonda
electrotérmica (ver figura 1) y la sonda geoeléctrica (ver figuras
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Tecnología de la Reserva Energética del Suelo (RES)
2 y 3); luego se complementan estos elementos sintéticos con
elementos analíticos convencionales como las variables físicas y
químicas del suelo. “Todo debe juntarse, peras con manzanas, algo
contrario a lo que nos enseñan comúnmente los profesores en el
bachillerato; con estas mediciones se complementan unidades
para ver lo invisible de los fenómenos científicos, lo que no se
puede medir con normas de unidades tradicionales. La realidad
es un todo indivisible que no se puede fraccionar ni etiquetar con
unidades: energía, calor y luz son un solo fenómenoII ”.
Cuando se toman los datos del suelo para analizar su estado químico
y sus canales de energía, no se puede usar la estadística basada
en métodos lineales, sino que se deben usar métodos no lineales
provenientes de la Teoría de sistemas dinámicos, que se maneja
a través de herramientas como la lógica difusa, redes neuronales
difusas, técnicas de Wavelet y matrices de densidad, por medio de
las cuales se determina un indicador para caracterizar la Reserva
Energética del Suelo. Este indicador permite inferir, por ejemplo,
que un suelo cultivado en caña de azúcar, en el departamento del
Valle del Cauca, no es homogéneo.
Sin embargo, tradicionalmente un agrónomo o un agricultor
asumen que determinado suelo es homogéneo, desconociendo
que existen zonas con más energía y otras con menos. Teniendo
en cuenta este hecho, es recomendable que las zonas con más
energía se traten con menos fertilizantes, mientras que las zonas
de menor energía requerirán no solo más fertilizantes sino también
otras prácticas de manejo y recuperación de suelos. De esta forma
se logra la exactitud y la optimización de los recursos; a esto se le
conoce como agricultura de precisión (ver figura 4).
Una de las características de la Reserva Energética del Suelo es que
permite, por medio de mapas, conocer el estado energético del
suelo mediante colores. En las zonas donde la RES es baja se utiliza
el color rojo, y en las zonas con altos niveles de RES se utiliza el
color verde (ver figura 5). La RES no solo se aplica al cultivo de caña
de azúcar sino también a frutales, hortalizas y otros cultivos. Esta
tecnología ya ha sido implementada con pequeños, medianos y
grandes agricultores, y constituye una herramienta importante que
puede ser utilizada por el agricultor o el agrónomo para aplicar un
plan de manejo adecuado que involucre actividades de labranza,
riego y fertilización diferenciadas. Esta metodología descarta el
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Tecnología de la Reserva Energética del Suelo (RES)
manejo convencional de suelos y cultivos, que empleaba la receta
o la regla de tres.
La tecnología de la Reserva Energética del Suelo permite inferir con
mayor precisión la sostenibilidad, la eficiencia y la productividad
de los suelos a mediano y largo plazo, La tecnología cuenta con dos
solicitudes de patente, una en Colombia, ante la Superintendencia
de Industria y Comercio, y otra en la Oficina Internacional de
Patentes.
El potencial de la Reserva Energética del Suelo, comparado con
otras tecnologías, radica en que las metodologías tradicionales
de análisis no explican los fenómenos energéticos involucrados
en los procesos productivos agrícolas. Otras deficiencias son
la incertidumbre y el menor contraste en los resultados, que
requieren mayor inversión en el proceso de toma y análisis de los
datos de campo.
LA TECNOLOGÍA
COLOMBIANO
RES
EN
EL
CONTEXTO
En Colombia, los estudios y los planes estratégicos que se realizan
en el ámbito regional y nacional dedican un espacio importante
a la agricultura, dado que este es un país biodiverso, cuyas
condiciones climáticas y composición topográfica lo hacen idóneo
para la agricultura tropical.
Sin embargo, la producción de bienes sin ningún valor agregado no
genera grandes riquezas para el país, y es ahí donde la agricultura
de precisión, con su sistema de limitar el uso de agroquímicos,
adquiere un valor agregado, pues va a la par de la tendencia de
producción agroecológica.
Numerosos estudios en el mundo han advertido los riesgos que
causan a la salud humana los productos tratados con químicos, es
por ello que muchos países, como Alemania, Reino Unido, Italia,
Francia, Estados Unidos y Japón, ya están solicitando productos
alimenticios que no sean tratados con los métodos tradicionales
de cultivo, sino que privilegian la producción limpia e incluso
están en condiciones de pagar un mayor valor por ellos, hasta un
40% más de lo que pagan por productos que no son orgánicos.
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Tecnología de la Reserva Energética del Suelo (RES)
Esta tecnología puede ser implementada para disminuir los
niveles de elementos químicos utilizados en los cultivos, como
fertilizantes, plaguicidas y fungicidas. La agricultura ecológica
fue considerada como “la oportunidad comercial del futuro”
por más de cien empresarios que se reunieron en el Encuentro
Bio200III, y tiene características que la diferencian de otras
formas de producción.
La agricultura moderna, particularmente la de tipo intensivo,
requiere del uso de grandes cantidades de fertilizantes, que se
aportan de forma mineral y orgánica. Existe un gran vacío en el
conocimiento sobre la eficacia y el destino de grandes excedentes
de fertilizantes minerales, lo cual podría estar llevando a un
deterioro ambiental progresivo del suelo, el agua, el aire y las
plantas, que a la larga tendrá efectos irreversibles que perjudican
la vida humana.
La utilización de métodos físico-energéticos para el desarrollo
de cultivos permite no solo reforzar la competitividad, sino
también la sostenibilidad del sistema de producción, por cuanto
la aplicación de la técnica de Reserva Energética del Suelo permite
elaborar planes de fertilización diferenciada que contribuyen
a reducir costos debido a las menores dosis de fertilizantes
aplicadas. Además genera un impacto ambiental positivo, por la
menor contaminación sobre los recursos naturales, el suelo, las
aguas subterráneas, la biodiversidad y la salud de los operarios de
campo.
Esta tecnología posibilita construir un modelo de aplicación
de técnicas más limpias y de mínimo impacto ambiental en la
producción de cultivos que han perdido su competitividad por
problemas de degradación de los suelos, como la compactación
y salinidad, que resultan de prácticas inadecuadas en el manejo
de los suelos. Por tanto, este modelo productivo amigable con el
ambiente se caracteriza por la aplicación de técnicas y prácticas
encaminadas a conservar y mejorar las características originales
de los suelos, contribuyendo así a la sostenibilidad de los recursos
naturales y por consiguiente de los ecosistemas de producción.
La tecnología RES fue llevada a la Universidad de Wisconsin, que
ocupa el puesto once en el mundo en física del suelo, y allí la
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Tecnología de la Reserva Energética del Suelo (RES)
tecnología funcionó satisfactoriamente.
Actualmente la tecnología ha sido refinada, y ahora se cuenta
con una mayor capacidad de procesamiento de muestras y
metodologías complejas para una mejor caracterización de la RES.
Aunque esta tecnología ha sido mejorada con recursos más
avanzados de carácter internacional, es fruto de la creatividad
y el ingenio de estudiantes y profesores de una universidad
colombiana, la Universidad del Valle, que pretende contribuir
a la mayor eficiencia de las prácticas agrícolas mediante la
investigación e innovación en agricultura de precisión con un
enfoque de producción más limpia.
VENTAJAS FRENTE A OTRAS TECNOLOGÍAS
Además de optimizar las labores de labranza y riego —actividades
importantes en el manejo de suelos y cultivos—, esta tecnología
permite lograr una reducción (de entre el 10 y el 30%) en los
costos de fertilización, 20 % de ahorro en agua y 20 % de ahorro
en labores de labranza.
La tecnología RES presenta las siguientes ventajas:
Identificación de zonas productivas dentro del cultivo
Mayor productividad en las cosechas
Mayor rentabilidad de los cultivos
Reducción de efectos residuales (huellas ambientales)
Reducción de costos en fertilización, manejo de agua y manejo
de labores de labranza.
www.propiedadpublica.com.co
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Galería de fotos
1
Sonda electrotérmica.
Imagen del investigador.
2
Equipo de geoeléctrica.
Imagen del investigador.
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8
Visión energética del suelo.
Imagen del investigador.
Sensor geoeléctrico (Electrosonda).
Imagen del investigador.
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Mapa de la Reserva Energética del Suelo.
Imagen del investigador.
Tecnología de la Reserva Energética del Suelo (RES)
REFERENCIAS
Rojas Palomino, Adriana; Morales Madero, Edgar; Ramírez Náder, Luis Miguel; Zúñiga Escobar,
Orlando (2009), “Índice de potencial productivo del suelo aplicado a tres fincas ganaderas de
ladera en el Valle del Cauca, Colombia”, Acta Agronómica, Palmira, Vol. 58, Nº 2, pp. 85-90.
Rojas Palomino, Adriana; Zúñiga Escobar, Orlando; Sánchez de Praguer, Marina; Pérez, Jesús;
Gascó, José María (2007), “Conductividad térmica del suelo, materia orgánica, actividad y
biomasa microbianas en sistemas de cultivo de maracuyá en Toro, Valle del Cauca”, Acta
Agronómica, Palmira, Vol. 56 (1), pp. 17-21.
Zúñiga Escobar, Orlando; Norman, M. Jhon; Roa, Aicardo; Reyes, Aldemar; Cuerdo, Ramiro (2007),
“Evaluación de la compactación de suelos a partir de la medición de la conductividad térmica
en la estación experimental de Arlington, University of Wisconsin-Madison”, Suelos ecuatoriales,
Revista de la Sociedad Colombiana de la Ciencia del Suelo (SCCS), Vol. 37, Nº 1, pp. 24-28.
Zúñiga Escobar, Orlando; Osorio S., Juan Carlos; Cuero Guependoe, Ramiro; Peña Ospina, Julián
Andrés (2001), “Evaluación de tecnologías para la recuperación de suelos degradados por
salinidad”, Revista Facultad Nacional de Agronomía, Medellín, Vol. 64, Nº 1, pp. 5769-5779.
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Tecnología de la Reserva Energética del Suelo (RES)
NOTAS
I
Sonda Electrotérmica: Patente de invención Europea # 20030228. Zúñiga, O.; Reyes, A. y
Universidad del Valle (2007). Equipo para determinar conductividad térmica del suelo.
Sonda Geoeléctrica: Patente de Invención Europea # 9600407. Zúñiga, O y Gascó, J. M. (1999).
“Electrosonda para medir el contenido de humedad del suelo y la compactación del mismo,
método de medida correspondiente y utilización de dicha electrosonda”
II
Frase de Orlando Zúñiga Escobar
III
http://www.eltiempo.com/archivo/documento/MAM-533060
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