estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

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Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires Facultad de Ciencias Exactas Departamento de Ciencias Físicas y Ambientales Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos bajo diferentes coberturas: aportes a la cuantificación de los cambios producidos por la introducción de árboles en sistemas de pastizal Trabajo Final de Licenciatura en Tecnología Ambiental Alumno: Ezequiel J. Terán, FCE, UNCPBA Directora: Dra. M. Eugenia Priano, CIFICEN-CONICET, UNCPBA Co-directora: Dra. María Elena Fernández, INTA-CONICET Tandil, marzo de 2018

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Page 1: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

Facultad de Ciencias Exactas

Departamento de Ciencias Físicas y Ambientales

Estimación de las tasas de oxidación de

metano en suelos bajo diferentes coberturas:

aportes a la cuantificación de los cambios

producidos por la introducción de árboles en

sistemas de pastizal

Trabajo Final de Licenciatura en Tecnología Ambiental

Alumno: Ezequiel J. Terán, FCE, UNCPBA

Directora: Dra. M. Eugenia Priano, CIFICEN-CONICET, UNCPBA

Co-directora: Dra. María Elena Fernández, INTA-CONICET

Tandil, marzo de 2018

Page 2: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

A mi familia: el “metro cuadrado”, como decimos nosotros; en especial al ángel que me trajo al

mundo y ahora me cuida desde el cielo.

Page 3: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

I

Índice 1. Resumen ......................................................................................................................................................... 1

2. Objetivos ......................................................................................................................................................... 3

2.1. Objetivos generales .......................................................................................................................... 3

2.2. Objetivos específicos ........................................................................................................................ 3

3. Introducción .................................................................................................................................................. 4

3.1. Metano como gas de efecto invernadero. Fuentes y sumideros. ................................... 4

3.2. Suelos aireados como sumideros de metano ......................................................................... 7

3.3. Tasas de oxidación de metano en suelos: estudios a nivel mundial y en Argentina

12

4. Puesta a punto de una técnica para calcular la TOM .................................................................. 17

4.1. Introducción ...................................................................................................................................... 17

4.2. Metodología ....................................................................................................................................... 17

4.2.1. Sitio de estudio........................................................................................................................ 17

4.2.2. Extracción y conservación de muestras para incubaciones ................................. 18

4.2.3. Procedimiento de incubación y muestreo de gases ................................................. 19

4.2.4. Análisis cromatográfico de las muestras de aire ...................................................... 20

4.3. Resultados y Discusión .................................................................................................................. 21

4.3.1. Efectividad de las técnicas de extracción de muestras de suelo ........................ 21

4.1.1. Variación de la concentración de CH4 en las cámaras en función de la

cantidad de muestra ................................................................................................................................ 21

5. Metodología aplicada a suelos del sitio de interés para la estimación de tasas de oxidación de metano ......................................................................................................................................... 24

5.1. Sitios de estudio ............................................................................................................................... 24

5.2. Extracción de muestras para la estimación de la TOM .................................................... 25

5.3. Perfiles de concentración de metano in situ ......................................................................... 26

5.4. Cultivo de suelo en laboratorio .................................................................................................. 27

5.5. Estimación de las tasas de oxidación ...................................................................................... 28

5.6. Determinación de parámetros de suelo ................................................................................. 29

5.7. Análisis estadísticos ....................................................................................................................... 30

6. Resultados y Discusión ........................................................................................................................... 32

6.1. Tasas de oxidación de metano ................................................................................................... 32

6.2. Perfiles de concentración in situ de metano ......................................................................... 40

6.3. Parámetros de suelo y su correlación con las TOM ........................................................... 43

7. Conclusiones ............................................................................................................................................... 50

8. Trabajo Futuro ........................................................................................................................................... 52

9. Agradecimientos ........................................................................................................................................ 53

Page 4: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

II

10. Bibliografía................................................................................................................................................... 55

11. Anexo I ........................................................................................................................................................... 58

12. Anexo II ......................................................................................................................................................... 62

Índice de Figuras Fig. 3.1: Vías de oxidación de metano. El metano es oxidado a dióxido de carbono por

una secuencia de reacciones catalizadas por la enzima MMO, metano deshidrogenasa

(MDH), formaldehido deshidrogenasa (FADH) y formato deshidrogenasa (FDH). La

metano deshidrogenasa también cataliza la oxidación del amonio a hidroxilamina, la

cual es posteriormente oxidada a nitrito con la formación de óxido nitroso como

producto secundario. Los cofactores NADH (Nicotinamida adenina dinucleótido) y PQQ

(Pirroloquinolina quinona) participan como transportadores de electrones (Topp

&Pattey, 1997) ................................................................................................................................................ 11

Fig. 5.1: Fotos de los sitios (Pastizal y Eucalipto) tomadas durante las distintas

campañas a lo largo del 2017.................................................................................................................... 25

Fig. 5.2: Sonda para la extracción de muestras de la atmosfera subsuperficial, junto con

demás insumos para llevar a cabo esta tarea: capuchón de hierro, masa, manija y jeringa

de polipropileno con válvula de tres vías. ........................................................................................... 26

Fig. 5.3: Dispersión de la concentración de CH4 en función del tiempo, obtenida de la

incubación de la muestra del E2 del sitio EU de la campaña de novimbre. Los colores

rojo y verde son la muestra y su duplicado, respectivamente y el azul replesenta el

blanco. Se indica en cada caso con línea de trazos, los resultados del ajuste lineal: el

valor de la pendiente k y el R2 .................................................................................................................. 29

Fig. 6.1: Distribución de concentraciones de CH4 (ppm) en función del tiempo para la

campaña de mayo para ambos sitios, en cámaras con 100 g de suelo. Los puntos

corresponden a los valores medios y las barras a los desvíos estándar. ................................ 33

Fig. 6.2: Distribución de concentraciones de CH4 (ppm) en función del tiempo para la

campaña de mayo para ambos sitios, en cámaras con 200g de suelo. Los puntos

corresponden a los valores arrojados por el equipo de medición (Er=1%). ........................ 35

Fig. 6.3: Tasa de Oxidación de Metano (TOM) (nmCH4 gS-1 h-1), valores medios y sus

correspondientes desvíos estándar para cada estrato de cada sitio: el sitio Pastizal (P)

está representado con puntos y el eucaliptal (EU) con triángulos. Cada estrato mide 5

cm de profundidad. ....................................................................................................................................... 37

Fig. 6.4: Perfiles de concentración de CH4 in situ. C es la concentración de CH4

normalizada con la concentración del gas en la superficie. P está representado con

círculos y EU con triángulos. ..................................................................................................................... 41

Fig. 6.5: Perfiles de concentración de CH4 in situ. C es la diferencia de concentración de

CH4 entre el tope y la base de cada estrato. P está representado con círculos, y EU con

triángulos. ......................................................................................................................................................... 42

Fig. 11.1: Variación de concentración de CH4 en función del tiempo para cada estrato de

cada sitio. Las muestras corresponden a la campaña del 04 de julio del 2017. El sitio P

está representado con puntos y el EU con triángulos. En cada estrato se representan las

dos cámaras (muestra y duplicado en rojo y verde), y en azul el blanco. Además, se

indica en cada caso los resultados del ajuste lineal: el valor de la pendiente k y el R2. .... 58

Page 5: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

III

Fig. 11.2: Variación de concentración de CH4 en función del tiempo para cada estrato de

cada sitio. Las muestras corresponden a la campaña del 28 de agosto del 2017. El sitio P

está representado con puntos y el EU con triángulos. En cada estrato se representan las

dos cámaras (muestra y duplicado en rojo y verde), y en azul el blanco. Además, se

indica en cada caso los resultados del ajuste lineal: el valor de la pendiente k y el R2. .... 59

Fig. 11.3: Variación de concentración de CH4 en función del tiempo para cada estrato de

cada sitio. Las muestras corresponden a la campaña del 10 de octubre del 2017. El sitio

P está representado con puntos y el EU con triángulos. En cada estrato se representan

las dos cámaras (muestra y duplicado en rojo y verde), y en azul el blanco. Además, se

indica en cada caso los resultados del ajuste lineal: el valor de la pendiente k y el R2. .... 60

Fig. 11.4: Variación de concentración de CH4 en función del tiempo para cada estrato de cada sitio. Las muestras corresponden a la campaña del 11 de noviembre del 2017. El

sitio P está representado con puntos y el EU con triángulos. En cada estrato se

representan las dos cámaras (muestra y duplicado en rojo y verde), y en azul el blanco.

Además, se indica en cada caso los resultados del ajuste lineal: el valor de la pendiente k

y el R2.. ................................................................................................................................................................ 61

Índice de Tablas Tabla 3.3.1: Fuentes y sumideros de gas metano a nivel mundial (IPCC, 2001). ................. 5

Tabla 3.3.2: Tasas de oxidación de CH4 (TOM) encontrados en la bibliografía para suelos

con distintos usos. ......................................................................................................................................... 14

Tabla 5.1: Parámetros de suelo. Datos no publicados cedidos por el grupo de Ecología

Forestal-AER Tandil-INTA.......................................................................................................................... 24

Tabla 6.1: Tasas de oxidación de CH4 promedio calculadas según los sitios, los estratos y

campañas. Resultados del análisis estadístico ANOVA para la TOM. ....................................... 39

Tabla 6.2: Resumen de parámetros de suelo medidos en el pastizal (P) y eucaliptal (EU),

pH, %MO: contenido de materia orgánica y %h: contenido de humedad del suelo. Se

indican los valores medios y entre paréntesis los desvíos, el tipo de test estadístico

utilizado y el valor de significancia p. Los resultados de los test estadísticos de los

estratos dentro de cada sitio se encuentran en el Anexo II. ......................................................... 44

Tabla 6.3: Precipitaciones mensuales y total anual en la estación experimental del INTA

Balcarce en el año 2017............................................................................................................................... 48

Tabla 12.1: Resultados del test estadístico t para muestras pareadas realizado para los

estratos con respecto a los parámetros de suelo y la TOM. Para el porcentaje de

humedad del eucaliptal se utilizó el análisis de Wilcoxon. ........................................................... 62

Page 6: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

IV

Abreviaturas %h: Porcentaje/contenido de humedad

%MO: Porcentaje/Contenido de Materia

Orgánica

ARNr: Ácido Ribonucleico Ribosómico

E1: Estrato 1

E2: Estrato 2

E3: Estrato 3

E4: Estrato 4

EU: Eucalipto/Eucaliptal

GEI: Gas de Efecto Invernadero

MMO: Metano Monooxigenasa

P: Pastizal

PCG: Potencial de Calentamiento Global

pH: Medida de Acidez

TOM: Tasa de Oxidación Potencial de Metano

en Laboratorio

Page 7: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

1

1. Resumen

El presente trabajo resulta de interés para el mejor entendimiento del proceso de

oxidación de gas metano (CH4) por parte de bacterias metanótrofas en suelos bajo diferentes

coberturas de superficie. Para ello, se puso a prueba una técnica de laboratorio consistente en

la incubación de muestras de suelo para la estimación de Tasas de Oxidación de CH4 (TOM).

Luego, la misma se aplicó a la comparación de este proceso en distintos estratos de un suelo del

partido de Balcarce (Bs. As., Argentina) que posee dos diferentes usos: Pastizal pampeano

naturalizado (P) y Plantación de Eucalyptus globulus sp. de 20 años de edad (EU), bajo la

hipótesis de que la forestación posee mayor TOM. Esta hipótesis se formuló en base a

mediciones del grupo de trabajo realizadas en distintas forestaciones. Las mediciones de TOM

en laboratorio se relacionaron con perfiles de variación de concentración de CH4 in situ del suelo

y parámetros del mismo tales como pH, contenido de materia orgánica (%MO) y contenido de

humedad (%h). Las campañas de muestreo se realizaron durante la temporada invernal (en los

meses de mayo, julio y agosto) y comienzos de la estival (en los meses de octubre y noviembre)

del año 2017. Para efectuar el análisis, en cada fecha se extrajeron 40 testigos de suelo de los

primeros 20 cm de profundidad en cada sitio. Estos se dividieron en estratos de 5 cm de espesor

en relación a su profundidad y se integraron en muestras compuestas representativas de cada

estrato y sitio en cada rango de profundidad determinado. Luego, se realizaron incubaciones de

cada estrato durante 24 horas en cámaras estáticas por duplicado en oscuridad a 22 °C y

concentración atmosférica de O2 (no medido), CO2 y CH4 del aire ambiente. A su vez se preparó

un blanco para cada estrato obtenido por autoclavado (122 °C durante 30 min.). Al cumplirse 24

horas de incubación, las cámaras se cerraron simultáneamente y se monitoreó la concentración

de CH4 a intervalos regulares de tiempo y durante 4 horas, obteniendo así la variación de la

concentración de CH4 dentro de la cámara medida por cromatografía gaseosa. Por último, se

obtuvo la TOM para cada ensayo por regresión lineal de las concentraciones de CH4 en función

del tiempo. Los perfiles de variación de CH4 en el suelo se obtuvieron por extracción de muestras

de la atmósfera interna realizada en las mismas fechas del muestreo para incubación, y posterior

análisis de la concentración de CH4 por cromatografía gaseosa. El %h y %MO se obtuvieron por

gravimetría y el pH por el método de suspensión del suelo en agua destilada (relación 1:2,5) y

análisis del líquido sobrenadante.

En el caso de las TOM no se encontraron diferencias estadísticamente significativas

entre los diferentes estratos de cada sitio (p>0,05). Aun así el estrato más profundo (entre 15 y

20 cm) presentó las mayores TOM tanto en P como en EU, sugiriendo una mayor actividad

Page 8: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

2

microbiana a dicha profundidad de suelo. Las TOM estimadas en las distintas campañas

resultaron ser estadísticamente diferenciables (p<0,05) para ambos sitios, siendo la registrada

en noviembre la que presentó mayor TOM en el sitio P y la de octubre en el sitio EU. Los perfiles

de concentración de CH4 in situ presentaron las máximas variaciones promedio de concentración

en el tercer estrato (10-15 cm) y cuarto estrato (15-20 cm), lo que indicaría una elevada difusión

o una fuerte actividad bacteriana a esas profundidades. Se observa que no se producen grandes

diferencias entre los perfiles de concentración de CH4 de ambos sitios, notándose en ellos

comportamientos similares. Además, presentan fuertes variaciones de concentración en los

estratos 3 y 4 en ambos sitios, lo que indicaría una alta actividad bacteriana en esas zonas,

coincidente con lo observado en los resultados de TOM. En cuanto a los parámetros de suelo, el

%h fue el único que presentó una correlación significativa, aunque baja, con la TOM en el sitio P

(R2=0,4, p=0,0017).

Las TOM estimadas sugieren que el cambio de uso de suelo, hasta el momento, no ha

afectado fuertemente la actividad de las comunidades bacterianas e indicaría que la mayor

actividad metanótrofa se encuentra entre los 15-20 cm de profundidad. Los resultados de los

perfiles de concentración de CH4 indicarían una actividad metanotrófica in situ más marcada

entre los 10 y 15 cm de profundidad. El %h resultó ser el parámetro de suelo que guardaría una

relación más estrecha con la TOM, sin embargo, se observa la necesidad de prolongar los

estudios en el tiempo para confirmar los resultados obtenidos.

Page 9: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

3

2. Objetivos

2.1. Objetivos generales

Contribuir al conocimiento de la magnitud de las tasas de oxidación de CH4 en función

de la profundidad en suelos bajo diferentes coberturas de superficie, herbácea y leñosa.

2.2. Objetivos específicos

Poner a punto y en funcionamiento una técnica para la estimación de tasas de oxidación

de gas CH4 en laboratorio.

Estimar la tasa de oxidación de CH4 en dos sitios que se encuentran sobre la misma

unidad geológica pero que presentan usos diferentes: un pastizal naturalizado y una

forestación madura.

Determinar la profundidad del suelo que, dentro de la zona de raíces, posee mayor tasa

de oxidación de CH4, como estimador de mayor actividad microbiana metanotrófica, y

analizar su variación en el tiempo.

Aportar datos y colaborar en el entendimiento de la relación entre las tasas de oxidación

de CH4 y algunos parámetros fisicoquímicos del suelo tales como contenido de

humedad, contenido de materia orgánica y pH.

Page 10: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

4

3. Introducción

3.1. Metano como gas de efecto invernadero. Fuentes y sumideros.

El metano (CH4) es un gas de efecto invernadero (GEI) cuya concentración media en la

atmósfera ha aumentado en un factor de 2,5 desde la era preindustrial, es decir, de 722 ppb en

1750 hasta 1807 ppb en 2011, debido principalmente a ciertas actividades antropogénicas. Su

tiempo de residencia en la atmósfera es de aproximadamente 10 años y su potencial de

calentamiento global (PCG), estimado en 100 años es de 34 veces el PCG del dióxido de carbono

(CO2). Debido a su alto PCG y a su abundancia, el CH4 es considerado el tercer GEI luego del vapor

de agua y del CO2. Su concentración atmosférica proviene tanto de la emisión desde fuentes

naturales como antropogénicas, aunque éstas últimas han duplicado la emisión proveniente de

las primeras, tal como se muestra en la Tabla 3.1. (IPCC, 2013).

Page 11: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

5

Tipo Masa de CH4

(Tg año-1) Origen

Fuentes naturales

Humedales 100-231 Biogénico

Termitas 20-29 Biogénico

Océanos 4-15 Biogénico

Clatratos 4-5 No Biogénico

Fuentes geológicas 4-14 No Biogénico

Incendios 2-15 No Biogénico

Animales salvajes 15 Biogénico

Total de fuentes naturales 149-324

Fuentes antropogénicas

Combustibles fósiles 74-106 No Biogénico

Rellenos sanitarios y basurales 35-69 Biogénico

Rumiantes 76-92 Biogénico

Arrozales 31-112 Biogénico

Quema de biomasa 14-88 No Biogénico

Total de fuentes antropogénicas

230-467

Total de fuentes 503-610

Sumideros Tipo de secuestro

OH- troposférico 428-507 No Biológico

Estratósfera (OH-, Cl-, O1D, h) 30-45 No Biológico

Suelos 26-43 Biológico

Total de sumideros 492-577

Tabla 3.3.1: Fuentes y sumideros de gas metano a nivel mundial (IPCC, 2001).

Las fuentes de CH4 corresponden a aquellos sitios en los que el balance entre la

producción y el consumo del gas es positivo, lo que resulta en una emisión neta de este GEI

desde la superficie hacia la atmósfera. En cambio, cuando el balance es negativo, se considera

que el sitio es un sumidero de CH4 (Le Mer & Roger, 2001). El origen de la mayor parte de las

fuentes de CH4 (entre un 70 y 80%) es biogénico, es decir, que la producción de este gas es

debida a la actividad de bacterias metanogénicas. Estas viven en condiciones anaeróbicas o de

bajo potencial redox (Serrano-Silva et al., 2014), emitiendo CH4 durante la descomposición de la

materia orgánica. Un ejemplo de esto son los humedales, como lagos, lagunas y suelos

inundados (ej. pantanos), cuya emisión global se estima entre 100 y 231 Tg de CH4 por año (Tabla

3.2). Los océanos son otro tipo de fuente natural, así como también los termiteros y los

Page 12: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

6

rumiantes salvajes. Existen otras fuentes naturales cuyo origen es no biogénico, como las

fuentes geológicas (por ejemplo, volcanes), los incendios y los clatratos1, en las cuales las

emisiones de CH4 se deben a otras causas (combustión incompleta de materia orgánica o

degradación térmica y aplastamiento de material orgánico debido a altas presiones y

temperaturas en zonas profundas de la Tierra) en conjunto, estas fuentes aportan entre un 29 y

53% del total de emisiones. El 41-71% restante, corresponde a fuentes antropogénicas, ya sean

de origen biogénico, como rellenos sanitarios y basurales, o no biogénico, como la quema de

combustibles fósiles y de biomasa. Los rumiantes de cría, que emiten unos 76 a 92 Tg año-1 y los

campos de arroz, que por su parte emiten entre 31 y 112 Tg año-1, son los responsables de entre

el 17 y 33% del total de las emisiones antropogénicas (Le Mer & Roger, 2001, IPCC, 2001).

Debido a que las mayores fuentes de atmosféricas de CH4 están relacionadas

principalmente con actividades humanas se debería poder tener un control sobre ellas. En

efecto, se estima que el calentamiento global podría reducirse en un 25% si se lograra estabilizar

las emisiones de CH4 (Le Mer & Roger, 2001). Sin embargo, el incremento masivo de algunas

fuentes como el número de rumiantes, el uso de combustibles fósiles y la expansión de la

superficie arrocera no colaboran en este sentido. Asimismo, las fuentes geológicas de CH4 (es

decir, la fuga de combustibles fósiles relacionadas con actividades humanas y fugas geológicas

naturales), rondan el 30% del total de las emisiones de CH4 (IPCC, 2013).

En las últimas décadas, el incremento de la concentración de CH4 en la atmósfera ha

sido variable. Las emisiones se mantuvieron relativamente estables en los años ‘90, pero su tasa

de crecimiento aumentó nuevamente en 2007. Las causas de este incremento todavía están en

discusión. Las fluctuaciones en las tasas de emisión de CH4 pueden deberse a que los humedales,

que son una de las fuentes principales, poseen una alta variación interanual en la emisión de

CH4 (IPCC, 2013).

Con respecto a los sumideros no biológicos, el principal de ellos, ocurre en la tropósfera

donde se eliminan entre 428-507 Tg de CH4 año-1 (Tabla 3.1) por oxidación de radicales hidroxilo

(OH-) de acuerdo a l siguiente ecuación:

𝐶𝐻4 + 𝑂𝐻∗ → 𝐶𝐻3 ∗ +𝐻2𝑂 (3.1)

1 Arreglo de moléculas de agua que conforman una estructura cristalina mediante enlaces por

puentes de hidrógeno dando lugar a cavidades en cuyo interior se encuentran moléculas de

metano, pero sin formar enlaces químicos con las moléculas de agua de la estructura.

Page 13: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

7

En la estratósfera se elimina entre el 5 y el 7% de las emisiones anuales del CH4 emitido

en un año, mediante la reacción entre este gas y el cloro, proveniente principalmente de cloro-

fluorocarbonos (CFCs) de acuerdo con la reacción:

𝐶𝐻4 + 𝐶𝑙∗ → 𝐻𝐶𝑙 + 𝐶𝐻3 (3.2)

Por último, se encuentran los suelos insaturados o aireados, que secuestran entre 5-7% del CH4

emitido anualmente debido a la presencia de bacterias metanótrofas (Tabla 3.1).

3.2. Suelos aireados como sumideros de metano

Como se ha indicado anteriormente, el CH4 encuentra uno de sus sumideros en suelos

bien oxigenados que se exponen al CH4 troposférico. Este sumidero es de especial interés dado

que es el único sobre el cual el hombre tiene algún tipo de incidencia; por lo tanto, las

actividades que realiza el hombre sobre el suelo repercuten en la magnitud del secuestro,

afectando finalmente el balance global de emisión de este gas.

El secuestro de CH4 llevado a cabo por bacterias metanótrofas consiste en la oxidación

del CH4 a CO2. Estas bacterias conviven, a su vez, con las bacterias metanogénicas que realizan

el proceso contrario (descomponen materia orgánica produciendo CH4). Esta relación

interespecífica resulta tan importante que los suelos cuya actividad metanótrofa es más

eficiente presentan, cada determinado intervalo de tiempo, actividades metanogénicas

significativas debido a que estas últimas generan una importante cantidad de sustrato (CH4)

(Dutaur & Verchot, 2007). De manera inversa, algunos ambientes como rellenos sanitarios y

arrozales, que se clasifican como metanogénicos, presentan tasas potenciales de oxidación de

CH4 elevadas (Dutaur & Verchot, 2007).

Los mayores secuestros de CH4 en el suelo ocurren principalmente en bosques

templados, tropicales y de altas latitudes del hemisferio norte (Dutaur & Verchot, 2007), aunque

existe una alta incertidumbre acerca de su magnitud. Según el modelado de Curry (2007), las

regiones con mayores potenciales de secuestro de CH4 son el sur de Sudamérica, el África

Subsahariana y el centro-sur de Australia, aunque existen pocas mediciones realizadas in situ.

Los hemisferios norte y sur contribuyen con un secuestro de CH4 de 17,4 y 10,6 TgCH4 año-1

respectivamente, presentando ambos una fuerte variación espacio-temporal (Curry, 2007). De

acuerdo a Dutaur & Verchot (2007) y Curry (2007), las tasas de consumo son una función del

ecosistema de cada zona geográfica de estudio. En efecto, los bosques subtropicales

representan los sumideros terrestres más importantes, seguidos por los pastizales y los bosques

tropicales secos junto con las tierras altas y los suelos forestales. La oxidación de CH4 atmosférico

Page 14: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

8

también ocurre en ambientes extremos como desiertos y glaciares, en el agua de inundación y

de ríos (Le Mer & Roger, 2001).

El proceso principal por el cual el CH4 llega al suelo desde la atmósfera es la difusión,

que se genera por un gradiente de concentración de CH4 desde la atmósfera hacia el interior del

suelo. El proceso es lento, pero su importancia biogeoquímica es alta debido a que establece el

contacto entre el CH4 atmosférico y las bacterias que habitan la zona superior (aeróbica) del

suelo, promoviendo su oxidación (Serrano-Silva et al., 2014). Si la difusión del CH4 en el suelo es

alta, la magnitud de su oxidación dependerá principalmente de las comunidades bacterianas

capaces de oxidarlo, y sobre su actividad incidirán tanto el tipo de horizonte del suelo como la

presencia de agua en él (Carrillo, 2003; Curry, 2007). La distribución en el suelo de los

microorganismos no es homogénea; en general sigue la distribución vertical de nutrientes pero

se ve afectada por varios factores del suelo como la composición de la atmósfera del suelo, el

pH, la temperatura, la humedad, la cantidad de minerales asimilables y la presencia de

sustancias antimicrobianas, por lo que a su vez, varía de forma importante tanto espacial como

temporalmente (Agnelli et al., 2004; Carrillo, 2003). Actualmente es poco lo que se conoce

acerca de los grupos de microorganismos responsables de estos procesos y de la dinámica de

sus poblaciones en el suelo (Bodelier et al., 2004; Xu et al., 2012), por lo que resulta necesario

realizar más estudios al respecto.

Durante los últimos 50 años, se han publicado diversos trabajos científicos sobre

secuestro de CH4 por parte del suelo que permiten revisar lo que conoce y lo que aún resta

conocer en torno a esta temática, que hoy cobra vital importancia en el marco del fenómeno de

calentamiento global. El trabajo de Dutaur & Verchot (2007), que modela flujos de CH4 a partir

de una recopilación de varios trabajos con mediciones en campo, indica que la variabilidad

geográfica de las tasas de secuestro depende de la interacción de una serie de factores que

regulan el flujo en el suelo (clima, propiedades físicas del suelo como contenido de agua y

porosidad, y las variables biológicas como la comunidad microbiana nativa). En general, el flujo

de CH4 es afectado por dos factores, la difusividad del gas en el suelo y la tasa de oxidación de

CH4 (TOM) y/o producción. El primer factor se relaciona con parámetros dinámicos, como el

contenido de agua y la temperatura, de manera que este coeficiente varía de forma importante

en profundidad, con el tiempo y con parámetros estructurales, como la densidad y la porosidad

(Smith et al., 2003; Von Fischer et al., 2009, Fest et al., 2015). El segundo factor depende del tipo

y cantidad de bacterias presentes en el suelo responsables de estos procesos (metanótrofas),

que son por lo general aeróbicas obligadas. Estas bacterias pertenecen al grupo de las

metilótrofas, que son capaces de oxidar compuestos tales como CH4, metanol, formaldehido,

Page 15: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

9

aminasmetiladas, metanos halogenados y compuestos metilados que contienen azufre (Price et

al., 2004). Se clasifican en base a la secuencia de generación del 16S ARNr, que permite

diferenciarlas en dos grupos. Las tipo I son las Gammaproteobacterias, también llamadas de

“alta afinidad al CH4” por su cinética, utilizan la vía de la ribulosamonofostafo (RMP) (Fig. 3.1).

Las metanótrofas del tipo II, de “baja afinidad al CH4”, son las Alfaproteobacterias que

metabolizan de acuerdo a la vía de la serina. A partir de estos estudios, se han determinado 3

órdenes, 4 familias, 21 géneros y 56 especies de bacterias metanótrofas (Serrano-Silva et al.,

2014). Las poblaciones de metanótrofas, en general, se encuentran en los más diversos

ecosistemas terrestres logrando sobrevivir en climas templados y en temperaturas extremas (ya

sean altas o bajas) como así también bajo un amplio rango de pH, que va desde los 2 a los 11

puntos (Dedysh et al., 1998). Sin embargo, se ven afectadas por un gran número de factores

ambientales como la humedad, temperatura, pH, tipo y concentración de fuentes de Nitrógeno

(N), variaciones en la concentración de CH4 y O2. Price et al. (2004) indican que un pH de suelo

natural cercano a 4,4 resultó óptimo para la oxidación de metano. Además, agregan que las

metanótrofas están especialmente adaptadas a ese valor de pH. Esto resulta cierto también para

suelos arbóreos, pero el pH en este caso resultó ser algo más alto, de unos 6,2 (Dunfield et al.

1993). En general toleran un amplio rango de contenido de agua del suelo, pero la TOM depende

fuertemente de él (Price et al., 2004). En ambientes con patrones de precipitación estacional,

las tasas de secuestro de CH4 presentan dependencias lineales e inversas (Dutaur & Verchot,

2007). Hou et al. (2012) han observado en suelos desérticos, un incremento en el secuestro de

CH4 por parte de las bacterias metanótrofas unas pocas horas luego de un evento lluvioso para

luego retomar a valores similares a los presentados anteriormente a dicho evento. Cuando el

suelo se seca al aire, la TOM cae prácticamente a cero. Las metanótrofas pueden sobrevivir con

un contenido bajo de agua durante mucho tiempo en forma de quistes y su actividad se

reestablece cuando el suelo se humedece (Price et al., 2004).

Con respecto a la temperatura, la respuesta de las metanótrofas varía de forma

exponencial entre los 5 y 12 °C. Según una cuantificación realizada mediante la ecuación de

Arrhenius, no presenta variaciones significativas entre los 12 y 30 °C, y decae a cero a los 30 °C

(Paul & Clarck, 1989). Sin embargo, el efecto de la temperatura es bajo. La TOM presenta un

incremento en los meses de verano debido principalmente a la disminución del contenido de

humedad y sólo secundariamente por el incremento de la temperatura. Esta baja respuesta a

cambios en la temperatura se atribuye principalmente a limitaciones impuestas por el

suministro de CH4 (Smith et al., 2003).

Page 16: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

10

El alcance de los efectos del clima es tal que determina si la población local de

metanótrofas está dominada por las tipo I o las tipo II. Las primeras prevalecen en ambientes

con concentraciones de CH4 cercanas a la atmosférica (<12 ppm) mientras que las tipo II lo hacen

a concentraciones superiores a 40 ppm. Por ejemplo, las tipo I dominan en ambientes ricos en

nutrientes y las tipo II están mejor adaptadas para sobrevivir en ambientes donde el N escasea

(Le Mer & Roger, 2001; Serrano-Silva et al., 2014).

A nivel mundial, existen varios estudios acerca de la filogenia y bioquímica de las

bacterias metanótrofas de baja afinidad, dado que pueden ser cultivadas en el laboratorio. Sin

embargo, existe escasa información acerca de las bacterias metanótrofas de alta afinidad debido

a la complejidad de su cultivo en laboratorio (Serrano-Silva et al., 2014).

Por otra parte, las metanótrofas compiten por el O2 con las bacterias oxidantes de

amonio (NH4+), dado que ambas lo usan como aceptor de electrones (ver Fig. 3.1). La enzima

MMO es capaz de unirse al NH4+ y reaccionar con él, dado que NH4

+ y CH4 son similares en

tamaño y estructura. Por esta razón, se considera que los fertilizantes con base de NH4+ inhiben

la oxidación de CH4 (Serrano-Silva et al., 2014). Sin embargo, se han encontrado resultados

contradictorios en diferentes suelos y condiciones. Mientras las metanótrofas de tipo II se

inhiben por la adición de N, las de tipo I resultan estimuladas. En consecuencia, el efecto

inhibidor del fertilizante NH4+ será menor en presencia de una comunidad metanotrófica

diversa. En algunos suelos, el consumo de NH4+ por los organismos nitrificadores es

relativamente rápido, con lo que se reduce o elimina el efecto inhibitorio de NH4+ sobre la

oxidación de CH4 (Serrano-Silva et al., 2014).

Page 17: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

11

Fig. 3.1: Vías de oxidación de metano. El metano es oxidado a dióxido de carbono por una secuencia de reacciones catalizadas por la enzima MMO, metano deshidrogenasa (MDH), formaldehido deshidrogenasa (FADH) y formato

deshidrogenasa (FDH). La metano deshidrogenasa también cataliza la oxidación del amonio a hidroxilamina, la cual es posteriormente oxidada a nitrito con la formación de óxido nitroso como producto secundario. Los cofactores

NADH (Nicotinamida adenina dinucleótido) y PQQ (Pirroloquinolina quinona) participan como transportadores de electrones (Topp &Pattey, 1997)

Por otro lado, a nivel global o de biomasa, la textura del suelo se considera un factor

importante que afecta la TOM debido a que realiza controles sobre la biogeoquímica de la

oxidación de CH4 en el suelo (flujos de CH4 desde y hacia el suelo, y la concentración que resulta

finalmente disponible para su oxidación por parte de bacterias). A nivel mundial, los suelos de

texturas intermedias predominan y son responsables del 60% del secuestro de CH4. Sin embargo,

la textura del suelo presenta sus efectos más importantes en los bosques de zonas templadas

(Dutaur & Verchot, 2007). En este sentido, se ha postulado que las altas variaciones entre los

ecosistemas se deben a factores asociados con la naturaleza del suelo, que determina la

composición de la flora y fauna del sistema. Dutaur & Verchot (2007) y Smith et al. (2003) indican

que la oxidación es más eficiente en suelos forestales con textura gruesa y un buen desarrollo

de su estructura, de modo que los gases puedan difundir con facilidad hacia las zonas donde se

encuentran desarrolladas las comunidades bacterianas. Los pastizales naturales y las

forestaciones (ecosistemas que se estudian en este trabajo) son dos ejemplos de sistemas en los

que los poros del suelo, por lo general, se presentan insaturados. Es decir, existen zonas óxicas

(poros llenos de aire) y anóxicas (poros llenos de agua), en las cuales se produce secuestro y

emisión de CH4, respectivamente (Serrano-Silva et al., 2014). En general, los suelos como los de

los bosques, que presentan capas superiores con alta cantidad de materia orgánica, alta biomasa

Page 18: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

12

microbiana, baja densidad aparente y alta porosidad, alcanzan altas tasas de consumo de CH4

en sus perfiles. Cuando la actividad biológica es alta y baja la densidad global, la difusión del CH4

atmosférico en los suelos resulta ser rápida (Curry, 2007).

Los cambios en el uso del suelo alteran la estructura del mismo y generan

modificaciones en los flujos de CH4, dado que provocan cambios en el pH, la retención de agua,

la materia orgánica, la disponibilidad de nitrógeno, la densidad aparente y la porosidad, entre

otros, produciendo en consecuencia, alteraciones en las comunidades bacterianas responsables

de dichos flujos (Dutaur & Verchot, 2007). Sin embargo, aún no es del todo claro cuál es la

magnitud del cambio en el flujo de CH4 ni su dirección debido a ciertos usos del suelo. Tate

(2015) indica que una reforestación con Eucalyptus globulus ssp. en un sitio dedicado a la

siembra de pastura para el ganado en un clima mediterráneo incrementó su consumo de CH4 en

un 100% con respecto al que tenía el sitio antes de la plantación de los árboles. Contrariamente,

Chan & Parkin (2001) presentaron un trabajo en que las TOM estimadas en las praderas de

Doolittle y Roadside (centro de Iowa, EEUU), resultaron ser superiores (0,0911 y 0,074.6 nmolCH4

gs-1 h-1, respectivamente) a las estimadas en el suelo de un bosque cercano (bosque de

McFarland), cuya TOM resultó ser de 0,0243 nmolCH4 gs-1 h-1.

3.3. Tasas de oxidación de metano en suelos: estudios a nivel mundial y en

Argentina

En general la estimación de las TOM se realiza en laboratorio con testigos intactos de

suelo extraídos y conservados bajo refrigeración hasta su análisis. De esta forma se obtiene una

muestra integrada de suelo de cada estrato que, previamente tamizada, se coloca en una

pequeña cámara de incubación. Luego de cerrar la cámara, se extraen muestras sucesivas del

aire interior para determinar posteriormente la concentración de CH4 mediante cromatografía

gaseosa. Por lo general los cultivos se realizan en oscuridad. Sin embargo, no se han encontrado

demasiadas coincidencias en la estratificación de los testigos. El tiempo de monitoreo también

varía de un trabajo a otro; algunos son durante un lapso de horas (Price et al., 2003; Price et al.,

2004; Zhang et al. 2011), mientras que otros durante varios días (Hütsch, 1998; Prajapati &

Jacinthe, 2014; Adamsen & King, 1993; Hou et al., 2012).

Esta técnica permite independizarse de los procesos difusivos que gobiernan el flujo de

CH4 atmosférico hacia las capas inferiores del suelo, y somete a todas las bacterias situadas

originalmente en distintas profundidades, a la misma concentración de CH4 para observar su

respuesta y poder comparar entre ellas. A su vez, permite controlar la magnitud de algunos

parámetros como la temperatura y la humedad del suelo, entre otros. Por ejemplo, respecto de

Page 19: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

13

la temperatura, los ensayos se realizan teniendo en cuenta la temperatura del suelo de donde

se extrajo el material, que generalmente se encuentra dentro del intervalo comprendido entre

los 10 y 27 °C, y las muestras se incuban durante 24 o 48 horas.

Con el fin de estudiar la cinética del consumo de CH4 por parte de las poblaciones

metanotróficas, algunos autores varían de forma controlada la concentración inicial de CH4

(sustrato) de la cámara de cultivo (Hütsch, 1998; Prajapati & Jacinthe, 2014; Adamsen & King,

1993). Adamsen & King (1993), Bárcena et al. (2014), Prajapati & Jacinthe (2014) y Price et al.

(2003) utilizan modelos de decaimiento exponencial, logarítmicos, lineales o derivados de la

cinética de Michaelis-Menten, para la estimación de las TOM. Otros trabajos utilizan

concentraciones ambientales (Price et al., 2003; Price et al., 2004; Zhang et al. 2011; Hou et al.,

2012), como se realizó en el presente trabajo. El ajuste de la variación de concentración en

función del tiempo se realiza mediante regresiones lineales, como en los trabajos de Hütsch

(1998), Zhang et al. (2011), Adamsen & King (1993), dado que trabajan con diferentes

concentraciones de CH4 y estos ensayos permiten obtener información acerca de la cinética de

la reacción. Para ello, los autores representan las concentraciones de CH4 medidas distintos

tiempos de muestreo y luego realizan una aproximación de los datos. En general, las TOM se

miden en unidades de g C Kgsuelo-1 día-1 (Hütsch, 1998), gCH4-C

-1 Kg-1 hora (Prajapati & Jacinthe,

2014), gCH4 g-1 hora (Price et al., 2003; Price et al., 2004). Finalmente, al repetir el procedimiento

para muestras de diferentes estratos, se obtiene el perfil de TOM del sitio de estudio. La Tabla

3.2 presenta un resumen de las TOM encontradas en la bibliografía, en las unidades que se

utilizan en el presente trabajo.

Page 20: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

14

Ubicación Uso de suelo Estratos

(cm) TOM

(nmolCH4 gs-1 h-1) Referencias

Bruchköbel, Alemania

Arado

0-5 3,47E-04*

Hütsch, 1998

5-10 5,21E-04*

10-15 8,68E-04*

15-20 7,98E-04*

20-30 1,56E-03*

30-40 3,82E-03*

Barbecho

0-5 1,74E-03*

5-10 1,67E-03*

10-15 1,63E-03*

15-20 2,08E-03*

20-30 2,60E-03*

30-40 3,12E-03*

Siembra Directa

0-5 2,08E-03*

5-10 6,07E-03*

10-15 6,18E-03*

15-20 3,47E-03*

20-30 2,60E-03*

30-40 4,17E-03*

Bosque

0-5 6,94E-02*

5-10 2,26E-01*

10-15 9,72E-02*

15-20 2,08E-02*

20-30 1,04E-02*

30-40 6,94E-03*

Ohio, EEUU

Plantación Arbórea 0-10 1,99E-02

Prajapati & Jacinthe 2014

10-20 2,25E-02

Suelo no arado 0-10 1,37E-02

10-20 1,56E-02

Suelo arado 0-10 1,73E-03

10-20 1,73E-03

Canadá

Tundra elevada

0-3 -5E-02*

Adamsen & King, 1993

3-6 2,8E-02*

6-9 1,4E-02*

9-12 2,7E-02*

Bosque mixto de coníferas

0-3 2,4E-02*†

3-6 1,9E-02*†

6-9 2,7E-02*†

9-12 4,9E-02*†

Vestskoven, Dinamarca

Robledo (42 años) 0-5 7,5E-03*†

Bárcena et al. 2014 5-15 8,3E-3*†

Sur de los Alpes

Bosque de montaña

0-5 0*

Price et al., 2003

5-10 1,42*

10-15 4,2E-1*

15-20 7E-2*

20-25 0*

25-30 0* * Valores obtenidos de gráficos. † Valores medios.

Tabla 3.3.2: Tasas de oxidación de CH4 (TOM) encontrados en la bibliografía para suelos con distintos usos.

Page 21: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

15

Los resultados indican que las capas de suelo superficiales (0-7 cm) presentan en general

las TOM más bajas. La mayor actividad de consumo de CH4 se encuentra principalmente entre

los 10 y 20 cm, donde se llega a valores de 0,2 nmolCH4 gs-1 h-1, como las encontradas en una

plantación arbórea de Ohio, EEUU (Prajapati & Jacinthe, 2014). Los perfiles de TOM presentan

un declive a profundidades mayores de los 30 cm hasta concentraciones muy pequeñas,

cercanas a cero (Price et al., 2003).

La mayoría de los resultados reportados en la Tabla 3.2. se desarrollaron en zonas

templadas del hemisferio norte, entre los 40° y 55° N, con excepción del estudio de Adamsen &

King (1993) que estudiaron una región fría del mismo hemisferio. A pesar de esta diferencia

geográfica respecto del resto, sus resultados fueron similares a los hallados por Hütsch (1998),

Prajapati & Jacinthe (2014), Bárcena et al. (2014) y Price et al. (2003). Esto permite pensar que

las diferencias geográficas no determinan grandes variaciones en las TOM, sino que ellas están

más relacionadas con el tipo de uso de suelo (Curry, 2007). Hütsch (1998), muestra en su estudio

una diferencia de hasta tres órdenes de magnitud de las TOM obtenidas en un bosque

centenario respecto de las de un suelo arado. Price et al. (2003) reportan TOM elevadas

provenientes de un bosque del sur de los Alpes de una antigüedad aproximada de 3 o 5 mil años.

Sin embargo, no se hallaron datos de TOM de suelos provenientes del Hemisferio Sur, donde se

estima se encuentran los mayores secuestros de CH4 (Curry, 2007; Dutaur & Verchot, 2007).

En Argentina, aún es escasa la información acerca de los flujos de CH4 en suelos aireados

y más aún en lo que respecta a las medidas de TOM. Dado que el CH4 es el segundo gas de

importancia, dentro del balance nacional de emisiones de GEIs, resulta necesario conocer la

magnitud de los secuestros de CH4 en los diferentes ambientes y en los distintos usos de suelo

(República Argentina, 2015). Dicha información permitiría establecer estrategias de mitigación

para distintos escenarios y regiones. En cuanto a flujos de CH4, existe el antecedente de De

Bernardi et al. (2017), perteneciente al mismo grupo de trabajo donde se desarrolló el presente

estudio, en el que encontraron un mayor flujo negativo (consumo neto) de CH4 en suelos

forestados con distintas densidades de plantación en comparación con sistemas herbáceos,

tanto pastizal naturalizado como agricultura.

En este trabajo se presentan resultados de las TOM estimadas en diferentes estratos de

suelo provenientes de dos sitios adyacentes en las cercanías de la ciudad de Balcarce que

presentan similares características edafológicas pero diferentes usos: una plantación pura de

eucaliptos y un pastizal naturalizado que se utiliza como sistema de referencia. En base a los

antecedentes medidos in situ donde las forestaciones presentan un mayor flujo negativo que el

Page 22: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

16

sistema de pastizal, se planteó como hipótesis para éste trabajo final que se obtendrá un valor

de TOM mayor en los estratos extraídos de la forestación en comparación con los del pastizal,

pudiendo explicar –al menos en parte- las diferencias en los flujos de CH4 observadas por De

Bernardi (2017) en la región de estudio. Esto implicaría que dichas diferencias se deben no sólo

a cambios físico-estructurales del suelo que afectan la difusión de gases, sino también a cambios

en las comunidades microbianas que habitan esos suelos.

Page 23: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

17

4. Puesta a punto de una técnica para calcular la TOM

4.1. Introducción

En este apartado se detalla la puesta a punto de la técnica de estimación de tasas de

oxidación de CH4 (TOM) que se utilizó a lo largo de este trabajo final. Las tareas que se

desarrollaron consistieron, inicialmente, en evaluar el diseño del muestreador de suelos y de las

pequeñas cámaras estáticas de cultivo a utilizar. Una vez evaluado este punto, se ensayó la masa

de suelo a colocar en las camaritas y el intervalo de tiempo de medición a considerar con el

objetivo de que la variación en la concentración de CH4 estuviera por sobre la sensibilidad del

cromatógrafo con el que se realizaron las medidas. Para cumplir con todas estas tareas se

extrajeron muestras de suelo de un sitio distinto al de estudio que se encuentra dentro de la

ciudad de Tandil, que es objeto de estudio del Grupo de Fisicoquímica Ambiental del IFAS.

4.2. Metodología

4.2.1. Sitio de estudio

El sitio de estudio corresponde a un bosque cultivado mixto caducifolio, ubicado en el

piedemonte de las Sierras de Tandil (50 – 250 m s. n. m.), en las cercanías de la ciudad de Tandil

(37°19´00”S 59°08´00”W). El suelo se clasifica como un argiudol petrocálcico según el manual

de la NRCS (Priano, 2017). Las especies arbóreas implantadas más conspicuas son: Celtis sp.,

Eucalyptus camaldulensis (eucalipto rojo), Eucalyptus viminalis (Eucalipto viminalis), Laurus

nobilis (laurel), Quercus robur (roble europeo o común) y Cedrus sp (cedro), siendo árboles

maduros.

Fig. 4.1: Ubicación del sitio de estudio utilizado para la puesta a punto de la técnica para la estimación de TOM. A la izquierda, el predio del Instituto Superior de Formación Docente N° 75 (Estancia Sans Soucí), en el que la posición del

sitio de muestreo se encuentra marcada con un punto azul. A la derecha, una fotografía tomada en el sitio de muestreo.

Page 24: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

18

4.2.2. Extracción y conservación de muestras para incubaciones

Para la extracción de testigos de suelo se utilizó un muestreador de suelos de uso

manual, cuyo extremo inferior consta de un tubo de acero inoxidable de 2,4 cm de diámetro

interno y 20,5 cm de largo, que se introduce verticalmente en el suelo y permite obtener testigos

intactos de ⅞” (2,22 cm) de diámetro y 20 cm de longitud. Para facilitar la obtención de los

testigos, se coloca en el interior del muestreador un tubo plástico de 20 cm de longitud, ⅞” de

diámetro interno y 0,85 mm de espesor (Fig.4.2.a). Los tubos fueron rotulados previamente con

marcador indeleble cada 5 cm para luego, en el laboratorio, poder cortar tramos iguales a los

que denominamos estratos (Fig. 4.2.b). En adelante, por simplicidad se referirá a cada estrato

con la letra “E” seguida del número de estrato al que se hace referencia. Así el estrato 1 (E1)

corresponde a la capa más superficial del suelo que va desde los 0 hasta los 5 cm; el E2

corresponde al tramo de 5 a 10 cm, el E3 al tramo de 10 a 15 cm y el E4 representa el tramo de

15 a 20 cm de profundidad. Además, se utilizaron rectángulos de placas radiográficas o

tomográficas de 20 cm de largo y 6,98 cm de ancho que se colocaron dentro del muestreador,

en lugar del tubo de plástico, cada vez que se deseaba obtener un testigo. La utilización de este

material permitió la separación del testigo en estratos directamente en campo y la reutilización

del material (Fig. 4.2.c). Sin embargo, a lo largo de los muestreos se utilizaron ambos materiales

dado que en ciertas ocasiones uno de ellos no lograba recolectar una muestra completa de 0 a

20 cm de profundidad.

De esta manera, se obtuvieron 20 de testigos del sitio de manera aleatoria con el

objetivo de obtener una muestra compuesta de suelo para cada estrato. Una vez extraídos, los

testigos se refrigeraron a 4 °C a los efectos de minimizar los procesos biológicos propios de los

organismos micro- y macroscópicos (insectos, anélidos, brotes y raíces) que habitan la muestra

y evitar el congelamiento (Price et al., 2004). Bajo estas condiciones, las muestras poseen una

validez de aproximadamente seis meses a partir del momento de su extracción (Price et al.,

2004); las incubaciones se realizaron dentro de los cuatro meses posteriores al muestreo.

Page 25: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

19

Fig. 4. 2: Instrumental de campo para la obtención de testigos de suelo intactos: Muestreador (a), tubos plásticos y rectángulos de lámina radiográfica, junto con la sección inferior del muestreador (b) y testigo de suelo recién

extraído en campo (c).

4.2.3. Procedimiento de incubación y muestreo de gases

Para la incubación del suelo se utilizaron cámaras estáticas de PVC de 16 cm de diámetro

y 10 cm de alto, las cuales constan de una base y una tapa removible, ambas del mismo material.

La tapa posee, en su parte superior, una válvula para la extracción de muestras de aire. Dentro

de cada cámara se colocó una cantidad definida de suelo previamente tamizado con una malla

de 2 mm. Se ensayó con 25 gr (por duplicado sólo para el E1), 50 g y 75 g de suelo por duplicado

para cada estrato (de E1 a E4). Una vez colocada la muestra de suelo, se incubaron las cámaras

durante 24 horas a una temperatura de 22 °C, en oscuridad y a concentración ambiental de CH4.

Luego de transcurrido el tiempo de cultivo, las cámaras se cerraron en simultáneo.

Inmediatamente se recolectó la primera muestra de aire mediante jeringas de polipropileno de

20 ml con válvula de 3 vías, previamente sometidas a un proceso de limpieza con nitrógeno de

alta pureza (99,9%), mediante el uso del retículo de vacío del laboratorio. En cada toma se

realizaron dos insufladas de aire para favorecer el mezclado, y luego se obtuvo la muestra que

se conservó en la misma jeringa hasta ser analizada por cromatografía gaseosa. Dichas muestras

pueden conservarse a sobrepresión en las mismas jeringas hasta 72 hs. como máximo. (Priano

et al., 2014; Priano et al., 2017).

Page 26: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

20

Bajo las mismas condiciones de cultivo se extrajeron muestras de aire del interior de

cada cámara en intervalos de una hora durante 70 horas para el caso del E1 y durante 30 horas

para el resto de los estratos. Los muestreos se hicieron hasta observar que la concentración de

CH4 no variaba significativamente con el tiempo. Durante todo el ensayo se registró la

temperatura ambiente fuera y dentro de las cámaras cada 30 minutos mediante un colector

automático de datos Sibutton DS1921G. Asimismo, se colectó mediante jeringa, una muestra

del aire del interior del laboratorio para corroborar la concentración ambiental de CH4, bajo la

cual se realizaron las incubaciones.

Fig. 4.3: Elementos necesarios para el cultivo de muestras de suelo en laboratorio a fin de estimar TOM. Cámara de PVC junto con su tapa, la cual tiene adosada una válvula (a), jeringa de polipropileno 20 ml con válvula de tres vías

(b), Cámara cerrada y en pleno proceso de toma de muestra gaseosa a analizar (c).

4.2.4. Análisis cromatográfico de las muestras de aire

Las muestras de aire se almacenaron en las mismas jeringas a temperatura ambiente y

a sobrepresión hasta el momento de ser analizadas mediante un cromatógrafo gaseoso Agilent

7890 A que posee un detector de ionización de llama (FID, por sus siglas en inglés: flame

ionization detector) que permite la determinación de la concentración de CH4.

Los valores de concentración de CH4 registrados, se calcularon mediante un software

conectado al equipo de medición que asocia el área bajo la curva de respuesta del equipo con

la concentración de CH4 en la muestra. Dicho software utiliza una curva de calibración que se

obtuvo con patrones de 0,2; 0,7; 1,44; 2,09 y 3,07 ppm de CH4. Para la determinación de

Page 27: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

21

concentraciones entre 1,44 y 3,07 ppm, como las que se utilizan en el presente trabajo, el error

se reduce a menos del 1%.

Fig. 4.4: Cromatógrafo gaseoso GC Agilent 7890 A (IFAS, UNCPBA)

4.3. Resultados y Discusión

4.3.1. Efectividad de las técnicas de extracción de muestras de

suelo

Mediante los ensayos con ambos materiales internos al muestreador, cilindros plásticos

y rectángulos de placas radiográficas, se determinó que los dos resultan útiles y necesarios. Esto

se debe a que cada uno de ellos presenta ventajas y desventajas, que cobran mayor peso bajo

distintas condiciones que puede presentar e suelo (por ejemplo humedad, penetrabilidad,

textura, etc) y por lo tanto, no es posible independizarse de ninguno de ellos. Un claro ejemplo

es que, si bien los tubos plásticos presentan un mayor rozamiento, que provoca que las muestras

en muchos casos deban ser descartadas debido a la compactación del testigo de suelo, el

cuidado que ofrecen a la hora de extraerlas es muy superior al que proporcionan las láminas

dado que estas últimas poseen más probabilidad de seccionamiento y/o desgrane del testigo.

Otra ventaja que presentan es la obtención del testigo intacto directamente en campo,

permitiendo la reutilización del material, previa limpieza y lavado.

4.1.1. Variación de la concentración de CH4 en las cámaras en

función de la cantidad de muestra

En la Fig. 4.1 se presentan las concentraciones de CH4 en función del tiempo obtenida

de las incubaciones realizadas. Cada gráfico corresponde a un estrato analizado, y en cada uno

de ellos se representan los valores medios y sus correspondientes desvíos obtenidos para cada

masa de suelo incubada.

Page 28: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

22

Fig. 4.5: Variaciones de concentración de CH4 dentro de las cámaras de cultivo. Las diferentes masas utilizadas se diferencian por color. Las concentraciones son medias aritméticas y las barras, sus desviaciones estándar (n=2).

En general se observó que las cámaras con más cantidad de muestra (75 g) registraron

menores desviaciones estándar producto de una menor variación de valores entre las réplicas.

Este fenómeno sería atribuible al hecho de que la relación entre el volumen de la cámara y la

masa de suelo dentro de la misma disminuye. Sin embargo, las diferencias entre mediciones de

tiempos consecutivos, rara vez superaron el 1% detectable por el cromatógrafo, por lo que sería

recomendable aumentar aún más la cantidad de muestra dentro de las cámaras de cultivo en

busca de amplificar las posibles diferencias entre mediciones realizadas en tiempos

consecutivos.

En los estratos E2 a E4, durante las primeras 6 horas de monitoreo se observan

comportamientos similares a los hallados en los trabajos de Adamsen & King (1993), Bender &

Conrad (1993) y Price et al. (2003), con una leve disminución de la concentración de CH4 a lo

largo del tiempo y desviaciones estándar pequeñas. Luego de ese periodo de tiempo, las curvas

tienen comportamientos más variables y en general las desviaciones estándar aumentan. Por el

contrario, en el E1 la concentración de CH4 aumentó en el tiempo de manera continua,

alcanzando un plateau recién a las 70 horas de muestreo. Por otro lado, en todos los estratos se

observó un aumento de la concentración de CH4, detectado entre las 5 horas y las 69 hs. de

Page 29: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

23

incubación para el caso del E1, y entre las 5 y las 6 horas para el resto de los estratos, luego del

cual el aumento continúa, pero con una pendiente muy inferior y un comportamiento más

fluctuante. No es claro por qué se produce un cambio en la variación de concentración luego de

este primer periodo de 6 horas; se puede suponer que existe un cambio en alguna variable como

la humedad del suelo, la temperatura o la cantidad de oxígeno presente, que genera un cambio

en la actividad bacteriana dando como resultado una curva con pendiente opuesta a la

esperada, indicando emisión de CH4. El aumento continúa, pero con una pendiente muy inferior

y un comportamiento más fluctuante. Se concluyó que para la determinación de las TOM se

debe realizar el monitoreo de las cámaras durante las primeras 4 horas posteriores al cerrado.

Page 30: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

24

5. Metodología aplicada a suelos del sitio de interés para la

estimación de tasas de oxidación de metano

5.1. Sitios de estudio

Los muestreos se realizaron en dos parcelas adyacentes ubicadas dentro de la Unidad

Integrada Balcarce (37°45'40"S 58°17'55"W) en la que se encuentra la Estación Experimental

Agropecuaria Balcarce del Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Los suelos de

ambas parcelas corresponden a la misma unidad geológica pero presentan distintos tipos de

usos del suelo; la primera corresponde a un ensayo de clones de Eucalyptus globulus sp.y la

segunda es un pastizal naturalizado, que se utiliza como sistema de referencia. La temperatura

media anual de la zona es de 13,5 °C, con mínimos de -5.4 °C y máximos de 36 °C, obtenidos del

Servicio Meteorológico Nacional. La precipitación media anual es de 1008 mm y el suelo es del

tipo Argiudol típico. En la Tabla 5.1 se presenta un resumen de parámetros de suelo de los sitios

de estudio.

Profundidad (cm)

CE (S cm-1) Componentes (ambos sitios)

Eucalipto Pastizal % Arcilla % Limo % Arena Textura

0-20 113 (9) 130 (20) 27,41 42,59 30 Franco

20-40 120 (20) 110 (10) 32,5 42,5 25 Franco arcilloso

40-60 130 (50) 120 (60) 35 32,5 32,5 Franco arcilloso

60-80 110 (20) 90 (20) 27,5 37,5 35 Franco arcilloso

80-100 110 (9) 100 (30) 20 42,5 37,5 Franco

100-120 130 (40) 120 (40) 10,18 47,41 42,41 Franco

Promedio 120 (9) 110 (10) 25,431 40,833 33,735 Franco

CE: Conductividad eléctrica

Tabla 5.1: Parámetros de suelo. Datos no publicados cedidos por el grupo de Ecología Forestal-AER Tandil-INTA

La parcela de Eucaliptus (EU) se instaló en el año 1997 a través del Programa de

Mejoramiento Genético del INTA, contando con 30 clones. Por lo tanto, para el muestreo

realizado en este trabajo, y dado que las campañas se realizaron desde mayo de 2017, los

árboles alcanzaban los 20 años de antigüedad, dado que las campañas comenzaron en mayo del

2017. El distanciamiento es de 4 m entre filas y 2 m entre árboles dentro de cada fila. La densidad

de la plantación es de 1250 árboles ha-1. La preparación de la arboleda al momento de su

plantación consistió en arada cruzada, rastra y cincelado posterior. El control de malezas fue

mecánico y químico. La supervivencia del ensayo fue de un 96% (Gelid et al., 2001). Durante

todo este tiempo, no ha estado sometido a manejo forestal (más allá de los cuidados iniciales a

la plantación), pero sí a mediciones periódicas de distintas variables. Debajo de la forestación,

el estrato herbáceo está dominado por Dactylis glomerata (pasto ovillo) que representa más del

Page 31: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

25

90% de la cobertura herbácea en el sotobosque. La Fig. 5.1 presenta el estado de la vegetación

durante los muestreos.

La parcela correspondiente al pastizal naturalizado (P) corresponde a una zona dentro

del predio experimental que se ha mantenido intacta durante al menos 20 años. Presenta una

variabilidad de especies de gramíneas típicas de los pastizales de la región pampeana dominadas

en abundancia por Dactylis glomerata (pasto ovillo), pero además hay gran proporción de otras

gramíneas como Bromus catharticus (cebadilla criolla), Avena sativa (avena) y Paspalum spp.

Además, en menor abundancia hay plantas de hoja ancha como Leontodon taraxacoides (diente

de león) y Circium vulgare (cardo). En la Fig. 5.1 se pueden observar varias fotos con la

vegetación presente.

Fig. 5.1: Fotos de los sitios (Pastizal y Eucalipto) tomadas durante las distintas campañas a lo largo del 2017

5.2. Extracción de muestras para la estimación de la TOM

Para el desarrollo de este trabajo se realizaron 5 campañas de muestreo durante el año

2017 en las siguientes fechas: 29 de mayo, 04 de julio, 28 de agosto, 10 de octubre y 28 de

noviembre.

Se extrajeron 40 testigos intactos de 7/8” de diámetro de los primeros 20 cm del suelo

de cada sitio (P y EU) por cada campaña de muestreo. Los mismos se sellaron en ambos extremos

Page 32: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

26

y se refrigeraron inmediatamente a 4 °C aproximadamente. Luego, en el laboratorio, se los

dividió en cuatro estratos de 5 cm de espesor y se los numeró de manera tal que el E1 represente

el estrato más somero (0-5 cm) y el E4 el más profundo (15-20 cm). De esta manera se obtuvo

por cada estrato de cada sitio una muestra integrada que se almacenó en heladera (4 °C) hasta

el momento de su análisis.

Utilizando el mismo muestreador de suelos previamente descripto, se extrajeron cinco

testigos para la determinación de pH, humedad y contenido de materia orgánica (MO), que

fueron inmediatamente refrigerados hasta su posterior análisis en laboratorio.

Por otra parte, se recolectaron datos de precipitaciones mensuales en los sitios

estudiados a partir de la estación meteorológica de la Estación Experimental Agropecuaria

Balcarce-INTA.

5.3. Perfiles de concentración de metano in situ

Se obtuvieron muestras del aire subsuperficial del suelo en ambos sitios con el fin de

analizar in situ la variación de la concentración de CH4 con la profundidad. Para este ensayo se

utilizó una sonda hueca de acero inoxidable sin costura de 800 mm de largo, 7,94 y 4,67 mm de

diámetro externo e interno respectivamente, que posee en su extremo inferior 3 orificios

laterales equidistantes de diámetro menor a 0,5 mm que permiten la extracción de muestras de

aire. Está graduada cada 5 cm de longitud lo que posibilita extraer muestras del aire

subsuperficial hasta una profundidad de 75 cm (Fig. 5.2).

Fig. 5.2: Sonda para la extracción de muestras de la atmosfera subsuperficial, junto con demás insumos para llevar a cabo esta tarea: capuchón de hierro, masa, manija y jeringa de polipropileno con válvula de tres vías.

Page 33: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

27

El muestreo se realizó en cada parcela y en cada campaña, donde se introdujo la sonda

5 veces de manera aleatoria en cada uno de los muestreos. En cada punto se procedió de la

misma forma: inicialmente se tomó una muestra del aire al ras del suelo con jeringa de

polipropileno de 20 ml que posee válvula de 3 vías y que fue previamente sometida a un proceso

de limpieza con nitrógeno de alta pureza (99,9%). Inmediatamente, se procedió al clavado de la

sonda cada 5 cm de profundidad y en cada punto se extrajeron y descartaron muestras de 15

ml, con las mismas jeringas, para limpiar el aire interior de la sonda y luego, mediante el uso de

la válvula, se extrajeron otras muestras similares que se conservaron a sobrepresión para su

posterior análisis en laboratorio (Priano et al., 2017). En dos de los muestreos, la sonda de

introdujo hasta 25 cm y en los tres restantes se lo hizo sólo hasta los 15 cm de profundidad.

Las concentraciones de CH4 de todas las muestras se determinaron mediante

cromatografía gaseosa de acuerdo a lo descripto en 4.2.4. Los valores obtenidos para cada perfil

se normalizaron respecto de la concentración medida al ras del suelo, de modo que ésta sea 1.

A demás, con el fin de presentar los datos en términos de variación de concentración de CH4 en

cada estrato, se utilizó la siguiente expresión:

∆𝐶𝑛 = [𝐶𝐻4]𝑇𝑒𝑛 − [𝐶𝐻4]𝐵𝑒𝑛 (5.1)

donde ∆𝐶𝑛es la variación de concentración normalizada en el estrato n, [𝐶𝐻4]𝑇𝑒𝑛es la

concentración de CH4 normalizada en el tope de estrato n y [𝐶𝐻4]𝐵𝑒𝑛es la concentración de CH4

normalizada en la base del estrato n. A partir de la ecuación 5.1, se puede decir que un valor

positivo de ∆𝐶 en los perfiles indica que la concentración de CH4 disminuye a lo largo del estrato

n. Por el contrario, un ∆𝐶 negativo indica un aumento de la concentración de CH4 a lo largo del

estrato. Un ∆𝐶 igual a cero señala que no hubo variaciones de concentración de CH4 en ese

intervalo de profundidad (estrato).

5.4. Cultivo de suelo en laboratorio

En cada uno de los ensayos se utilizó una muestra integrada de suelo de 200 gramos,

previamente homogeneizada y tamizada con tamiz de 2 mm, que se colocó en una cámara

cilíndrica de PVC de 10 cm de alto y 8 cm de radio para su incubación. Se utilizaron dos cámaras

por estrato (muestra y duplicado). Además, se utilizó una tercera cámara como blanco y que

contenía en su interior una muestra integrada de suelo del mismo estrato pero previamente

sometida a una esterilización húmeda por autoclave a 122 °C durante 30 min (Acosta Peñaloza

et al., 2013). Es decir que por cada estrato de cada sitio se contó con un conjunto de tres

cámaras, obteniendo de esta manera un total de 12 cámaras por sitio.

Page 34: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

28

En cada ensayo se incubaron las cámaras abiertas (expuestas al aire del laboratorio) y al

abrigo de la luz durante 24 hs. a 22 °C dentro del laboratorio del grupo de Fisicoquímica

Ambiental del IFAS. Finalizado el tiempo de cultivo, las cámaras se airearon durante 5 min con el

aire exterior, y se cerraron de manera sincronizada para la extracción inmediata de la primera

muestra de aire. Además, al momento del cierre de las cámaras se tomaron muestras de aire

del interior del laboratorio y del exterior (aire ambiente). Durante las 4 horas siguientes, las

cámaras se conservaron en las mismas condiciones que para su incubación (a 22 °C) dentro del

laboratorio. Se extrajeron muestras de aire de cada una de ellas a intervalos de una hora. De

esta manera, se obtuvieron cinco muestras de aire por cada cámara en cada ensayo.

5.5. Estimación de las tasas de oxidación

Como se ha explicado anteriormente en el apartado 4.2.4, la determinación de la

concentración de CH4 se realizó mediante cromatografía gaseosa en el laboratorio.

Posteriormente se realizó una conversión de unidades de ppm a moles de CH4, utilizando la ley

general de gases ideales (ecuación 5.2):

[𝐶𝐻4]𝑚𝑜𝑙 =𝑃𝑉𝐶𝐻4𝑅𝑇

(5.2)

donde 𝑃 es la presión dentro de la cámara (1 atm), 𝑉 es el volumen de aire dentro de la cámara

en litros, 𝑅 la constante de gases ideales (0,082 atm l mol-1 °K-1) y 𝑇 la temperatura registrada

durante la medición en °K. El volumen (𝑉𝐶𝐻4) de CH4 dentro de la cámara se calculó mediante la

ecuación 5.3.

𝑉𝐶𝐻4(𝑙) = 𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒[𝐶𝐻4]10−6 (5.3)

𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒(𝑙) = 𝜋𝑟𝑐2(ℎ𝑐 − ℎ𝑠) (5.4)

donde 𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒 es el volumen total de aire dentro de la cámara de cultivo, calculado según la

ecuación 5.4, donde 𝜋 se consideró igual a 3,1416, 𝑟𝑐 es el radio de la cámara (0,8 dm), ℎ𝑐 es la

altura de la cámara (1 dm) y ℎ𝑠 es la altura del suelo dentro de la cámara (0,15 dm); y [𝐶𝐻4]10−6

es la fracción de 𝑉𝑎𝑖𝑟𝑒 correspondiente a gas CH4. Luego, se redujo la concentración obtenida en

un factor de 10-9 (nanomoles) para que estos resultados parciales se adecúen a los reportados

en la bibliografía (Adamsen & King, 1993; Chan & Parkin, 2001) y queden expresados en términos

de nmolCH4 luego de la aplicación de la ec. (5.2).

Los valores de concentración de CH4 de cada cámara se representaron en un plano cartesiano

colocando en el eje de las ordenadas la concentración de CH4 (nmoles) y en el de las abscisas el

tiempo entre la toma de la muestra y el cierre de la cámara (en horas) (Fig. 5.3). Cada

distribución se aproximó con una curva de primer orden (lineal) con el objetivo de obtener la

Page 35: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

29

pendiente (k) de la misma, que representa los nmoles de CH4 metabolizados por hora en cada

cámara de cultivo. Si las pendientes obtenidas presentan valores negativos, indican que se

produce la oxidación de CH4 (secuestro) por parte del suelo cultivado, debido a la acción de

bacterias metanótrofas. En caso contrario, se reconoce un proceso de emisión de CH4 dentro de

la cámara atribuible a la acción de bacterias metanogénicas. Como criterio de significancia de

las aproximaciones lineales, se tomó un coeficiente de determinación R2≥ 0,7. Las pendientes

calculadas que no alcanzaban dicho valor de significancia se desestimaron (Price et al., 2004).

Fig. 5.3: Dispersión de la concentración de CH4 en función del tiempo, obtenida de la incubación de la muestra del E2 del sitio EU de la campaña de noviembre. Los colores rojo y verde son la muestra y su duplicado, respectivamente y el azul representa el blanco. Se indica en cada caso con línea de trazos, los resultados del ajuste lineal: el valor de la

pendiente k y el R2

Por último, se obtuvo la TOM al considerar los gramos de suelo colocados en cada

cámara, de acuerdo a:

𝑇𝑂𝑀[𝑛𝑚𝐶𝐻4𝑔𝑠−1ℎ−1] =

−𝑘

𝑚𝑠𝑠 (5.4.)

donde 𝑘 es la pendiente de la aproximación lineal en términos de (nmCH4 h-1) y 𝑚𝑠𝑠 es la masa

de suelo seco dentro de la cámara de cultivo expresada en (g) (Price et al., 2003).

5.6. Determinación de parámetros de suelo

En cada campaña, se extrajeron muestras para el análisis de parámetros de suelo

básicos: contenido de humedad, contenido de materia orgánica y pH. La determinación del

contenido de humedad del suelo se realizó en cada muestra integrada de cada estrato antes y

después de realizar la incubación. De esta manera, se consideró al contenido de humedad con

un parámetro control del tiempo de muestreo en cada ensayo.

Para la determinación de la humedad, se pesaron 10 gr de la muestra integrada de cada

estrato y se los colocó en un crisol de 10 ml para llevarlo a estufa a 105 °C durante 24 hs.

Page 36: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

30

Finalizado dicho intervalo, las muestras se enfriaron en desecador hasta alcanzar temperatura

ambiente. Luego, se registró el peso final de la muestra y el contenido de humedad gravimétrica

se obtuvo a partir de la siguiente ecuación:

%ℎ =𝑀ℎ−𝑀𝑠

𝑀𝑠100 (5.2)

donde 𝑀ℎ es la masa de suelo húmedo y 𝑀𝑠 es la masa de suelo seco de la muestra (Paul, 2007).

Este ensayo se desarrolló por triplicado para cada estrato de cada sitio muestreado y en

cada una de las campañas realizadas.

El porcentaje de materia orgánica (%MO) se determinó mediante la extracción de 5 gr

de muestra integrada de cada estrato, previamente tamizada con malla de 500 m que se colocó

en estufa durante 24 hs. a 105 °C. Luego, se las dejó enfriar hasta temperatura ambiente, se

registró el peso y se colocó en mufla a 360 °C durante 4 hs. Nuevamente, las muestras se

enfriaron en desecador y se registró el peso final. El contenido porcentual de materia orgánica

se calculó mediante la siguiente ecuación:

%𝑀𝑂 =𝑀𝑒−𝑀𝑚

𝑀𝑚100 (5.3)

Donde 𝑀𝑒 es la masa de suelo registrada luego del secado en estufa, 𝑀𝑚 es la masa de suelo

registrada luego del secado en mufla (Burt, 2004).

Este ensayo se desarrolló por duplicado para cada estrato de cada sitio muestreado

durante las campañas de mayo, agosto y noviembre.

La determinación del pH se realizó de acuerdo a Burt (2004). Se pesaron 5 gr de muestra

integrada de cada estrato, previamente tamizada con malla de 2 mm, y se colocaron en un vaso

de precipitados de 25 ml. Se agregaron 12,5 ml de agua descarbonatada, se agitó la mezcla unos

segundos y se la dejó reposar durante 40 min. Posteriormente se determinó la acidez de la

mezcla agua-suelo con un peachímetro de laboratorio, previamente calibrado en cada ocasión.

Este ensayo se desarrolló por duplicado para cada estrato de cada sitio muestreado

durante las campañas de mayo, agosto y noviembre.

5.7. Análisis estadísticos

Para cada una de las variables analizadas, TOM, parámetros de suelo y concentración

de CH4 in situ, se determinó el valor medio y su correspondiente desviación estándar a partir de

la muestra y duplicados utilizados, para cada estrato de suelo y fecha de muestreo.

Posteriormente, se empleó la prueba Shapiro-Wilk para evaluar la distribución normal de los

datos. Se utilizó el test no paramétrico Kruskal-Wallis para establecer diferencias en las TOM

Page 37: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

31

entre campañas dentro de un mismo sitio (n=32) y entre sitios (n=64). Lo mismo se realizó para

los parámetros de suelo: un análisis descriptivo, la prueba de normalidad y el ANOVA o Kruskal-

Wallis, dependiendo de los resultados de la prueba de normalidad, para la comparación entre

sitios (n=40). Se consideró la variable estratos como una variable apareada por lo que para

evaluar las diferencias entre estratos, tanto de los valores de TOM como de los parámetros de

suelo de cada sitio, se utilizó el test “t” para muestras pareadas, salvo en el caso de los datos de

humedad del sitio EU, que por no presentar una distribución normal, se utilizó el test no

paramétrico de Wilcoxon para muestras pareadas (n=36). Finalmente, se aplicó análisis de

correlación (test de Pearson) para determinar la relación entre las TOM y los parámetros de

suelo. Se utilizó el software Origin, versión 8.0 Pro y un nivel de significancia de 0,05 para todos

los análisis.

Page 38: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

32

6. Resultados y Discusión

6.1. Tasas de oxidación de metano

Durante la primera campaña (mayo 2017) se ensayó nuevamente la cantidad de masa

de suelo a utilizarse en cada cámara, dado que con los resultados obtenidos en 4.3.2 se

reconocía la necesidad de recolectar más cantidad de muestra. La Fig. 6.1 presenta valores

medios de la concentración de CH4 en función del tiempo registrados en las cámaras de cultivo

al colocar 100 g de muestra.

Page 39: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

33

Fig. 6.1: Distribución de concentraciones de CH4 (ppm) en función del tiempo para la campaña de mayo para ambos sitios, en cámaras con 100 g de suelo. Los puntos corresponden a los valores medios y las barras a los desvíos

estándar.

Page 40: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

34

Se puede apreciar que la distribución de datos provenientes de ensayos en los que se

usó 100 g de suelo presenta poca variación de la concentración de CH4 en el tiempo, aunque con

desviaciones estándar elevadas en algunos casos. Debe recordarse que la desviación se estima

para dos muestras (cámaras) por lo que al presentar pocos grados de libertad aumentan de por

sí la desviación estándar, pero a la vez, cada muestra resulta de un pool de muchos puntos en el

sitio original, por lo que integra la variación o heterogeneidad existente a campo. Las variaciones

pocas veces superan los 0,06 ppm, por lo que es posible pensar que la misma se mantiene

prácticamente constante dentro de la cámara a lo largo del experimento, con valores bastante

cercanos al inicial. Las concentraciones registradas en los estratos 1 y 2 son levemente más altas

que las halladas en los estratos inferiores. Sin embargo, en ninguna de ellas es posible detectar

un descenso de concentración de CH4 a lo largo del intervalo medido.

El sitio EU presenta variaciones de concentración de CH4 similares a las del sitio P, y con

desviaciones estándar mayores. En este caso, el E1 presentó las concentraciones más altas,

variando en el tiempo medido dentro de un valor cercano a 2,035 ppm. El E2 del sitio EU registró

un comportamiento similar al del sitio P, cuyas concentraciones fueron siempre mayores a 2,00

ppm y con mayores desvíos. Un caso similar ocurrió con el E3 y el E4, cuyas concentraciones

fueron generalmente menores a 1,97 ppm, al igual que en P, salvo algunos casos en los que se

registraron valores algo superiores al mencionado. Es posible pensar que este comportamiento

registrado tanto en P como en EU se deba a que todavía no se cuenta con suficiente cantidad de

masa de suelo como para observar un marcado descenso o ascenso de la concentración de CH4

a lo largo del intervalo de tiempo considerado.

En general, tanto en el sitio P como en el EU las diferencias entre las mediciones son de

alrededor del 1%, mayormente en los estratos 1 y 2, por lo que, de acuerdo a lo mencionado

anteriormente, esta variación se encuentran dentro del error de detección del equipo. Una

variación levemente más marcada se registra en los estratos inferiores, quizás atribuible a una

mayor actividad bacteriana en esas profundidades. A partir de estos resultados se concluyó que

debía incrementarse aún más la masa de suelo para poder calcular las TOM.

La Fig. 6.2 presenta los resultados del ensayo con 200 g de muestra de suelo.

Page 41: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

35

Fig. 6.2: Distribución de concentraciones de CH4 (ppm) en función del tiempo para la campaña de mayo para ambos sitios, en cámaras con 200g de suelo. Los puntos corresponden a los valores arrojados por el equipo de medición

(Er=1%).

Page 42: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

36

Similar a lo observado en la Fig.6.1, el E1 tanto del sitio P como del EU, registró las

mayores concentraciones de CH4, pero en este caso resultaron más altas las del sitio P, donde

se observó un leve aumento de concentración con el tiempo durante las dos primeras horas de

medición y durante las tres primeras horas en el sitio EU. Los E2 de ambos sitios presentaron

variaciones similares entre sí, pero el sitio P presentó un máximo de concentración de CH4 luego

de las tres horas del cierre de las cámaras. Sin embargo, en los E3 y E4 de ambos sitios se registró

una leve disminución de la concentración de CH4 luego de transcurrida una hora del cerrado de

las cámaras. Los valores finales fueron similares en ambos casos y cercanos a 1,94 ppm para el

sitio P y a 1,96 ppm para el sitio EU, siendo menores a la concentración inicial en ambos casos.

A diferencia de lo que se observó en la Fig.6.1, las variaciones de concentración a lo largo del

tiempo medido (4 horas) fueron en general mayores al 1%, por lo que pueden ser diferencias

detectables por el equipo de medición. Estos resultados indican que para una mejor

determinación de las TOM es necesario colocar al menos 200 gr de suelo en las cámaras

diseñadas. Por lo tanto, esa fue la masa utilizada en todos los ensayos posteriores.

A continuación, en la Fig. 6.3., se presentan los valores de TOM (valores medios y sus

correspondientes desvíos), obtenidos para cada estrato de cada sitio y durante las campañas de

julio, agosto, octubre y noviembre de 2017. En el Anexo I se presentan las regresiones lineales

obtenidas para cada sitio y estrato en cada una de las campañas. El único ensayo que se

desestimó, fue el correspondiente al E1 del sitio EU en la campaña de julio (ver Anexo I), dado

que su R2 resultó ser inferior al coeficiente de correlación mínimo establecido (R2≥0,7).

Page 43: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

37

Fig. 6.3: Tasa de Oxidación de Metano (TOM) (nmCH4 gS-1 h-1), valores medios y sus correspondientes desvíos

estándar para cada estrato de cada sitio: el sitio Pastizal (P) está representado con puntos y el eucaliptal (EU) con triángulos. Cada estrato mide 5 cm de profundidad.

En la campaña de julio ambos sitios presentaron los valores más bajos de TOM en el E1;

el P registró en promedio una emisión neta de CH4 de -0,0189±0,007 nmCH4 gS-1 h-1 y EU un

secuestro de 0,006±0,001 nmCH4 gS-1 h-1. Estos resultados concuerdan con los observados en los

trabajos de Hütsch (1998), Prajapati & Jacinthe (2004), Adamsen & King (1993) y Price et al.

(2003), en los que los autores reportan TOM mínimas (algunas de ellas negativas, indicando

emisión neta) en los primeros centímetros del suelo. El P registró un incremento continuo de la

TOM desde el primer al tercer estrato, luego del cual se mantuvo en un valor cercano a 0,02

nmolCH4 gS-1 h-1 en E4. Por el contrario, el sitio EU registró un perfil más variable, con aumentos

de TOM hacia el E2 y E4 y disminuciones de las tasas en E1 y E3. La máxima TOM del pastizal se

registró en el E3 (0,024±0,001nmolCH4 gS-1 h-1) mientras que en el EU, en el estrato E2

(0,026±0,001 nmolCH4 gS-1 h-1). Similares resultados a los hallados en EU se reportan en Bárcena

et al. (2014) para robledos de 42 años de antigüedad.

Durante la campaña de agosto no se registraron grandes diferencias de las TOM a lo

largo del perfil en cada sitio, ni tampoco grandes diferencias entre sitios. En este caso, el sitio

EU alcanzó su máxima TOM (0,0216±0,0001 nmCH4 gS-1 h-1) en el E1, característica que no se

Page 44: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

38

presenta en las demás campañas y llama la atención dado que en ninguno de los trabajos de la

Tabla 3.2 se reporta un máximo de TOM en el primer estrato. Por el contrario, el sitio P registró

su máxima TOM de 0,022±0,003 nmCH4 gS-1 h-1 en el E4, coincidentemente con lo reportado en

Prajapati & Jacinthe (2014).

En octubre, el sitio P registró un perfil de TOM similar al de julio pero con un aumento

apreciable y continuo de las TOM con la profundidad, siendo su valor máximo de 0,0416± 0,0006

nmCH4 gS-1 h-1 en el E4. Este continuo incremento en la TOM no se observó en ninguna otra

campaña pero coincide con reportado por Hütsch (1998) en la misma porción de una columna

de suelo, de un sitio bajo siembra directa. Por otra parte, el sitio EU registró un perfil de TOM

también similar al obtenido en julio, pero registrando TOM mayores. La máxima TOM registrada

en este caso fue de 0,041± 0,004 nmCH4 gS-1 h-1, nuevamente en el E2. Este resultado concuerda

en orden de magnitud con el trabajo de Adamsen & King (1993) donde se determinó la TOM del

suelo de un bosque de coníferas a una profundidad similar (6-9 cm). Price et al. (2003) también

estimaron una TOM máxima a los 5-10 cm de profundidad en el suelo de un bosque alpino

milenario.

En la campaña de noviembre, el sitio P registró las mayores TOM de todas las campañas

en los dos primeros estratos, con un máximo pronunciado en el E2 de 0,058±0,001 nmCH4 gS-1 h-

1.

A continuación se presenta un resumen de los valores de TOM obtenidas a lo largo de

todo el trabajo (Tabla 6.1).

Page 45: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

39

Sitio 𝑻𝑶𝑴(nmolCH4 gS-1 h-1) Estadístico (p)

Valores medios en profundidad

Estratos 1 2 3 4

P 0,01(0,02) 0,02 (0,02) 0,024 (0,008) 0,029 (0,009) --

EU 0,01 (0,01) 0,02 (0,01) 0,017 (0,006) 0,021 (0,005)

Valores medios temporales Kruskal-Wallis

Campañas Jul Ago Oct Nov

P 0,01 (0,01) 0,013 (0,006) 0,02 (0,01) 0,03 (0,01) <0,05

EU 0,01 (0,01) 0,019 (0,002) 0,02 (0,01) 0,01 (0,01) >0,05

Valores medios totales

P 0,017 (0,003) >0,05

EU 0,011 (0,002) 𝑻𝑶𝑴̅̅ ̅̅ ̅̅ ̅: Tasa de oxidación de CH4 promedio Tabla 6.1: Tasas de oxidación de CH4 promedio calculadas según los sitios, los estratos y campañas. Resultados del

análisis estadístico ANOVA para la TOM.

Como se puede observar, en el sitio P, el estrato que registró la máxima TOM promedio

fue el E4 con un valor de 0,029±0,009 nmCH4 gS-1 h-1 y la mínima TOM media fue de 0,01±0,02

nmCH4 gS-1 h-1 en el E1, sin hallarse diferencias estadísticamente significativas entre los estratos,

como se indica en la Tabla 12.1 (p>0,05) (Anexo II). Sin embargo, se observa un perfil de TOM

media que va en aumento con la profundidad. De manera similar, en el sitio EU, la TOM media

máxima fue de 0,021±0,005 nmCH4 gS-1 h-1 en el E4 y la mínima de 0,01±0,01 nmCH4 gS

-1 h-1 en el

E1, donde sí se hallaron diferencias estadísticamente significativas entre los estratos (test t para

muestras pareadas, p<0,05, ver Anexo II). En general, estos resultados concuerdan con lo

reportado por Bárcena et al. (2014) y Zhiyong et al. (2013), quienes indican que las TOM de

distintos sitios en los primeros 5 cm de suelo no presentan valores elevados ni grandes

variaciones, alcanzan su máximo en los primeros 20 cm de profundidad, y comienzan a decrecer

hasta los 150 cm, donde son prácticamente nulas.

En cuanto a la época de muestreo, en el caso del sitio P, se registró un aumento de sus

TOM de julio a noviembre; la mínima fue de 0,01±0,01 nmCH4 gS-1 h-1 en el mes de julio y la

máxima de 0,03±0,01 nmCH4 gS-1 h-1el mes de noviembre con diferencias estadísticamente

significativas entre los meses analizados (Kruskal-Wallis, p<0,05). Por el contrario, el sitio EU no

registró fuertes variaciones a lo largo de las campañas (p>0,05); se observó un descenso de sus

TOM en noviembre, respecto de los meses previos, con valores mínimos de -0,005±0,004 nmCH4

gS-1 h-1 en el E1 (indicando emisión de CH4) y de 0,016±0,002 nmCH4 gS

-1 h-1 en el estrato 4. Su

TOM media máxima fue en octubre con un valor de 0,02±0,01 nmCH4 gS-1 h-1 Este

comportamiento general del sitio EU es similar al observado por Barcena et al. (1993) en una

tundra elevada de Canadá. Estos resultados indicarían la existencia de una variación temporal

en las TOM, posible de confirmar con un estudio más extendido en el tiempo.

Page 46: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

40

Por último, no se hallaron diferencias estadísticamente significativas entre las TOM

promedio de los distintos sitios (p>0,05) considerando el conjunto de fechas y estratos de suelo.

Resultados similares se reportan en Nazaires et al. (2011), quienes indicaron que las poblaciones

metanótrofas en un pastizal reforestado en suelos volcánicos de climas templados se

diferenciaron del pastizal de referencia recién luego de 47 años, por lo que se podría pensar que

la edad del sitio EU es aún temprana para observar diferencias importantes en las TOM con

respecto a las del sitio P. Lo mismo indican Barcena et al. (1993), quienes además afirman que

las TOM y el tamaño de las comunidades metanotróficas aumentan conjuntamente con la edad

de la forestación debido a que el desarrollo de estos suelos se caracteriza por la disminución de

la densidad global y el aumento del carbono orgánico total. Estos dos parámetros son los que

ellos señalan que tienen mayor correlación con la TOM. En principio se cuenta aún con escasos

datos como para poder confirmar que no habría una diferencia significativa en las TOM de

ambos sitios. Si esta similitud fuera cierta, podría indicar que, dado que los sitios poseen

similares características edafológicas, el cambio de uso de suelo no ha afectado fuertemente las

comunidades de metanótrofas presentes, al menos durante los primeros 20 años de la

plantación de Eucaliptos. Quizás en los sitios que se estudian en este trabajo es necesario

esperar unos años para poder encontrar fuertes diferencias.

6.2. Perfiles de concentración in situ de metano

En la siguiente figura (Fig. 6.4), se presentan los perfiles de concentración de CH4

obtenidos desde mayo a noviembre del año 2017 para ambos sitios, pastizal y eucaliptal. Como

se aclaró en la metodología, los valores obtenidos se normalizaron a la concentración

atmosférica de la superficie del suelo.

Page 47: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

41

Fig. 6.4: Perfiles de concentración de CH4 in situ. C es la concentración de CH4 normalizada con la concentración del gas en la superficie. P está representado con círculos y EU con triángulos.

De la Fig. 6.4, se observa que en general la concentración de CH4 disminuyó con el

aumento de la profundidad en ambos sitios, especialmente hasta los 15 cm, evidenciándose la

acción de bacterias metanótrofas o una pobre difusión del gas en el suelo. En profundidades

inferiores, entre los 15 y 20 cm, se aprecian fuertes variaciones en el comportamiento general

de las curvas con respecto a la zona más cercana a la superficie, comenzándose a evidenciar

procesos de metanogénesis por el aumento de la concentración respecto del estrato anterior.

Ya entre los 20 y 25 cm de profundidad, la concentración de CH4 en general casi no varía, siendo

generalmente un 50% inferior a la concentración de CH4 en la superficie. Para poder observar la

magnitud de las variaciones de la concentración de CH4 en cada estrato estudiado, se presenta

a continuación la Fig. 6.5. Los resultados se obtuvieron luego de aplicar la ecuación 5.1.

Page 48: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

42

Fig. 6.5: Perfiles de concentración de CH4 in situ. C es la diferencia de concentración de CH4 entre el tope y la base de cada estrato. P está representado con círculos, y EU con triángulos.

En la campaña de mayo no se registraron fuertes variaciones de la concentración de CH4

(C<±0,05) en los primeros dos estratos del sitio P y en el estrato 4 del sitio EU. Sin embargo, en

los estratos 3 y 4 del sitio P se observan valores negativos, de -0,1±0,9 y -0,2±0,5

respectivamente, lo que indica que hubo un aumento de la concentración de CH4 (entre un 10 y

un 20% respecto de la concentración hallada en el estrato anterior de acuerdo a la ec. 5.1.),

posiblemente debido a la presencia de bacterias metanogénicas en esas zonas. Un resultado

similar se observó en el estrato 4 del sitio EU, pero con valores mucho más bajos. En este sitio

se observaron variaciones notables principalmente en los estratos 1 (C=0,1±0,1) y en el E2

(C=0,2±0,1), contrariamente a lo hallado en el sitio P.

Los perfiles correspondientes a los meses de julio y agosto fueron muy similares para el

sitio P, ambos registraron un aumento de la variación de la concentración de CH4 con la

profundidad cuyo máximo se observa en el estrato 4, es decir entre los 15 y 20 cm, ambos con

un valor de diferencia proporcional con el perfil de referencia de 0,2±0,2. Esto podría indicar

que el CH4 se está difundiendo a lo largo del perfil o que se producen procesos de oxidación en

esos estratos, o es el resultado de ambas cosas. Al comparar estos resultados con las TOM

Page 49: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

43

obtenidas en laboratorio (Fig. 6.5), se observa un comportamiento similar, por lo que en este

caso, el perfil de concentraciones de CH4 estaría reflejando la actividad bacteriana, que se

concentra mayormente entre los 15 y 20 cm de profundidad. Por el contrario, en el sitio EU se

observa una disminución de la variación de concentración con la profundidad hasta el estrato 4

(C=-0,1±0,2) para el mes de julio y hasta el 3 (C=0,0±0,4) para el mes de agosto, indicando la

presencia de procesos de emisión de CH4 en esas zonas más profundas.

En los meses de octubre y noviembre se registraron comportamientos similares para

ambos sitios, con un aumento en la variación de la concentración de CH4 con la profundidad

hacia el estrato 3 (10-15 cm), alcanzando valores cercanos a 0,4 en ambos sitios, es decir, que

en este estrato la concentración disminuyó un 40% respecto de la hallada en el estrato anterior.

En el estrato 4 se registró una disminución de la concentración de CH4 para ambos sitios; incluso

el sitio P registró valores negativos C=-0,2±0,5 en noviembre y mayo, que indican la presencia

de procesos de metanogénesis.

En general, se observó que no se producen grandes diferencias entre los perfiles de

concentración de ambos sitios de estudio, notándose en ellos comportamientos similares en la

mayoría de las campañas; las variaciones registradas presentaron fuertes desvíos en los estratos

3 y 4 en ambos sitios, lo que podría indicar una fuerte actividad bacteriana en esas zonas,

coincidente con lo observado en los resultados de TOM. La campaña más contrastante entre

ambos sitios fue la de julio, donde los perfiles presentaron un comportamiento espejado. En el

trabajo de Adamsen & King (1993), se reportaron comportamientos similares en los perfiles de

concentración de CH4. Ellos registraron poco o ningún consumo neto de CH4 en los horizontes

orgánicos superiores y observaron, ocasionalmente, producción de CH4 cerca de la superficie, lo

que es coincidente en especial con lo que sucede en el sitio P. A profundidades del suelo mayores

a 5 cm, observaron un consumo neto de CH4. Luego, indican que las tasas de consumo

aumentaron junto con la profundidad del suelo, hasta alcanzar los 10-15 cm, donde se

registraron, al igual que en este caso, la mayor concentración de actividad metanótrofica.

6.3. Parámetros de suelo y su correlación con las TOM

La siguiente tabla (6.2) presenta un resumen de los valores de pH, materia orgánica y

contenido de humedad del suelo obtenidos para cada estrato de cada campaña en ambos sitios.

Page 50: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

44

Sitio Campaña Estrato

Promedio Estadístico ANOVA(p) 1 2 3 4

pH

P

Mayo 6,08 (0,04) 6,49 (0,01) n.d. n.d. 6,2 (0,2)

>0,05 Ago 6,33 (0,04) 6,535(0,007) 6,75 (0,02) 6,39 (0,02) 6,5 (0,1)

Nov 6,49 (0,01) 6,635 (0,007) 6,51 0,09) 6,245 (0,007) 6,4 (0,1)

Promedio 6,3 (0,1) 6,55 (0,06) 6,6 (0,1) 6,32 (0,08) 6,4 (0,1)*

EU

Mayo 5,6 (0,3) 5,6 (0,3) n.d. n.d. 5,5 (0,2)

>0,05 Ago 6,06 (0,02) 5,375 (0,007) 5,445 (0,007) 5,38 (0,02) 5,5 (0,3)

Nov 5,99 (0,04) 5,65 (0,05) 5,68 (0,02) 5,66 (0,01) 5,7 (0,1)

Promedio 5,8 (0,2) 5,5 (0,2) 5,5 (0,1) 5,5 (0,1) 5,6 (0,2)*

%MO

P

Mayo 10,342 (0,09) 7,0 (0,2) n.d. n.d. 8 (1)

>0,05 Ago 14,937 (0,08) 12,3 (0,1) 8,3 (0,9) 7,120 (0,007) 10 (3)

Nov 11,02 (0,02) 9,01 (0,09) 6,77 (0,01) 6,376 (0,006) 8 (1)

Promedio 12 (2) 9 (2) 7 (1) 6,7 (0,4) 9 (2)*

EU

Mayo 25 (3)† 6,038 (0,06) n.d. n.d. 15 (11)

>0,05 Ago 10,2 (0,3) 6,3 (0,3) 8,1(0,3) 6,65 (0,09) 7 (2)

Nov 10,18 (0,01) 6,167 (0,003) 5,92 (0,02) 5,4 (0,5) 6 (2)

Promedio 15 (8) 6 (0,2) 7 (2) 6,0 (0,7) 9 (6)*

% Humedad

P

Mayo 39 (2) 10,2 (0,7) 7 (1) 8,4 (0,5) 16 (15)

<0,05

Jul 33 (2) 30,8 (0,5) 36 (1) 32 (0,5) 31 (2)

Ago 35,1 (0,3) 29,4 (0,5) 29,0 (0,2) 29 (1) 30(2)

Oct 37 (2) 23 (1) 22,9 (0,6) 22,2 (0,1) 26 (4)

Nov 28,6 (0,3) 24,8 (0,3) 24,3 (0,2) 22,9 (0,1) 24 (1)

Promedio 34 (3) 25 (6) 25 (7) 23 (6) 27 (7)*

EU

Mayo 14,1 (1) 19,3 (0,4) 16,3 (0,6) 20,5 (2) 17 (2)

>0,05‡

Jul 43 (5) 50 (3) 33,4 (0,1) 26,6 (0,1) 40 (7)

Ago 43,09 (0,05) 40,1 (0,3) 35,5 (0,3) 32 (6) 37 (4)

Oct 38 (3) 31,5 (0,1) 27,8 (0,5) 26,8 (0,1) 31 (4)

Nov 25,9 (0,4) 19,5 (0,2) 23 (4) 20,9 (0,3) 22 (2)

Promedio 35 (10) 33 (12) 29 (7) 27 (5) 31 (9)*

*Promedio general del sitio. † Valor anómalo desestimado. ‡ ANOVA no paramétrico (Kruskal-Wallis)

Tabla 6.2: Resumen de parámetros de suelo medidos en el pastizal (P) y eucaliptal (EU), pH, %MO: contenido de materia orgánica y %h: contenido de humedad del suelo. Se indican los valores medios y entre paréntesis los desvíos, el tipo de test estadístico utilizado y el valor de significancia p. Los resultados de los test estadísticos de los estratos

dentro de cada sitio se encuentran en el Anexo II.

De acuerdo a los valores que se observan en la Tabla 6.2, el sitio P presentó un suelo

ligeramente ácido, según la clasificación de Burt (2004) con un promedio general de 6,4 y el sitio

EU un suelo moderadamente ácido con un valor medio de 5,6; ambos casos con similar

dispersión pero con diferencias estadísticamente significativas entre ellos determinada por el

análisis ANOVA de Kruskal-Wallis (p<0,05). Este parámetro es muy dependiente del tipo de uso

del suelo observándose una acidificación del suelo por parte de la plantación de eucaliptos. El

sitio P presentó una mayor variación de pH con la profundidad, aumentando levemente hacia el

Page 51: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

45

E3, donde se llega a un máximo de 6,6 y luego disminuye hacia el estrato 4 donde se registraron

valores cercanos a 6,3. En los primeros 2 estratos las campañas de mayo y agosto registraron los

valores más bajos, mientras que la campaña de noviembre es la que presenta los valores más

altos. La situación se revierte en los estratos inferiores, en los que en agosto se registraron los

valores más altos. Por el contrario, el sitio EU registró un valor de pH de 5,8 en el primer estrato

que luego disminuye levemente con la profundidad hasta alcanzar valores promedio de 5,5 a

una profundidad de entre 15 y 20 cm. Este comportamiento de disminución del pH con la

profundidad contrasta con la idea de que la misma sea producto del aporte de hojarasca de los

eucaliptos. Durante el mes de agosto se registraron los valores más bajos para todo el perfil,

excepto en el E1, que presentó el mayor valor de pH del sitio EU. A pesar de las tendencias

mencionadas, no se encontraron diferencias estadísticamente significativas entre los sitios en

cada época de muestreo (ANOVA, p>0,05). Sin embargo, dentro de cada sitio, algunos estratos

se diferenciaron estadísticamente entre sí (test t pareado, p<0,05), especialmente en el caso del

sitio P (ver anexo II).

Price et al. (2004) determinaron que existe una correlación lineal significativa entre los

valores de pH y las TOM estimadas, e indicaron que las mayores TOM se dan para valores de pH

cercanos a 4,4. Sin embargo, para este caso, no se observó una correlación significativa entre

TOM y pH en ninguno de los sitios (p>0,05) al analizar el total de los datos. Podría ser necesario

contar con un número mayor de datos para observar una correlación significativa en nuestro

caso.

Respecto al contenido de materia orgánica (MO), el sitio P presentó un valor levemente

superior al de EU, con excepción de la campaña de mayo. Las diferencias más fuertes entre

ambos sitios se presentaron en el E1 dado que el sitio P es un suelo densamente poblado de

especies herbáceas que continuamente alimentan el mantillo superior del suelo. En cambio, en

el sitio EU existe escasa variedad en la cobertura del suelo por parte de gramíneas y se observa

gran cantidad de restos vegetales proveniente de los eucaliptos, de más lenta descomposición.

Sin embargo, en el promedio general de ambos sitios, no se observaron diferencias

estadísticamente significativas entre ellos (test no paramétrico Kruskal-Wallis, p>0,05), ambos

registraron un contenido de MO promedio de 9 %, lo que podría ser un efecto de la dominancia

del pasto ovillo en ambos sitios o indicar que el cambio de uso de suelo no lo estaría alterando

fuertemente, al menos hasta el momento. En ambos usos del suelo se midió una disminución

progresiva de la MO con la profundidad, esperable para este parámetro, aunque en general para

el sitio EU no se puede afirmar que los estratos sean estadísticamente diferenciables (anexo II).

Distinto es el caso del sitio P, en el que los estratos son estadísticamente diferenciables, salvo el

Page 52: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

46

caso del E3 en comparación con el E4 (p>0,05, Anexo II). La variación temporal del %MO no

resultó estadísticamente diferenciable por el test ANOVA (p>0,05, Tabla 6.2) para ninguno de

los sitios.

Es posible afirmar que en los sitios existe una gran actividad biológica macro y

microscópica en las cercanías de la superficie del suelo que va disminuyendo con la profundidad.

Dicho efecto se puede asociar con la disponibilidad de oxígeno en cada estrato, que

comúnmente sucede en los suelos. Al comparar estos datos de MO de ambos sitios con las TOM

obtenidas, este parámetro no presenta una correlación lineal estadísticamente significativa

(R2=0,001, p>0,4) y tampoco se han reportado fuertes relaciones en la bibliografía entre %MO y

las TOM, sino más bien con el carbono orgánico total. Sin embargo, Barcena et al. (2014) y

Adamsen & King (1993) se refieren indirectamente a este parámetro cuando hablan del grado

de desarrollo del suelo arbóreo. Barcena et al. (2014) indican que el incremento del carbono

orgánico total se asocia con la madurez de un suelo arbóreo y también con la TOM, debido a

que es un factor que promueve el crecimiento de las comunidades metanótrofas y sentencia

que, junto con la densidad aparente, son los dos factores que presentan mayor correlación con

el incremento de las TOM. Esto se ve reflejado en sus resultados, donde muestran un constante

incremento de las TOM conforme aumenta la edad de las arboledas muestreadas. Sin embargo,

Adamsen & King (1993) reportaron un aumento del consumo de CH4 junto a la profundidad, que

es inverso a lo que sucede con el contenido de MO.

En relación al contenido de humedad del suelo, el sitio EU registró un valor promedio

total de 31% (levemente superior al de P) a lo largo de toda la columna de suelo estudiada.

Según el test no paramétrico Kruskas-Willis, los sitios no presentan diferencias estadísticamente

significativas (p>0,05) en cuanto a su contenido de humedad, considerando el conjunto de

fechas analizadas. Este similar contenido de agua promedio en el eucaliptal que en el pastizal

contrasta con numerosos reportes de patrones de agua en suelo entre pastizales y bosques, en

los que siempre en estos últimos el contenido de agua es menor que en los sistemas herbáceos

tanto por uso de agua de los árboles como por interceptación de las precipitaciones (Hütsch,

1998). Es posible que la alta densidad de raíces de las gramíneas en los primeros 10-20 cm de

suelo sea responsables de un alto consumo de agua en estos horizontes superficiales en el

pastizal, mientras que en el eucaliptal la mayor desecación se verifique por debajo de esta

profundidad.

Durante el mes de julio el suelo presentó valores de humedad de saturación o cercanos

a ellos, prácticamente en todo el perfil de suelo en ambos sitios, lo que puede deberse a que la

campaña se realizó el día posterior a un evento de lluvia importante. En general, los mayores

Page 53: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

47

valores de humedad se registraron en el primer estrato, siendo el máximo de 39 % en el mes de

mayo para el sitio P y de 43,09% en el mes de agosto para el sitio EU. Luego, en el caso del sitio

P, se observó una disminución marcada del %h entre el primer y segundo estrato, con poca

variación a lo largo del resto del perfil en casi todas las campañas con un valor promedio de 23%

a los 20 cm de profundidad, y consecuentemente el único estrato estadísticamente diferenciable

de los demás, según el test t, es el E1 (p<0,05) con la salvedad del E2 respecto del E4 (anexo II).

Distinto es el caso del sitio EU, que resultó ser más homogéneo en cuanto a su %h a lo largo del

perfil estudiado, en este caso (según el test de Wilcoxon), en general los estratos son

estadísticamente diferenciables, salvo el caso del E2 con respecto al E1 y al E3 (ver anexo II).

Estas escasas diferencias en el contenido de humedad con la profundidad indican que el suelo

del sitio tiene una buena capacidad de drenado y de evapotranspiración, impulsada fuertemente

por los eucaliptos. En mayo se registraron los valores más bajos para ambos sitios y en el mes

de julio el sitio EU registró su máxima de 50% en el E2. Un caso particular es el sitio P en julio,

que registró un porcentaje de humedad mayor en los últimos dos estratos respecto de los

primeros. Sin embargo, dado que el muestreo se realizó el día posterior a un evento de lluvia,

este resultado se encuentra dentro de las posibilidades esperables. Se observó a lo largo de los

muestreos una variación del contenido de humedad del suelo estadísticamente significativa en

el sitio P (p<0,05) y no estadísticamente significativa para el caso del sitio EU (p>0,05), Tabla 6.2.

De acuerdo a la siguiente tabla (6.3), y comparando las precipitaciones entre los meses

en los que se realizaron los muestreos, agosto fue el mes más lluvioso y mayo el mes con

menores precipitaciones.

Page 54: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

48

Mes Precipitación (mm)

Enero 98,7

Febrero 82,8

Marzo 87,7

Abril 249

Mayo 36,2*

Junio 86,7

Julio 62,3*

Agosto 98,4*

Septiembre 79,2

Octubre 62,7*

Noviembre 85*

Diciembre 99,9

Anual 928,8

*Mes muestreado Tabla 6.3: Precipitaciones mensuales y total anual en la estación experimental del INTA Balcarce en el año 2017.

Comparando las Tablas 6.2 y 6.3 es posible decir que en general, el contenido de

humedad de las muestras analizadas sigue el patrón impuesto por las lluvias mensuales. Por otro

lado, es posible encontrar variaciones en los porcentajes de humedad debido a eventos lluviosos

sucedidos uno o dos días antes de las campañas. Tal es el caso de los muestreos realizados en

los meses de julio y agosto.

Por otra parte, se evaluó el contenido de humedad de las muestras luego de la

incubación y se lo comparó con el inicial para determinar si, durante el intervalo de incubación

y medición (28 horas), este parámetro sufría alguna variación importante. Los resultados de este

análisis arrojaron que la diferencia de humedad entre las muestras fue en promedio de 3±3 %.

Esto permite afirmar que la pérdida de humedad de las muestras no es significativa durante el

ensayo. Por otra parte, es necesario aclarar que debido al carácter preliminar de este estudio y

al tiempo que los mismos demandarían, en el presente trabajo no se realizaron ensayos de

cultivo de suelo con humedad controlada. En relación con la TOM, el sitio EU no presentó

correlación significativa con la humedad a lo largo de todo el perfil (p>0,05). Se registraron casos

en que para un mismo %h (cercano del 50%) la TOM fue cercana a la media (campaña de julio,

E2) y en otros casos la TOM fue la mínima registrada (campaña de noviembre, E2). En cambio,

esto no ocurre en el sitio P, donde sí se determinó una correlación significativa (R2=0,41, p<0,05)

entre la TOM y la humedad del suelo: la máxima TOM (0,058±0,001 nmCH4 gS-1 h-1) se observó

para un %h de 24,8±03 % (campaña noviembre, E2) y la mínima (-0,018±0,007 nmCH4 gS-1 h-1) con

un %h de 33±2%. En general, se puede observar que las máximas TOM del sitio P se presentan

Page 55: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

49

principalmente para un rango de humedad promedio que se encuentra entre los 20 y 25 %. Por

su parte, Adamsen & King (1998) obtuvieron TOM mínimas en muestras con un %h del 50% y

máximas cuando %h era del 11%. Price et al. (2004), estimaron TOM máximas al 50% de la

capacidad de campo de sus muestras y agregan que las TOM caen prácticamente a cero cuando

las muestras se secan al aire.

De los parámetros que se contrastaron en este análisis con la TOM (pH, %MO y %h), el único

que muestra una correlación estadísticamente significativa es la humedad (m=-172, R=0,6,

p<0,00005), siendo la misma negativa, es decir, a menor humedad mayor TOM. En la literatura

se suelen hacer menciones a este parámetro, pero no siempre se lo presenta como uno de los

que tiene mayor correlación con las TOM. Sin embargo, Price et al. (2003) indican que la

humedad es la principal fuerza reguladora de la TOM. Zhiyong et al. (2013) observaron un

aumento del consumo de CH4 con la profundidad asociando esto al incremento del porcentaje

de humedad a lo largo de la columna de suelo. La humedad en la superficie del sitio de estudio

reportado en dicho trabajo era cercana al 10% y con el aumento de la profundidad, el %h se

acercó a valores más favorables para que las colonias de metanótrofas prosperen. Adamsen &

King (1998) también manifiestan una gran dependencia entre la TOM y este factor, agregando

que con él se podrían justificar variaciones de corto plazo en las TOM como respuesta a las

precipitaciones y en el largo plazo, variabilidades de estas tasas en conjunción con cambios en

los regímenes de lluvia a escala regional o global.

Page 56: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

50

7. Conclusiones

El desarrollo de este trabajo, en primer lugar, permitió poner a punto una técnica de

cámaras estáticas de incubación para estimar la tasa de oxidación de metano (TOM) en

laboratorio a partir de testigos de suelo extraídos de los primeros 20 cm de profundidad. Se

definió la masa mínima de suelo necesaria para el análisis (200 g) y el tiempo de muestreo luego

del periodo de incubación (4 horas). Esta metodología permitió evaluar la TOM en diferentes

estratos de suelo y durante distintas épocas del año, arrojando valores congruentes con los

reportados en la bibliografía para estos tipos de sistemas.

En segundo lugar, se determinaron las TOM en distintos estratos de suelo de dos sitios

de estudio contiguos que poseen similares características edafológicas pero diferentes usos: uno

es una plantación de clones de Eucalyptus globulus (EU) y el otro es un pastizal pampeano

naturalizado (P). De acuerdo a los antecedentes bibliográficos y a las mediciones de flujos de

metano en suelos realizados in situ por el grupo de trabajo, se esperaba una mayor TOM en el

sistema forestado. Sin embargo, en promedio, el sitio P presentó una TOM de 0,017±0,01

nmolCH4 gs-1 h-1, y el EU 0,015± 0,009 nmolCH4 gs

-1 h-1 a lo largo de todo el perfil, sin diferencias

estadísticamente significativas entre ellos, siendo tasas similares a las reportadas en la

bibliografía. Estos valores promedio indican una similitud notable entre los sitios de estudio,

atribuible probablemente a que poseen el mismo tipo de suelo de origen. Es importante resaltar

que la metodología empleada trabaja con muestras de suelo disturbadas (tamizadas), que

eliminan la heterogeneidad posible en los patrones de difusión de gases que puedan darse en

condiciones naturales de campo. De esta manera, se mide la TOM a concentración atmosférica

debida a la presencia de bacterias y bajo el contenido de agua del suelo, pH y contenido de

materia orgánica propios de las condiciones de campo, sin tomar en cuenta la densidad,

estructura y porosidad del suelo.

En cuanto a la profundidad de suelo donde se registró la mayor actividad biológica, en

ambos sitios se registró la máxima TOM media en el estrato 4, es decir, entre los 15 y 20 cm de

profundidad. Estos resultados son coincidentes con los perfiles de concentración de CH4

obtenidos: en general se observa en todos ellos una disminución de la concentración a lo largo

del perfil, con poca variación en los primeros centímetros, que puede estar asociada a procesos

difusivos del CH4 en el suelo. Asimismo, las mínimas TOM promedio se encontraron en ambos

sitios en el estrato más superficial (0-5 cm) con valores muy cercanos a cero; reportándose

algunos casos valores negativos indicando una neta emisión de CH4 en este estrato superficial,

coincidente también con lo hallado en la bibliografía. Luego, se presentó una fuerte variación en

Page 57: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

51

la concentración de CH4 alrededor de los 15 y 20 cm, lo que podría indicar que en esas zonas se

concentra mayormente la actividad bacteriana, tanto de las poblaciones de metanótrofas (que

oxidan metano) como las metanogénicas (productoras de metano).

Se encontró una correlación lineal negativa significativa entre las TOM y el %h, aunque

sólo en el sitio P. Las mayores TOM se registran con un valor de humedad que se encuentra

entre el 20 y 25 %. Con respecto al resto de los parámetros medidos, no se encontraron

correlaciones significativas, aunque debería aumentarse el número de muestras, sitios y

situaciones para poder ser conclusivo en este aspecto. Asimismo, se podrían incluir otras

variables de suelo, tales como el carbono orgánico total y el contenido de N, que son parámetros

que, según la bibliografía, regulan las TOM.

Los resultados muestran la necesidad de extender el estudio a forestaciones de otras

especies, edades dentro de una misma especie, en otros tipos de suelos y con otros usos de la

tierra (como agricultura), a fin de obtener conclusiones más amplias acerca del efecto del

cambio de uso de suelo sobre las tasas de oxidación de metano en ecosistemas templados del

hemisferio sur. Esto permitirá contar con información localmente recabada que permita

maximizar, mediante manejo, los procesos de secuestro de metano en los suelos. Este trabajo

brinda herramientas metodológicas en este sentido, así como también proporciona los primeros

valores de referencia y su variación temporal.

Page 58: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

52

8. Trabajo Futuro Se propone realizar ensayos con distintas concentraciones iniciales de CH4 (dado que el

método de inyección de cantidades conocidas de CH4 dentro de las cámaras de cultivo es otra

alternativa para estimar ex situ la actividad de las bacterias oxidantes del gas); y ajustar las TOM

estimadas con modelos cinéticos, como el de Michaelis-Menten. A su vez, se propone evaluar

las TOM teniendo bajo control variables como la humedad del suelo, temperatura y pH.

Por otra parte, se pueden determinar las tasas de emisión de CH4, incubándose las

muestras de suelo con acetileno (1,5% vol/vol) dado que es un inhibidor de la actividad

metanotrófica y realizar otros ensayos comparativos bajo atmósfera de N2 (anaeróbica).

Además, se propone incorporar distintas regiones ecológicas y climáticas con el objetivo

de contrastar diversas situaciones. Por ejemplo, se propone realizar una transecta que se

extienda desde el Delta del Paraná hasta el N.O. de la Patagonia. Así, desde un punto de vista

climático, los sitios de estudio se distribuirían en una amplia región templada desde condiciones

microclimáticas similares a un régimen sub-tropical como se da en el Delta del Paraná pasando

por uno templado sin estación seca (este de región pampeana), templado cálido con estación

seca en invierno (sur de Córdoba) y húmedo hasta el templado patagónico con estación seca en

verano. En todos los ambientes se podría trabajar en sistemas apareados de forestación o

bosque natural y el tipo de cobertura vegetal herbácea más común en la zona (pastizal o

agricultura). Todos estos estudios llevarían a determinar la magnitud del cambio en las TOM en

función del tipo de uso de suelo, y están propuestos en el marco de una beca doctoral de

CONICET con la que empezaré a trabajar el 1 de abril de este año.

Page 59: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

53

9. Agradecimientos A mis directoras, Dra. Ma. Eugenia Priano y Dra. Ma. Elena Fernández, quienes me

acompañaron y brindaron sus conocimientos durante todo el proceso de elaboración de este

trabajo, guiándome de forma amable y paciente.

Al grupo de Fisicoquímica Ambiental del IFAS-CIFICEN, por haberme abierto sus puertas

y permitirme hacer uso de sus equipos, siempre con buena predisposición y abiertos a compartir

tiempos y espacios de trabajo. En especial, quisiera resaltar el apoyo de la Lic. María De Bernardi,

por haberme brindado su ayuda y mucho de su valioso tiempo cuando lo necesité, razón por la

cual en lo personal la considero una segunda codirectora.

Al grupo de Ecología Forestal del AER Tandil-INTA, por haberme facilitado datos

meteorológicos de la estación de la EEA Balcarce-INTA, datos y trabajos de investigación

desarrollados en los sitios de estudio, así como fotografías de los mismos y una útil conversación

(en plena campaña) acerca de la historia de los sitios y el estado actual de los mismos.

A todos los docentes que formaron parte de mi educación de grado dado que cada uno

de ellos con sus enseñanzas académicas (y no académicas) me ayudó y guio para dar un paso y

avanzar hacia mi meta: mi título de licenciatura.

A la Asociación de Bomberos Voluntarios de Las Flores, a su comisión directiva; su Jefe,

Comandante de Cuerpo Marcelo Ferrai, jefatura y todo su cuerpo activo; por permitirme formar

parte de las filas durante todo el tiempo que duraron mis estudios de grado, aun pasando la

mayor parte del año en una ciudad lejana (Tandil). Sinceramente, tengo la esperanza de que en

el futuro, esta loable institución repita el gesto que ha tenido conmigo, permitiendo que otros

jóvenes bomberos y estudiantes tengan la posibilidad de llevar a cabo sus estudios sin dejar de

atender la vocación de servir a la comunidad.

A la Prof. Olga Mackac, por haberme dado su apoyo y compartir sus conocimientos

principalmente durante los primeros años de mis estudios y haberme transmitido su pasión por

las ciencias exactas y naturales.

Al Ballet de Danzas Argentinas de la UNICEN, a su directora y sus integrantes, por haber

sido parte importante de mi desarrollo como estudiante y un cable a tierra indispensable sin el

cual mis estudios habrían sido carentes de eta sana, constructiva y sanadora actividad que es la

danza.

Page 60: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

54

A mis compañeros y (en su mayoría) amigos que me ha dado la vida universitaria, por

ser compañía constante no sólo durante las horas de estudio, sino también durante las de

esparcimiento.

A mi gran familia: tíos, abuelos y primos, a los que siempre están y a los que por

cuestiones de la vida ya no. A mi papá, por haberme inculcado y contagiado su filosofía de

trabajo, en la que las cosas buenas sólo son alcanzables con trabajo duro y esfuerzo. Este

agradecimiento va especialmente dirigido a mi “metro cuadrado”, el nido de cinco personas (en

el que incluyo a mi abuela), lleno de fuerza y pujanza, “…no a favor de uno, sino para bien de

todos…”, donde siempre se encuentran buenas energías para recargar baterías y salir a pelear

el mundo.

Page 61: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

55

10. Bibliografía

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Page 64: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

58

11. Anexo I

Fig. 11.1: Variación de concentración de CH4 en función del tiempo para cada estrato de cada sitio. Las muestras corresponden a la campaña del 04 de julio del 2017. El sitio P está representado con puntos y el EU con triángulos. En cada estrato se representan las dos cámaras (muestra y duplicado en rojo y verde), y en azul el blanco. Además,

se indica en cada caso los resultados del ajuste lineal: el valor de la pendiente k y el R2.

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Fig. 11.2: Variación de concentración de CH4 en función del tiempo para cada estrato de cada sitio. Las muestras corresponden a la campaña del 28 de agosto del 2017. El sitio P está representado con puntos y el EU con triángulos. En cada estrato se representan las dos cámaras (muestra y duplicado en rojo y verde), y en azul el blanco. Además,

se indica en cada caso los resultados del ajuste lineal: el valor de la pendiente k y el R2.

Page 66: Estimación de las tasas de oxidación de metano en suelos

60

Fig. 11.3: Variación de concentración de CH4 en función del tiempo para cada estrato de cada sitio. Las muestras corresponden a la campaña del 10 de octubre del 2017. El sitio P está representado con puntos y el EU con

triángulos. En cada estrato se representan las dos cámaras (muestra y duplicado en rojo y verde), y en azul el blanco. Además, se indica en cada caso los resultados del ajuste lineal: el valor de la pendiente k y el R2.

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Fig. 11.4: Variación de concentración de CH4 en función del tiempo para cada estrato de cada sitio. Las muestras corresponden a la campaña del 11 de noviembre del 2017. El sitio P está representado con puntos y el EU con

triángulos. En cada estrato se representan las dos cámaras (muestra y duplicado en rojo y verde), y en azul el blanco. Además, se indica en cada caso los resultados del ajuste lineal: el valor de la pendiente k y el R2.

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12. Anexo II

Valores de p obtenidos de la prueba t para muestras pareadas

TOM

Sitio Estrato 2 3 4

Pastizal

1 0,01 0,07 0,023

2 0 0,69 0,76

3 0 0 0,04

Eucalipto

1 0,07 0,04 0,01

2 -- 0,46 0,98

3 -- -- 0,21

pH

Pastizal

1 0,004 0,16 0,39

2 -- 0,68 0,003

3 -- -- 0,005

Eucalipto

1 0,07 0,04 0,01

2 -- 0,46 0,98

3 -- -- 0,21

%MO

Pastizal

1 0,0001 0,004 0,006

2 -- 0,01 0,01

3 -- -- 0,1

Eucalipto

1 0,04 0,09 0,001

2 -- 0,46 0,6

3 -- -- 0,28

%h

Pastizal

1 0,007 0,001 0,001

2 -- 0,56 0,01

3 -- -- 0,08

Eucalipto

1 0,3 <0,007 <0,005

2 -- <0,1 <0,03

3 -- -- <0,007

Tabla 12.1: Resultados del test estadístico t para muestras pareadas realizado para los estratos con respecto a los parámetros de suelo y la TOM. Para el porcentaje de humedad del eucaliptal se utilizó el análisis de Wilcoxon.