Carbono en la biomasa de plantas cítricas

Balance de carbono

Las explotaciones agrícolas llevan asociadas una serie de emisiones de CO₂ del tipo directas es decir, aquellas que se generan en el proceso de cultivo como consecuencia del combustible de origen fósil utilizado en las labores agrícolas (fertilización, control de malezas y plagas, etc.), y del tipo indirectas, producidas debido al consumo de energía necesaria para la fabricación y mantenimiento de los equipos mecánicos agrícolas utilizados en todas las labores, la producción de semillas y plántulas y la fabricación de fertilizantes y fitosanitarios.

Una de las maneras de reducir el carbono atmosférico es a través de su secuestro. Peris Martínez (2015) considera necesario determinar el balance neto de CO₂ resultante de cotejar la cantidad fijada por la planta con las emisiones directas e indirectas producidas, lo que permite determinar el carácter emisor o sumidero de CO₂ de los diferentes cultivos y el papel que juega cada uno en la dinámica del carbono en los sistemas agroproductivos.

Carbono, biomasa y energía renovable

Según Schlegel et al. (2000) la determinación adecuada de la biomasa de un bosque natural o plantación forestal, permite determinar cantidades de carbono y otros elementos químicos existentes en cada uno de sus componentes vegetales como así también otros parámetros necesarios para su aprovechamiento energético (poder calorífico, contenido de cenizas y su fusibilidad, entre otros). La biomasa forestal normalmente es cuantificada en toneladas por hectárea de peso verde o seco. Es frecuente separarla en componentes, donde los más típicos corresponden a la masa del fuste, ramas, hojas, corteza, raíces, hojarasca y madera muerta. Esta información adquiere relevancia en la actualidad, como un medio para mitigar el cambio climático.

En Europa, existen diversos proyectos activos para el uso de residuos leñosos como fuentes de energía, provenientes de podas agrícolas y renovación de plantaciones de citrus, viñedos, olivares y otros frutales. Esta biomasa también puede ser utilizada como recurso para la obtención de distintos bioproductos. (García-Galindo et al., 2017).

Ensayos en el Noroeste argentino

A partir de un proyecto destinado a cuantificar la huella de carbono de los cítricos del NOA, impulsado por la Asociación Fitosanitaria del Noroeste Argentino (AFINOA), se realizaron diversos ensayos en plantas cítricas de renovación para determinar su composición vegetativa.

Adecuando metodologías propuestas en bibliografía (Iglesias et al., 2013; FAO; Carvajal et al., 2010) se realizaron extracciones (arranques) de plantas de limonero, naranja y pomelo para determinar principalmente su peso y composición vegetativa, incluyendo parámetros tales como humedad y composición elemental (C, H, O, N, S).

El proceso de extracción posibilitó analizar los diferentes órganos de la planta incluyendo el sistema radicular, inaccesible para la toma directa de muestras.

Procedimiento

El procedimiento descripto a continuación se realizó con plantas adultas correspondientes a limonero, naranja y pomelo, en etapa de renovación. El 1er ensayo de arranque se efectuó con plantas de limonero en una finca ubicada en el departamento Chicligasta, provincia de Tucumán, Argentina, durante el mes de mayo del año 2017. Este ensayo se repitió durante los meses de julio, octubre y noviembre del mismo año con la misma especie y en el mismo lote.

Según datos de la estación meteorológica de Pueblo Viejo (la más cercana al lugar del ensayo) la temperatura y humedad relativa para el año 2017 fueron poco variables.

El procedimiento de arranque llevado a cabo consistió en (1) selección de las plantas, (2) cosecha de frutos, (3) arranque del árbol y pesaje, (4) separación, clasificación y pesaje de materia vegetal y (5) preparación de muestras para su posterior análisis en laboratorios de la EEAOC.

1. Selección de plantas

Se seleccionaron 4 plantas adultas de un lote en producción, de 26 años de edad. La combinación varietal fue Lisboa Frost Nucelar sobre portainjerto Citrumelo y el marco de plantación de 8 m x 5 m. La elección se realizó en base a sanidad, vigor y producción, pero también se tuvo en cuenta la facilidad de acceso de la maquinaria necesaria para realizar la extracción.

2. Cosecha de frutos

Una vez seleccionadas las plantas, se realizó la cosecha de los frutos, registrándose la cantidad de fruta por árbol y el peso de la misma. Finalmente se seleccionaron frutos de tamaño, color y sanidad representativos para su posterior análisis en laboratorio.

3. Arranque del árbol y pesaje

El procedimiento de arranque se realizó empleando una pala cargadora frontal marca Caterpillar, modelo 938H, de 197 HP. Dadas las condiciones de humedad del suelo, no hubo necesidad de riego ni de retirar la capa superficial del mismo.

El procedimiento consistió en:

1. Elevar la pala mecánica a la altura del tronco, apoyar y empujar, aplicando una fuerza de elevación sobre el mismo. Esto permitió un mejor agarre del tractor al suelo.
2. Inclinar el árbol hacia adelante hasta que las raíces del lado de la máquina se separen ligeramente del suelo.
3. Retroceder el tractor y bajar la pala.
4. Introducir la pala por debajo de las raíces.

3. Empujar al mismo tiempo que se eleva la pala para separar las raíces del suelo.

Una vez derribado el árbol y empleando la misma pala mecánica, se elevó el mismo sujetándolo desde las raíces y se colocó en un carro arrastrado por un tractor para su transporte. La Figura 1 muestra la maniobra de la pala mecánica luego del arranque del árbol.

Posteriormente, se transportó el árbol hasta un área despejada de la finca próxima al sector de la balanza, con espacio suficiente para realizar las actividades de lavado de raíces, pesaje y fraccionamiento del árbol.

Con una máquina hidráulica de manguera, se procedió al lavado del sistema radicular para eliminar restos de suelo adherido y se realizó el pesaje del árbol completo empleando una báscula para camiones (Figura 2).

4. Separación, clasificación y pesaje de materia vegetal (raíces, tronco, ramas y hojas)

Se procedió a separar los distintos órganos de la planta en hojas, tronco, ramas y raíces. En primer lugar, se realizó un deshojado manual completo sobre una lona que se dispuso sobre una superficie de aproximadamente 20 m² para evitar la pérdida de hojas o que éstas se mezclen con otro tipo de biomasa existente en el suelo. Las hojas fueron recolectadas en bolsas tipo arpillera para su pesado inmediato in situ (Figura 3).

Simultáneamente, empleando herramientas tales como motosierra, tijerones y tijeras de podar, se seccionó en tronco, ramas y raíces. Los mismos se clasificaron según su diámetro (d) en: raíces finas (d < 2 cm) y gruesas (d > 2 cm), tronco (pie), tronco (copa), ramas primarias (10 cm < d < 15 cm aprox.), ramas secundarias (5 cm < d < 10 cm), ramas terciarias (1 cm < d < 5 cm) y ramas semileñosas (d < 1 cm) (Figura 4).

Posteriormente se registró el peso de todos los órganos por separado. Una vez finalizado el pesaje se tomaron muestras representativas de cada uno para continuar con su análisis posterior en los laboratorios de la EEAOC.

5. Preparación de las muestras

Las muestras de cada órgano vegetal se recogieron de manera aleatoria. Se etiquetaron bolsas de polietileno transparentes antes de iniciar el muestreo. A continuación, se describe como se trabajó con cada muestra para los posteriores análisis de laboratorio.

Frutos

La cosecha fue realizada por personal técnico de las empresas. Luego se transportó hasta el laboratorio de la EEAOC, donde se seleccionaron 40 unidades de cada planta para realizar análisis de contenido de jugo, cáscara, pulpa y semilla.

Raíces, tronco y ramas

Los órganos leñosos (raíces, tronco y ramas) fueron reducidos de tamaño mediante una chipeadora de uso semi-industrial para facilitar su transporte y manejo. El tamaño del chip se ajustó en aprox. 3 cm x 2 cm x 1 cm de espesor, según las características de la máquina empleada.

Las ramas semileñosas y raíces finas se picaron con tijeras de podar en trozos de 2 cm de largo, según indicaciones del laboratorio para su posterior análisis.

6. Acondicionamiento de las muestras

Todas las muestras, principalmente las hojas, fueron refrigeradas para evitar su pronta deshidratación.

• Protocolo de seguridad

En todos los casos se utilizaron elementos de protección personal (EPP): guantes (de cuero, descarne, goma, etc.), zapatos de seguridad, protección auditiva, lentes, mascarilla y ropa de trabajo.

• Acondicionamiento de muestras de naranja y pomelo

El procedimiento de arranque descripto para el limonero, se llevó a cabo con plantas de naranja (Valencia/Cleopatra) y pomelo (Río Red/Cleopatra), una de cada especie, en fincas de las provincias de Jujuy (Calilegua – Ledesma) y Salta (Colonia Santa Rosa – Orán) respectivamente. Dicha experiencia fue realizada por personal de las fincas apoyado por el procedimiento antes descripto para el limonero y con asesoramiento técnico de la EEAOC.

Al tratarse de muestras provenientes de otras provincias, se recomendó aplicar las siguientes acciones:

• Pulverizar la planta con insecticida (abamectina o piretroide) para su desinfección, 48 hs antes de la extracción y lavado de raíces.
• Posteriormente, fraccionar en órganos (frutas, hojas, ramas, tronco y raíces).
• Reducir de tamaño (si corresponde) y tomar muestras.
• Colocar la muestra previamente desinfectada en doble bolsa de plástico (tipo residuo) y luego en conservadora.
• Refrigerar.

Resultados

Como resultado de aplicar el procedimiento descripto anteriormente, se generó una planilla para relevar la información de campo. La misma fue utilizada por técnicos de fincas de otras provincias y se encuentra disponible en la Sección Ingeniería y Proyectos Agroindustriales de la EEAOC.

A continuación se exponen los resultados obtenidos in situ. El peso total fresco de cada planta cosechada estuvo comprendido entre 500 y 1500 kg, dependiendo del árbol frutal y su ubicación en el lote. En este sentido, las plantas ubicadas en las cabeceras de la fila, fueron más grandes que las del interior ya que disponen de más nutrientes, agua y luz solar. En la tabla 1 se muestra la ubicación de los árboles y sus características.

La Figura 5 muestra la composición vegetativa de los árboles frutales analizados, en base húmeda, sin considerar la fruta en su constitución. El limonero se compone de 14% de raíces, 6% de tronco, 70% de ramas y 10% de hojas. El árbol de naranja presenta 31% de raíces, 5% de tronco, 59% de ramas y 5% de hojas. La planta de pomelo está integrada por 18% de raíces, 5% de tronco, 72% de ramas y 5% de hojas.

Análisis en frutas de limonero

En la Tabla 2 se aprecian los resultados del contenido de jugo, cáscara, pulpa y semilla realizados en limones.

A partir de las muestras analizadas en laboratorio, se determinaron resultados preliminares del contenido de carbono en el material vegetativo de los árboles de limonero estudiados, que fue aproximadamente de 40% de carbono elemental medido en base seca por planta.

La figura 6 muestra la distribución de la cantidad de carbono por órgano, según la composición vegetativa descripta anteriormente.

Conclusión

Esta experiencia, sin antecedentes en el noroeste argentino, generó un procedimiento de arranque de árboles cítricos y permitió analizar los diferentes órganos de la planta, incluyendo el sistema radicular. A su vez, esto posibilita la evaluación estadística de algunos parámetros que resultan de interés para el cálculo del balance neto de CO₂ en las fincas.

Debido a los aspectos positivos de la metodología, la misma está siendo implementada en otros proyectos de investigación relacionados con la biomasa cítrica de la región. En este sentido, en Tucumán, el propio cultivo del limón genera grandes cantidades de biomasa residual a través de las actividades de poda y renovación de plantaciones. Dichos residuos agrícolas se queman a cielo abierto, pudiendo ser aprovechados mediante procesos termoquímicos, los que actualmente se están estudiando en la EEAOC.

Los trabajos futuros prevén la determinación y análisis de otros parámetros característicos: composición elemental (C, H, O, N), contenido de lignina, celulosa y hemicelulosa, contenido de metales, entre otros. Además, es posible estimar la biomasa y el contenido de carbono mediante ecuaciones alométricas a partir de variables predictivas de fácil medición (diámetro, altura); sin embargo, es necesario determinar estas relaciones por especie y para los diferentes ambientes de producción. Esto permitirá crear una base de datos, a partir de la cual se podrían generar diferentes estudios de investigación relacionados con la sustentabilidad y otras disciplinas (teledetección, agricultura de precisión, etc.) de la agroindustria de los cítricos.

Agradecimientos

Los autores agradecen la colaboración recibida de técnicos y pasantes de las secciones Fruticultura, Horticultura e Ingeniería y Proyectos Agroindustriales de la EEAOC, y al personal técnico de las empresas Citromax y Ledesma.

Bibliografía citada

Carvajal, M. 2010. Investigation into CO₂ absorption of the most representative agricultural crops of the region of Murcia. CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas), Madrid, Spain. [En línea] Disponible en: http://www.lessco2.es/pdfs/noticias/ponencia_cisc_ingles.pdf

FAO. Disponible en: http://www.fao.org/tempref/FI/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6708s/x6708s05.htm#73a (Consultado en julio de 2020).

Iglesias, D.; A. Quiñones; A. Font; B. Martínez Alcántara; A. Forner Giner; F. Legaz; E. Primo Millo. 2013. Carbon balance of citrus plantations in Eastern Spain. Agriculture. Ecosystems and Enviroment, 171,103-111.

García-Galindo, D., A. Rezeau, M. Karampinis y M. Kougioumtzis. 2017. Uso Energético de Biomasa de Podas Agrarias y Renovación de Plantaciones (PARP). Una práctica factible promocionado por el proyecto up_running. 1º monográfico del Proyecto uP_running. Disponible en www.up-running.eu