Download Aumentando la eficiencia del riego a traves de

Colegio San Vicente de Paul
Chillán
Aumentando la
eficiencia del
riego a traves de
polimeros
INFORMACIÓN
1. Información Establecimiento Educacional
Nombre: Colegio San Vicente Paul Chillan
Comuna:
Región:
Dirección:
Teléfono:
Web: www.colegiosanvicente.cl
E-mail:
----2. Información Estudiante N°1 (máximo 2 participantes)
Nombres y apellidos: Francisca Jesús Villalobos Silva.
Rut:
Fecha nacimiento:
Curso:
Dirección particular:
Teléfono particular:
Teléfono celular:
E-Mail:
3. Información Estudiante N°2
Nombres y apellidos: Andrés Felipe Bustos Villarroel
Rut:
Fecha nacimiento:
Curso:
Dirección particular:
Teléfono particular:
Teléfono celular:
E-Mail:
4. Información Docente Guía.
Nombres y apellidos: Rosa Elena Ríos Araneda.
Rut:
Fecha de nacimiento:
Curso:
Dirección particular:
Teléfono particular:
Teléfono
E-Mail:
pág. 1
5. Información Asesor (a) Científico(a) Externo(a)
Nombres y apellidos: Jeannette Marisol Vera Araya
Rut:
Establecimiento educacional:
Dirección establecimiento educacional:
Teléfono particular:
Teléfono celular:
E-Mail:
Declaración asesoría otorgada: Bioquímico, Dr. En Biotecnología
AUMENTANDO LA EFICIENCIA DEL RIEGO A TRAVÉS DE POLÍMEROS.
RESUMEN DE LA INVESTIGACIÓN (4 LÍNEAS)
 Se pretende aumentar la retención del agua en la tierra de uso agrícola mediante polímeros
debido a que dentro de sus propiedades adoptan la forma de redes que creemos que podrían
funcionar como retenedor, dando como resultado un riego eficaz con una disminución del
desperdicio de agua.
RESUMEN EJECUTIVO (2 PÁGINAS MÁXIMO)
 Este proyecto de investigación consiste en la aplicación de un
sustrato, utilizando particularmente una fuente de polímeros
de azúcar. Los polímeros son grandes cadenas de moléculas
formadas por pequeñas unidades que se repiten llamadas
monómeros, estos debieran ser capaces de retener la
humedad debido a que las moléculas de agua quedan
atrapadas en las redes que forman estos polímeros, para así
aplicarlo a los cultivos agrícolas con el fin de que al regarlas,
los polímeros retengan el agua, y esta sea liberada de manera
regulada al suelo.
Monómeros en cadenas y en
conjunto se denominan polímeros.
 El beneficio de esta metodología es que gracias a la adición al suelo de un sustrato se
disminuye el requerimiento de agua logrando un ahorro considerable del agua destinada
para labores agrícolas.
 Las plantas se cultivarán en invernadero bajo condiciones de riego y temperatura controlada,
en bolsas de trasplante con tierra certificada y se utilizarán una especie de vegetal de
importancia agrícola en la Octava Región. Una vez que las plantas han alcanzado la mitad
de su ciclo de desarrollo, aproximadamente 10 cm de altura, a estas se les removerá la
mitad de la tierra y esta será reemplazada por una mezcla 1:1 de tierra con cada uno de los
sustratos en partes iguales, los sustratos que se analizarán serán:
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 Gelatina y Colapez: polímeros procesados, el colágeno presente en la gelatina u hojas de
colapez tiene la propiedad de retener líquido dentro de sus mallas para luego encapsularlo y
formar redes de sólidos.
 Sacarosa: (azúcar comercial) usamos la sacarosa como sustrato, a pesar de que no fuera un
polímero, sino una estructura más corta, un dímero, (compuesto por una molécula de
fructuosa y una de glucosa), debido a que creíamos que de igual manera podía retener agua.
 Algas (pardas) y Líquen: polímero natural, esta fueron utilizadas debido a que su obtención
es más fácil y son encontrados dentro de nuestro ambiente.
 Además un retenedor de agua comercial [como control]. Una vez reemplazada la primera
mitad de la tierra de las bolsas con cada una de las mezcla se procederá a disminuir
paulatinamente el riego de las plantas con el fin de observar cual tratamiento genera una
ventaja con respecto al control en el estrés hídrico de la planta.
 Se analizarán diferentes parámetros durante el transcurso del experimento en el suelo como
minerales presentes y humedad. En la planta se registrarán datos de altura, número de hojas.
Finalmente se compararán los resultados con un programa de estadística para concluir cuál
de estos tratamientos al suelo genera mejor tolerancia de las plantas al estrés hídrico.
.
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ÍNDICE
INFORMACIÓN ........................................................................................................................................... 1
AUMENTANDO LA EFICIENCIA DEL RIEGO A TRAVÉS DE POLÍMEROS. ...................... 2
Resumen de la investigación (4 líneas) ................................................................................................. 2
Resumen ejecutivo (2 páginas máximo) ............................................................................................... 2
ANTECEDENTES E INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 5
DESARROLLO ............................................................................................................................................. 5
Materiales utilizados ................................................................................................................................. 6
Metodología ................................................................................................................................................ 7
Resultados obenidos .................................................................................................................................. 7
Resultados altura (cm) .................................................................................................... 7
Resultados n° de hojas. ................................................................................................... 8
Resultados humedad ....................................................................................................... 8
Análisis de suelo .............................................................................................................. 9
DISCUSIÓN DE RESULTADOS………………………………………………
……………9
CONCLUSIÓN .............................................................................................................................................10
REFERENCIAS ............................................................................................ ¡Error! Marcador no definido.0
pág. 4
ANTECEDENTES E INTRODUCCIÓN
(Pertinencia de la bibliografía presentada. Reseña y secuencia de los hallazgos que llevaron al
planteamiento del problema que la investigación intenta resolver).
El agua es un recurso indispensable para nuestro planeta, para todo desarrollo socioeconómico
y para mantener saludables nuestros ecosistemas, la escasez de esta es un peligro que ya está
siendo vivenciado por todos los seres vivos y que afecta especialmente a nuestra economía y
calidad de vida. (Jury y Vaux, 2007).
El año 1995, sobre 3800 km3 de agua dulce fue retirada de la superficie de agua o de los
suministros de aguas subterraneas para el uso humano (Shiklomanov, 1997). En el futuro, una
tremenda cantidad de gente estará forzadas a vivir en lugares que necesitan comida y agua
potable, que no podrán conocer. (Jury y Vaux, 2007).
Históricamente, el desarrollo de proyectos de gran escala sobre el agua ha jugado un mayor
rol en la mitigación de la pobreza, ya que provee alimentación, protección de inundaciones y
sequías y ha expandido las oportunidades de empleo. (ONU-Agua, FAO. 2007). Una de las
áreas en donde esta escasez está repercutiendo en gran cantidad, es en la agricultura
(Rosegrant, Ringler, y Zhu, 2009).
Dentro de nuestro país, una gran porción del agua va destinado al sector agrícola, ya que es
una de lás actividades económicas más importantes y lo ha sido desde mucho tiempo. Por esto
hemos planteado buscar una mejora en la distribución de los recursos hídricos y poder reducir
su gasto, pero sin que el resultado de estas intervenciones mermen la calidad de los productos.
Desarrollamos la idea de mezclar ciertos polímeros en la tierra de los cultivos, ya que
creíamos es que en sus largas cadenas de monómeros, las moléculas de agua quedaran
atrapadas en estas, y así mantener la humedad en el suelo y permitir que las plantas
sobrevivan luego de restringirles el suministro del recurso hídrico.
Estos polímeros son conocidos como “hidrogeles”, los que han mostrado importantes mejoras
en diferentes tipos de suelos y de cultivos agrícolas.
Los hidrogeles son materiales poliméricos superabsorbentes, son sólidos granulares
caracterizados por tener estructura tridimensional entrecruzada de cadenas flexibles (Okay,
2000; Barón et al., 2005). En contacto con agua, esta se desplaza hacia el interior de la
partícula de hidrogel, dada la menor actividad de agua que allí se presenta; a medida que el
agua se difunde, la partícula incrementa su tamaño y las cadenas poliméricas se mueven para
acomodar las moléculas de agua, simultáneamente, la presencia de puntos de
entrecruzamiento evita que las cadenas en movimiento se separen y por tanto se disuelvan en
el agua. (Barón, Barrera, Boada y
Rodríguez, 2007).
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DESARROLLO
(Considerar criterios de evaluación y contenido anteriormente señalados)
Pregunta
¿Existe algún polímero que pueda retener el agua, y que al mezclarlo con la tierra de los
cultivos, sea posible reducir el gasto de agua empleada en la agricultura.
Hipótesis
Debido a la estructura molecular de los polímeros, estos tienen la capacidad de retener agua en
diferentes cantidades, por lo tanto, al mezclarlo con la tierra, es posible que disminuya la
cantidad de agua requerida para el riego de las plantas.
Objetivo General:

Evaluar y determinar un sustrato, que al ser mezclando con tierra genere una retención
de agua para disminuir la frecuencia de riego y el consumo de agua.
Objetivos Específicos:


Analizar la efectividad de cada uno de los sustratos en la tierra de las plantas como
retenedor de agua.
Analizar los efectos de crecimiento en la planta de los sustratos utilizados.
MATERIALES UTILIZADOS




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Almácigos de solanum lycopersicum (tomate).
Tierra Biológica Compost.
Bolsas para sembrar los almácigos.
Sustratos: Retenedor (comercial), gelatina en polvo, colapez, sacarosa,líquen y alga.
Sacarosa
Gelatina
Colapez
Alga (Alga parda)
Retenedor
Liquen (teloschistes
chrysophthalmus)
METODOLOGÍA
1) Se hicieron 10 muestras con cada sustrato, y 10 más como
control, la cual tenía solo Tierra Biológica Compost.
2) Se plantó un almácigo en cada bolsa.
3) Luego se procedió a preparar cada uno de los sustratos para
ser mezclado posteriormente con la tierra. Se utilizó la
misma cantidad de polímeroa en todas las mezclas. (Las
algas fueron cortadas en trozos pequeños y luego remojadas
y lavadas diariamente durante una semana, para reducir la
salinidad. El liquen fue obtenido de los árboles y los demás sustratos obtenidos en el
mercado.
4) Las bolsas con los almácigos se llenaron en una razón de 1:1, en donde la parte
inferior era solo tierra y la parte superior era la tierra mezclada con el sustrato.
5) Una vez crecidos los almácigos, se regaron 2 veces más y después se les privó del
suministro de agua. El periodo de recolección de resultados (altura y número de
hojas) se llevó a cabo durante un mes, partiendo desde el día en que se les suprimió el
riego, controlándolas 3 veces por semana.
RESULTADOS OBENIDOS
Resultados altura (cm): para llevar a cabo la medición de cada una de las plantas se utilizó
una regla y se midió desde donde afloraba la planta hasta el punto más alto.
Fig. No. 1
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Resultados n° de hojas: para obtener el número de hojas se procedió a contar las hojas de
cada planta que poseían su tallo independiente.
Fig. No. 2
Resultados humedad: para poder medir la humedad de la tierra y así determinar cuánta
agua fue retenida, se recogió una muestra de la tierra de cada sustrato y fue sometida a una
estufa durante ciertos periodos en 4 días a 60ºc debido que a esta temperatura no se altera los
componentes de la tierra. Se procedió a observar la disminución de la masa de la tierra hasta
que esta no disminuyo obteniendo los siguientes resultados:
Fig. No. 3
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ANÁLISIS DE SUELO
Control
Retenedor
Gelatina
Colapez
Sacarosa
Liquen
Alga
Materia
Orgánica (%)
26,93%
27,05%
23,12%
27,34%
37,74%
37,40
%
33,70%
Nitratos (NH3)
(mg/Kg)
1092,5
713,8
28
2450
127,5
685
997,5
Fósforo Olsen
(mg/Kg)
365,5
391,7
716,7
470,1
731,7
429
373
31,95
35,17
21,5
38,55
23,86
32,41
35,94
6,87
5,96
4,51
8,07
6,8
6,46
8,58
34,71
43,06
20,36
45,94
25,4
37,06
43,06
K
Intercambiable
(cmol/Kg)
Ca
Intercambiable
(cmol/Kg)
Na
Intercambiable
(cmol/Kg)
Tabla No. 1
DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En la Figura No. 1 podemos apreciar que las muestras que contenían liquen aumentaron más
su altura que las tratadas con tierra común y el retenedor comercial.
En la Figura No. 2 se muestra que a las plantas tratadas con liquen y algas (polímeros
naturales) les crecieron más hojas que a las muestras con tierra común y el retenedor
comercial.
En la Figura No. 3 se puede observar que las muestras con liquen y algas (polímeros
naturales) retuvieron más gramos de agua que el control y el retenedor comercial.
En la Tabla No. 1 al comparar los resultados de las muestras de los diferentes sustratos en los
análisis de suelo, podemos apreciar que los componentes de la tierra del control y la de los
polímeros naturales (liquen y algas, que fueron los que tuvieron una mayor efectividad)
tuvieron una menor diferencia en comparación con los otros sustratos.
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CONCLUSIÓN
Debido a los resultados del experimento, es posible concluir que los polímeros naturales
utilizados tienen la capacidad de retener agua y permitir que las plantas sobrevivan por más
tiempo luego de restringirles el suministro de esta.
Los polímeros naturales retienen el agua de mejor manera que los polímeros artificiales, ya
que las muestras con liquen y las algas presentaron una mejor respuesta a la ausencia de agua
que las muestras con colapez y la gelatina.
Gracias a estos resultados, se puede deducir que la retención de agua se produce por la
presencia de largas cadenas que los polímeros poseen, esto explica por qué la sacarosa no es
un buen retenedor, ya que es un dímero y tiene una red más corta que un polímero.
Los polímeros más eficientes en retener agua son los polímeros de azúcar (polímeros
naturales) y no los de proteínas (polímeros procesados).
REFERENCIAS
Barón A., Barrera I., Boada L. y Rodríguez G. “Evaluación de hidrogeles para aplicaciones
agroforestales”. Revista Ingeniería e Investigación vol. 27 No.3, Diciembre de 2007.
Combatir la escasez de agua. El desafío del Siglo XXI. ONU-Agua, FAO.
2007
Jury W. y Vaux H. (2007). “The Emerging Global Water Crisis: Managing Scarcity and
Conflict Between Water Users.”
Okay, O., Macroporous copolymer networks., Progress in Polymer Science, 25, 2000, pp.
711-779.
Rosegrant M., Ringler C. y Zhu T. (2009). “Water for
Agriculture: Maintaining Food Security under Growing Scarcity”
Shiklomanov, I. A. (1997). “Comprehensive Assessment of the Fresh
water Resources of the World.” World Meteorological Organization and Stockholm
Environment Institute, Stockholm,
Sweden.
pág. 10