Effect of nano-carbon on water holding capacity in a sandy soil of the Loess plateau

Efecto de materiales nanocarbonados en la capacidad de retención de agua en suelos arenosos de la meseta de Loes

La poca capacidad de retención de agua en suelos arenosos es un factor determinante en la erosión del terreno y en el entorno ecológico de la meseta de Loes, en China. Debido a su capacidad de absorción y a su amplia superficie específica, se investigó el uso de materiales nanocarbonados hechos de cáscara de coco de forma que con la estabilización del suelo se pueda mejorar la retención de agua. Se realizaron experimentos con muestras tomadas en el área de estudio en las cuales se mezcló una capa de materiales nanocarbonados a una profundidad de 20 cms. Los análisis se realizaron a partir de cuatro parámetros establecidos por el contenido en peso de los materiales nanocarbonados (0 %, 0.1 %, 0.5 % y 1 %) y de cinco parámetros basados en el espesor de la mezcla de nanocarbonados con el suelo, que van de uno a cinco centímetros. Las distribuciones de infiltración acumulada y contenido de agua frente a material sólido se determinaron al añadir agua a las muestras de suelo. A través del método de centrifugación se obtuvieron las relaciones agua-suelo (SWCC, del inglés Soil Water Characteristic Curves). Los principales resultados muestran que el índice de infiltración y la infiltración acumulada aumenta con proporción directa a los contenidos nanocarbonados, al igual que crece el espesor de la capa mezclada del suelo con materiales nanocarbonados. Los contenidos de agua y suelo en la capa de suelo nanocarbonada se redujeron pronunciadamente. Los modelos de Brooks-Carey y van Genuchten describen las relaciones de agua-suelo en suelos arenosos irregulares con varios contenidos de nanocarbón. Tanto el contenido de saturación de agua (θs), como el contenido de agua residual (θr) y el parámetro empírico (α) aumentaron proporcionalmente con el contenido de nanocarbón, mientras que el índice de distribución de los poros (n) bajó. Los contenidos disponibles de agua y suelo se incrementaron eficientemente con el aumento de los contenidos nanocarbonados. 

INTRODUCCIÓN

La meseta de Loess, situada en el noroeste de China, es una zona agrícola clave para el país. Sin embargo, también es susceptible de sufrir algunas de las pérdidas de suelo y agua en la ladera más graves del mundo (Bo et al., 2011; Chen et al., 2007; Li et al., 2015; Mi et al., 2014). Por ello, numerosos estudios han investigado las pérdidas de suelo y agua en la ladera desde la Meseta (She et al., 2010; El-Jakee et al., 2016).