Evaluation of nitrate soil probes

La producción y utilización de los fertilizantes químicos de N han desempeñado un gran papel en el aumento del rendimiento de los cultivos y en la satisfacción de la demanda del crecimiento de la población. El nitrato (NO3 - ) es la forma común de nitrógeno absorbida por las plantas y la fuente más abundante de N en los suelos. Tiene una alta solubilidad en el agua y una baja retención por parte de las partículas del suelo, por lo que es propenso a la lixiviación y a contaminar gravemente los entornos biológicos y a perjudicar la salud de las personas. La normativa europea es cada vez más restrictiva por sus efectos secundarios, por lo que es de gran interés optimizar el abono nitrogenado aplicado. Existen pocos métodos para conocer la cantidad de nitrato en el suelo. El desarrollo de sensores iónicos selectivos permite conocer la dinámica del nitrato en el suelo en tiempo real, lo que puede ser muy útil para la gestión del nitrato. El objetivo de este estudio es analizar el rendimiento de tres sondas en las mismas condiciones. Las sondas comerciales utilizadas fueron JXCT, RIKA y Nutrisens. Se utilizaron tres sondas de cada modelo. Se analizó el rendimiento con respecto a la conductividad eléctrica (0-50 mS/cm), la concentración de nitrato en solución acuosa y en suelo arenoso (0-180 ppm NO3 - ) con diferentes contenidos de humedad volumétrica (0-35%). Para analizar el efecto de la conductividad eléctrica en las lecturas, se utilizaron soluciones de cloruro sódico. Los resultados mostraron que las sondas Nutrisens se ven ligeramente afectadas por la conductividad eléctrica porque el ion cloruro se confunde con el ion nitrato debido a las similitudes entre ambos iones. Las sondas RIKA y JXCT mostraron una alta variabilidad e inconsistencia con respecto a las lecturas, lo que hace que estas sondas sean muy sensibles. En la evaluación de la concentración de nitrato en solución líquida, todas las sondas demostraron ser altamente sensibles con un coeficiente de determinación superior a 0,95. En la evaluación de la concentración de nitratos a diferentes contenidos de humedad en suelos arenosos, se concluye que la sonda Nutrisens es la que mejor responde a las pruebas, mientras que RIKA y JXCT muestran muy poca sensibilidad en sus lecturas. La sonda Nutrisens está diseñada para medir la tendencia del nitrato y, por tanto, responde bien en todas las pruebas, mientras que las sondas RIKA y JXCT están diseñadas para medir la concentración exacta de nitrato y, por tanto, sólo responden bien en solución líquida. Este estudio ha permitido empezar a analizar el comportamiento de las sondas, pero sería de gran interés analizarlas en diferentes tipos de suelos ya que hemos empezado con un suelo arenoso que es el más homogéneo y menos complejo.

The production and utilization of the chemical N fertilizers have played a great role in increasing crop yield and meeting the demand of population growth. Nitrate (NO3 - ) is the common form of nitrogen absorbed by plants, and the most abundant source of N in soils. It has high solubility in water and low retention by soil particles so it is prone to leaching and seriously polluting biological environments and people health. European regulations are becoming more aware due to its secondary effects, so it is therefore of great interest to optimize the nitrogen fertilizer applied. There are few methods to know the amount of nitrate in the soil. The development of ion selective sensors provides knowledge of the dynamics of nitrate in the soil in real time which can be very useful for nitrate management. The objective of this study is to analyze the performance of three probes under the same conditions. The commercial probes used were JXCT, RIKA and Nutrisens. Three probes of each model were used. The performance was analyzed with respect to electrical conductivity (0-50 mS/cm), nitrate concentration in aqueous solution and in sandy soil (0-180 ppm NO3 - ) at different volumetric moisture contents (0-35%). To analyze the effect of electrical conductivity on the readings, sodium chloride solutions were used. The results showed that Nutrisens probes are slightly affected by electrical conductivity because the chloride ion is confused with the nitrate ion due to the similarities between the two ions. The RIKA and JXCT probes showed high variability and inconsistency with respect to the readings, making these probes highly sensitive. In the evaluation of nitrate concentration in liquid solution, all probes proved to be highly sensitive with a coefficient of determination above 0.95. In the evaluation of nitrate concentration at different moisture content in sandy soil, it is concluded that the Nutrisens probe is the one that best responds to the tests, while RIKA and JXCT show very little sensitivity in their readings. The Nutrisens probe is designed to measure the nitrate trend and therefore performs well in all tests, while the RIKA and JXCT probes are designed to measure the exact nitrate concentration and therefore only perform well in liquid solution. This study has allowed to start analyzing the behavior of the probes, but it would be of great interest to analyze them in different types of soils since we have started with a sandy soil which is the most homogeneous and less complex soil

Graduado o Graduada en Ingeniería Agroalimentaria y del Medio Rural por la Universidad Pública de Navarra

Nekazaritzako Elikagaien eta Landa Ingurunearen Ingeniaritzan graduatua Nafarroako Unibertsitate Publikoan