Lisímetro

Un lisímetro de campo (del griego λύσις (aflojamiento) y el sufijo -metro) es un recipiente cilíndrico lleno de tierra, que se puede utilizar para estudiar el transporte de agua y material a través del suelo. Este tipo de lisímetro puede estar equipado con diferentes sondas de medición a diferentes profundidades (por ejemplo, temperatura del suelo, tensiómetro para medir la tensión del agua). El suelo contenido en el lisímetro de campo puede recolectarse como un monolito (es decir, en una sola pieza) o reconstruirse a partir de las diferentes capas presentes en el sitio de muestreo. La mayoría de los lisímetros contienen una abertura en la parte inferior que permite recolectar y analizar el lixiviado a lo largo del tiempo.

Los lisímetros se pueden utilizar para medir la cantidad de evapotranspiración real que liberan las plantas (normalmente cultivos o árboles). Al registrar la cantidad de precipitación que recibe una zona y la cantidad que se pierde a través del suelo, se puede calcular la cantidad de agua que se pierde por evapotranspiración. Existen varios tipos de lisímetros, cada uno diseñado para fines específicos; la elección del lisímetro depende de los objetivos del proyecto, los parámetros que se van a medir y las condiciones ambientales que se investigan. Algunos tipos de lisímetros incluyen:

• Lysimeters pesados
  • Principio: Mide cambios en el peso del lysimeter para determinar el equilibrio del agua
  • Operación: El lysimeter se coloca en una escala y los cambios de peso se registran con el tiempo, permitiendo el cálculo de la evaporación, la transpiración y el drenaje
• Lysimeters de succión
  • Principio: Presión negativa utilizada (succión) para extraer agua del suelo para el análisis
  • Operación: Una taza porosa es sepultada en el suelo y se aplica un vacío para extraer agua del suelo circundante; se puede analizar el agua recolectada para nutrientes, contaminantes u otros parámetros
• Lysimeters de drenaje
  • Principio: Recoge agua que drena a través del perfil del suelo
  • Operación: Estos lysimeters tienen un sistema de recogida para captar agua que se trasladó a través del suelo; se analiza el agua recolectada para estudiar lixiviación y transporte de nutrientes
• Lysimeters de campo
  • Principio: Instalado directamente en el campo para simular la interacción natural del suelo-plant
  • Operación: El sistema imita las condiciones naturales, permitiendo que los investigadores estudien el impacto de varios factores en el movimiento del agua del suelo, el ciclismo de nutrientes y el crecimiento de las plantas; los linímetros de campo se pueden instalar con sistemas ponderados para determinar el equilibrio del agua
• Lysimeters Greenhouse
  • Principio: Similar a los linímetros de campo pero instalados en entornos de invernadero controlados
  • Operación: Se proporciona un entorno controlado para estudiar las interacciones entre el agua y el suelo, permitiendo a los investigadores manipular las condiciones ambientales y supervisar las respuestas del plan
• Límites de tensión cero
  • Principio: drenaje medido bajo cero condiciones de tensión
  • Operación: El sistema está diseñado para recoger agua del suelo sin la aplicación de la succión, permitiendo a los investigadores estudiar patrones de drenaje naturales
• Lysimeters capilares
  • Principio: Utiliza la acción capilar para recoger agua del suelo
  • Operación: Las fuerzas capilares arrastran el agua al lysimeter; este tipo de lysimeter se utiliza a menudo para estudiar el movimiento del agua en la zona de la vadosa (sobre la mesa de agua)
• Placa de presión Lysimeters
  • Principio: Características de retención de agua de suelo
  • Operación: La presión se aplica al suelo para extraer agua en diferentes entornos de tensión, lo que ayuda a determinar la capacidad del suelo para retener agua

La lista anterior no es exhaustiva; existen muchos tipos de lisímetros y muchas formas en las que se puede utilizar la lisimetría para comprender las relaciones entre el suelo y el agua intersticial.

En el resto de este artículo, el término "lisímetro" se refiere a un lisímetro de campo que se utiliza para comprender la interacción entre el suelo y las plantas.

Un lisímetro es más preciso cuando la vegetación crece en un tanque de tierra grande, lo que permite calcular fácilmente la entrada de lluvia y el agua perdida a través del suelo. La cantidad de agua perdida por evapotranspiración se puede calcular calculando la diferencia entre el peso antes y después de la entrada de lluvia.

En el caso de los cultivos agrícolas, un lisímetro puede representar bien las condiciones del campo, ya que el dispositivo se instala y se utiliza fuera del laboratorio. Un lisímetro de pesaje, por ejemplo, revela la cantidad de agua que utilizan los cultivos al pesar constantemente un gran bloque de tierra en un campo para detectar pérdidas de humedad del suelo (así como cualquier ganancia por precipitación). Un ejemplo de su uso es el desarrollo de nuevas variedades de manzanos xerófitos para adaptarse a los patrones climáticos cambiantes de reducción de las precipitaciones en las regiones tradicionales de cultivo de manzanas.

La Universidad de Arizona, Biosphere 2, construyó los lisímetros de pesaje más grandes del mundo utilizando una combinación de treinta celdas de carga de columna con capacidad de 220.000 y 333.000 lb (aproximadamente 100.000 y 150.000 kg) de Honeywell, Inc. como parte de su proyecto Observatorio de la Evolución del Paisaje.

Hasta la fecha, los sistemas de fenotipado de alto rendimiento basados en la fisiología (también conocidos como sistemas de fenotipado funcional de plantas), que, utilizados en combinación con mediciones del continuo suelo-planta-atmósfera (SPAC) y modelos de ajuste de las respuestas de las plantas a condiciones ambientales continuas y fluctuantes, deben investigarse más a fondo para que sirvan como una herramienta de fenotipado para comprender y caracterizar mejor la respuesta de las plantas al estrés. En estos sistemas (conocidos también como sistemas gravimétricos), las plantas se colocan en lisímetros de pesaje que miden los cambios en el peso de la maceta con una alta frecuencia. Luego, estos datos se combinan con mediciones de parámetros ambientales en el invernadero, incluida la radiación, la humedad y la temperatura, así como las condiciones del agua del suelo. A partir de datos previamente medidos, como el peso del suelo y el peso inicial de la planta, se puede extraer una gran cantidad de datos fenotípicos, incluidos datos sobre la conductancia estomática, las tasas de crecimiento, la transpiración y el contenido de agua del suelo, así como el comportamiento dinámico de las plantas, como el punto crítico ɵ, que es el contenido de agua del suelo en el que las plantas comienzan a responder al estrés reduciendo su conductancia estomática.

La Facultad de Agricultura de la Universidad Hebrea de Jerusalén posee uno de los sistemas de fenotipado funcional más avanzados, con más de 500 unidades analizadas simultáneamente.

Los lisímetros también se pueden utilizar para estudiar los patrones de degradación de sustancias en tipos específicos de suelos. Por ejemplo, los lisímetros se pueden llenar con material procedente de vías ferroviarias. Por ejemplo, en Wädenswil, Suiza, se utilizan 10 lisímetros para estudiar la degradación de herbicidas en el suelo de las vías del tren. Al llenar los lisímetros con material procedente de diferentes vías ferroviarias, los investigadores pueden crear condiciones que imitan las condiciones que se encuentran en estos entornos específicos.

En 1875, Edward Lewis Sturtevant, un botánico de Massachusetts, construyó el primer lisímetro de los Estados Unidos.

• Reth, Sascha; Perez-Priego, Oscar; Coners, Heinz; Nolz, Reinhard (2021). "Lysimeter". Manual de Mediciones Atmosféricas. Springer Handbooks. pp. 1569–1584. doi:10.1007/978-3-030-52171-4_58. ISBN 978-3-030-52170-7.