ES2649390T3 - Método y dispositivo para evaluar el nivel de actividad microbiana de suelo - Google Patents

Abstract

Un método para evaluar el nivel de actividad microbiana de un sustrato (9), preferentemente suelo, que comprende las siguientes etapas: a) preparar uno o más hilos (8) biodegradables; b) tensar dicho uno o más hilos (8) biodegradables con una tensión predefinida; c) introducir dicho uno o más hilos (8) biodegradables tensados por lo menos parcialmente en dicho sustrato (9); d) dejar dicho uno o más hilos (8) biodegradables tensados en dicho sustrato (9); y e) medir el tiempo transcurrido desde la introducción de dicho uno o más hilos (8) biodegradables tensados en dicho sustrato (9) hasta la rotura de dicho uno o más hilos (8) biodegradables tensados.

Description

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DESCRIPCION

Metodo y dispositivo para evaluar el nivel de actividad microbiana de suelo Antecedentes tecnicos de la invencion

Esta invencion se refiere a un metodo y un dispositivo para evaluar el nivel de actividad microbiana de un sustrato, por ejemplo, suelo cultivado, biomasa y otros entornos en los que hay una actividad enzimatica, basado en la biodegradacion de un material que permite la deteccion del mismo. Se describen varias aplicaciones del metodo y dispositivo. Un importante sector para su aplicacion es la agricultura.

Estado de la tecnica

Varios sectores de aplicacion necesitan respuestas a cuestiones con respecto al estado de actividad biologica de un sustrato. El suelo, por ejemplo, que es la principal interfase de la produccion agncola, constituye un entorno cuya funcionalidad esta mediada por la actividad de muchas especies microbianas. Esto determina la produccion de la sustancia organica y los nutrientes destinados al cultivo de plantas. Las actividades enzimaticas del suelo son importantes “sensores”, ya que proporcionan informacion del estado metabolico de la poblacion microbiana y las condiciones quimicoffsicas del suelo.

Es una necesidad del agricultor de conocer el grado de fertilidad de su tierra y evaluar si es necesario o no administrar, por ejemplo, fertilizantes nitrogenados y/o fosfatados. La posibilidad de ahorrar dinero durante dicho procedimiento, evitando las adiciones superfluas a las sustancias ya disponibles en el suelo, permitina no solo un beneficio economico para el agricultor sino tambien una ventaja general para el medio ambiente y el territorio, como se muestra por la severidad de los problemas relacionados con el exceso de nitratos de origen agncola en lechos acuosos y agua corriente y por las consecuentes medidas previstas por la ley.

Ademas de los cultivos actuales, el conocimiento del estatus del potencial productivo es requerido para la tierra en reposo para determinar los cambios y duraciones optimas para reiniciar el cultivo o evaluar la oportunidad de reconvertir tierras marginales para el cultivo.

Del mismo modo, el conocimiento del estado de maduracion y de la actividad de un sustrato se requiere incluso en el caso de la maduracion de estiercol o estiercol de ave de corral, del compostaje del residuos organicos, de biopilas de suelo dedicado a bioregeneracion, asf como en una serie de situaciones industriales cuyo fulcro es la actividad de consorcios microbianos en depositos o bioreactores. Entre ellos es posible mencionar barros activados, tratamiento de aguas residuales, sistemas de nitrificacion-desnitrificacion y la conversion de biomasas y residuos agroindustriales para la produccion de biogases y biocombustibles.

Los presentes metodos por medio de los cuales es posible cumplir las necesidades de los usuarios implicados (agricultores, gestores de plantas, agencias de proteccion medioambiental, legisladores) con respecto al conocimiento del estado microbiologico de suelos, medioambiente, bioreactores, etc. consisten en una serie de analisis quimicoffsicos que tienen una o mas de las siguientes desventajas: la necesidad de encargar a laboratorios especializados de la tarea; la necesidad de analizar muchos aspectos diversos (dosis de elementos, analisis quimicoffsicos, analisis microbiologicos); la dificultad de interpretar los resultados para los propositos de un diagnostico umvoco; los costes medio-altos de los analisis; los prolongados tiempos de espera dependiendo de la disponibilidad del servicio de analisis; la necesidad de tener que transportar el material fuera del sitio implicado hasta el sitio de analisis.

La tecnica conocida proporciona un metodo que analiza el grado de degradacion de muestras de una fibra textil (algodon) colocandolas en el suelo y retirandolas despues de un periodo de tiempo predefinido para medir su resistencia mecanica residual despues de la interaccion con los microorganismos. La fuerza necesaria para la rotura es un indicador de la actividad celulolftica del suelo. Segun el metodo, la muestra se transporta a centros de analisis. El uso de grandes tiras requiere periodos prolongados en el suelo y gran maquinaria tensiometrica para romperlas. El metodo no proporciona ninguna informacion con respecto a otras actividades enzimaticas, por ejemplo, actividades proteoltticas, o informacion sobre los contenidos de nitrogeno, fosforo, potasio etc. en el suelo.

Muchos autores han descrito dicho metodo conocido usado para analizar suelos, por ejemplo, los siguientes: Nachimuthu et al. en “Comparison of methods for measuring soil microbial activity using cotton strips and a respirometer”, Journal of Microbiological Methos, Elsevier, Amsterdam, NL, vol. 69, no.2, 13 April 2007, p. 322-329; Raymond L. Correll et al. en “Statistical analysis of reduction in tensile strength of cotton strips as a measure of soil microbial activity”, Journal of Microbiological Methods, vol. 31, no. 1-2, 1 December 1997, p. 9-17; P.M. Latter et al. en “The cotton strip assay for cellulose decomposition studies in soil: history of the assay and development” en “Cotton strip assay: an index of decomposition in soils, Grange-over-Sands, nErC/ITE, 7-10. (ITE Symposium, 24)”, 1 January 1988; y J.P. Obbard et al. en “The use of the cotton strip assay to assess cellulose decomposition in heavy metal-contaminated sewage sludge-amended soils”, Environmental Pollution, vol. 81, no. 2, 1 January 1993, p. 173178.

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Descripcion de la invencion

Es un objetivo de la presente invencion superar las desventajas descritas anteriormente y en particular proporcionar un metodo y un dispositivo capaz de facilitar la evaluacion de la actividad microbiana de un sustrato, en particular de un suelo, sin necesidad de transportar muestras a centros de analisis, usar instrumentos de medida complejos, soportar elevados costes y esperar mucho tiempo. Es un objetivo adicional de la invencion proporcionar un metodo y un dispositivo capaz de suministrar de una manera simple, sin necesidad de realizar muchos analisis diferentes, informacion global de la actividad microbiana del sustrato, incluyendo varias actividades enzimaticas y opcionalmente de obtener tambien informacion de la disponibilidad de elementos fertilizantes/nutrientes como nitrogeno, fosforo, potasio, etc. en el sustrato. Tambien es el objetivo de la invencion encontrar otros campos de aplicacion para el metodo y dispositivo de la invencion ademas de la aplicacion en el campo de la agricultura.

Los objetivos mencionados anteriormente y otros que se describiran con mayor detalle a continuacion se consiguen por un metodo para evaluar el nivel de actividad microbiana de un sustrato, preferentemente suelo, que comprende las siguientes etapas:

a) preparar uno o mas hilos biodegradables,

b) tensar el uno o mas hilos biodegradables con una tension predefinida;

c) introducir por lo menos parcialmente el uno o mas hilos biodegradables tensados en el sustrato;

d) dejar el uno o mas hilos biodegradables tensados en el sustrato; y

e) medir el tiempo transcurrido desde la introduccion del uno o mas hilos biodegradables tensados en el sustrato hasta la rotura del uno o mas hilos biodegradables tensados.

Los ensayos realizados han mostrado que en los hilos recuperados despues de que fueran introducidos en el sustrato es posible registrar una variacion precisa de la resistencia a la tension de rotura dinamometrica comparado con los hilos originales no introducidos en el sustrato, y que este parametro esta muy relacionado con los niveles de actividad microbiana de los entornos que se analizan. La actividad microbiana/enzimatica se determina por la presencia de sustancia organica y la disponibilidad de nutrientes en el sustrato que se examina. El nivel de actividad microbiana es un indicador del estado de maduracion y/o fertilidad del suelo u otro sustrato.

El termino “hilo” quiere decir un cuerpo alargado cuya dimension longitudinal (longitud) excede de sus dimensiones transversales (anchura o grosor). Correspondientemente, el termino “hilo” comprende tambien fibras, y un hilo puede estar compuesto de una pluralidad de fibras o de una sola fibra. El termino “hilo” incluye filamentos unicos, filamentos multiples, mechones de fibra, tiras o bandas de fibras cortadas en otras formas, rotas en pequenos trozos o discontinuas o similares, con secciones transversales regulares o irregulares y apropiados para ser sometidos a una dada tension de traccion. El termino “fibras” aqu comprende tambien combinaciones de las estructuras mencionadas anteriormente.

El termino “biodegradable” quiere decir que el hilo/hilos es/son por lo menos parcialmente biodegradable(s). En otras palabras, es suficiente que el grado de biodegradabilidad, queriendo decir la capacidad del hilo para ser descompuesto por una flora microbiana, cuya presencia se debe determinar adoptando el metodo segun la invencion, sea tal que una actividad microbiana dada en el sustrato en cuestion puede provocar la rotura del hilo/hilos que se esta(n) tensando en un cierto periodo de tiempo. Preferentemente, este periodo de tiempo no debe exceder de 1-2 semanas.

En el caso en el que el sustrato sea suelo, los hilos apropiados podnan ser, por ejemplo, hilos compostables. Se pueden considerar apropiados todos los materiales que son suficientemente biodegradables y capaces de soportar una cierta tension. Se pueden tomar en consideracion materiales de origen natural pero tambien materiales artificiales, como fibras polimericas. Los materiales naturales se dividen en materiales de origen animal, generalmente hechos de protemas, y materiales de origen vegetal, generalmente hechos de celulosa y basados en almidon.

Segun una realizacion diferente preferida de la invencion, los hilos biodegradables son de origen proteinaceo o vegetal, preferentemente algodon o seda. El grado de descomposicion de los hilos suministra informacion de la actividad proteolftica o celulolftica del sustrato. La eleccion del material, entre otras cosas, esta tambien determinada por la velocidad con la que los microorganismos o las enzimas son capaces de descomponer el hilo para provocar la rotura del mismo. Idealmente, los hilos, su tension y sus tamanos se seleccionan de tal modo que la rotura de los hilos tiene lugar en unos pocos dfas, maximo en 1-2 semanas.

Comparado con el estado de la tecnica, el metodo de la invencion no mide la fuerza de traccion necesaria para romper el hilo despues de un periodo de tiempo dado sino el tiempo que pasa hasta la rotura del hilo sometido a una tension de traccion dada, lo que simplifica considerablemente la tecnica de medida. La estancia del hilo en el suelo permite que los microorganismos/enzimas descompongan el material biodegradable con la consecuencia de que despues de la descomposicion de una dada cantidad de material el hilo no puede soportar mas la tension y se

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rompe. Los hilos de coser de algodon o seda disponibles en el mercado han mostrado ser particularmente apropiados para el proposito deseado. Este metodo, segun el cual los hilos se depositan en el suelo (o se sumergen, en el caso de sustratos mas ftquidos como barros) se ha desarrollado para medir la capacidad de degradacion del complejo de microorganismos presente en suelos y sustratos. Preferentemente, por lo menos dos del uno o mas hilos biodegradables estan hechos de diferentes materiales para recoger informacion de diferentes actividades microbianas.

Ventajosamente, los hilos son de origen vegetal (por ejemplo, celulosico, como algodon) o de origen animal (por ejemplo, proteinaceo, como seda). El hilo de origen vegetal es susceptible de accion celulolftica aunque el hilo de origen animal es un indicador de actividad proteolftica. Se debilitan gradualmente por la actividad progresiva de los microorganismos o enzimas libres con los que estan en contacto. En la aplicacion del metodo, combinar hilos de diferentes materiales quiere decir obtener, del tiempo necesario para romperlos, informacion de la actividad proteolftica y la actividad celulolftica del suelo. Otros tipos de hilo se pueden tomar en consideracion, como por ejemplo, lino, viscosa, lana (que ha mostrado que se degrada lentamente), etc.

En una realizacion ventajosa del metodo de la invencion, para por lo menos uno del uno o mas hilos biodegradables hay por lo menos un hilo biodegradable adicional del mismo material con la adicion de por lo menos una sustancia fertilizante y la falta o exceso de la sustancia fertilizante en el sustrato se determina por la comparacion del tiempo de rotura de estos dos hilos. Esta realizacion diferente del metodo es particularmente interesante en el campo de la agricultura y hace posible determinar si la fertilidad del suelo en cuestion se puede incrementar adicionalmente.

Ademas de las fibras individuales descritas anteriormente, de este modo se anaden y colocan en el sustrato otras versiones, a las que se anaden previamente fuentes de elementos fertilizantes, como por ejemplo, nitrogeno mineral o fosfato de potasio. En este contexto es posible tomar en consideracion diferentes combinaciones de hilos, que contiene cada una un elemento fertilizante, o de hilos que tienen varios elementos fertilizantes. Son de particular interes las sustancias fertilizantes seleccionadas del grupo constituido por fuentes minerales de nitrogeno, fosforo, potasio, calcio, magnesio, azufre y otros meso- y micro-elementos. Estos elementos se pueden encontrar en sales minerales como Ca(H2PO4)2, CaSO4, CaNaPO4.CaSiO4, (NH4)2HPO4, NH4NO3, (NH4)2sO4, KNO3 y otras conocidas por los expertos en el campo.

En los sectores de agricultura y jardinena, los mesoelementos se consideran elementos secundarios en base a la respuesta de la planta a adiciones espedficas hechas por medio de fertilizacion. Los mesoelementos incluyen, por ejemplo, calcio, magnesio, azufre, cloro y en algunos casos tambien se considera al sodio. Los macroelementos, en cambio, son los principales elementos para la fertilidad, en particular nitrogeno, fosforo y potasio. Los microelementos, en cambio, actuan en cantidades muy limitadas pero llevan a cabo un papel fundamental, dado que son parte de los componentes de enzimas. Incluyen, por ejemplo, boro, manganeso, cobre, cinc, molibdeno, cobalto, hierro y a veces se mencionan tambien cloro, silicio y mquel como pertenecientes a este grupo.

En el caso mas simple, el enriquecimiento con nitrogeno tiene lugar mediante la inmersion de los hilos en una disolucion de NH4NO3. Preferentemente, la concentracion de la disolucion es de aproximadamente 3 g/l. Preferentemente, el tiempo de inmersion es aproximadamente de 15 minutos.

Con buenos resultados, el enriquecimiento con fosforo requiere, en cambio, la inmersion en una disolucion de Na2HPO4 y KH2PO4. Una concentracion apropiada es aproximadamente 6 g/l de Na2HPO4 y 3 g/l de KH2PO4. Ventajosamente, los hilos se secan al aire libre.

En los casos en los que el debilitamiento de la resistencia a la rotura del hilo pretratado con un elemento particular es incluso mayor que en el hilo no pretratado, dicha diferencia indica en que medida la fertilizacion con el elemento respectivo puede ser beneficiosa para el suelo en cuestion. De este modo, es facil obtener informacion a pedido en relacion con este elemento espedfico ensayado.

Las diferencias de hecho indican si, y en que medida, en los suelos en cuestion, los microorganismos activos en la mineralizacion de la sustancia organica estan limitados por este elemento, por ejemplo nitrogeno o fosforo.

En condiciones de exceso de nutrientes en el suelo, el pretratamiento con un elemento dado ha mostrado ser apropiado para indicar el resultado, incluso si es negativo, que causa degradaciones menores en comparacion con las fibras a las que no se ha anadido este elemento.

Esto es particularmente evidente en el caso del nitrogeno.

En otras palabras, el agricultor puede comprender de manera autonoma, usando el metodo propuesto con varios hilos, si su suelo necesita la adicion de ciertos elementos, como fosforo o nitrogeno, o no.

El metodo ha sido validado por varios miles de medidas hechas en suelos y contextos con fertilidad y productividad conocidas y las correlaciones con los parametros requeridos eran altamente significativas.

Para expresar el resultado, el valor de resistencia de los hilos colocados en el suelo se compara con el valor de resistencia promedio de los hilos nativos correspondientes que no se colocaron en el suelo y se expresa como

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porcentaje de resistencia con la siguiente formula: (gramos de peso aplicado necesario para romper la fibra colocada bajo tierra / gramos de peso aplicado necesarios para romper la fibra nativa) x 100. Los datos obtenidos se han convertido de porcentaje de resistencia residual a porcentaje de degradacion ocurrida, restando el valor resultante de 100.

La correlacion de los valores determinados de esta manera con ciertas concentraciones de bacterias, microhongos, algas, protozoos, enzimas o elementos fertilizantes en el sustrato se realiza por medio de una "configuracion" con sustratos cuyos parametros quimicoffsicos y microbiologicos, como por ejemplo informacion sobre el tipo de suelo, la concentracion de elementos nutrientes/fertilizantes, la cuantificacion de la poblacion microbiana, los valores con respecto a la actividad enzimatica, etc. son conocidos.

Obviamente, es posible transferir esta parte del metodo (colocar hilos subterraneos de diferentes materiales y/o hilos del mismo material, pretratados y no pretratados) tambien al metodo de la tecnica conocida, a continuacion al metodo para medir la fuerza necesaria para romper los hilos despues de un penodo dado de permanencia en el suelo.

La invencion consigue de este modo el objetivo de proporcionar un metodo para la evaluacion comparativa del nivel de actividad microbiana y/o del estado de fertilidad de los suelos o de la aptitud para la degradacion de lodos y aguas residuales que contienen comunidades biologicamente activas, como una funcion de la actividad mineralizante microbiana de la sustancia organica en hilos de muestra biodegradables (por ejemplo, algodon, seda), colocados en el suelo o sumergidos, tanto en forma simple como con la adicion de elementos fertilizantes o nutrientes (por ejemplo, nitrogeno, fosforo y potasio), por la medida de la variacion de la resistencia a la rotura despues de un penodo apropiado de permanencia en el suelo o en el sustrato que se analiza.

El metodo segun la invencion tambien hace posible, por ejemplo, controlar la recuperacion de suelos que se han contaminado despues de fitoextracciones o contaminacion en general. El metodo permite que diferentes actividades sean determinadas simultaneamente.

Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un dispositivo para medir el nivel de actividad microbiana de un sustrato, que comprende uno o mas hilos biodegradables y para cada hilo biodegradable un primer elemento de fijacion apropiado para fijar un extremo del hilo biodegradable y un segundo elemento de fijacion apropiado para fijar el otro extremo del hilo biodegradable, entre los cuales cada hilo biodegradable se puede atar independientemente con una tension predefinida. Obviamente, por lo menos el primer elemento de fijacion puede ser comun a dos o mas hilos, y de la misma manera cada hilo puede tener de vez en cuando un unico primer elemento de fijacion. Este dispositivo es apropiado para implementar dicho metodo. Para los terminos "hilo" y "biodegradable" se aplican las definiciones proporcionadas anteriormente.

El dispositivo segun la invencion es preferentemente un dispositivo de medida para el suelo.

Segun una realizacion diferente preferida de la invencion, para por lo menos un hilo biodegradable hay por lo menos otro hilo biodegradable hecho de un material identico provisto de por lo menos una sustancia fertilizante y/o hay por lo menos dos hilos biodegradables hechos de diferentes materiales. Las variantes y combinaciones respectivas se han descrito anteriormente con respecto al metodo segun la invencion. Al colocar en el suelo un unico dispositivo, es posible introducir en el suelo varias combinaciones de fibras multiples, integradas en una sola sonda.

En la forma mas simple, hay un primer y un segundo elemento de fijacion para cada hilo biodegradable presente.

Es posible considerar la produccion de la tension predefinida en el hilo estableciendo de antemano una distancia determinada entre los dos elementos de fijacion, pero ventajosamente el dispositivo tambien comprende un elemento tensor apropiado para ejercer una fuerza de traccion dada sobre el hilo biodegradable para obtener la tension predefinida en el hilo. Tal elemento tensor puede ser, por ejemplo, un resorte. Idealmente, los hilos son sometidos, por medio de estos medios tensores, a una fuerza de traccion igual al 50% de la fuerza de traccion necesaria para romper los mismos filamentos cuando son nuevos. En este sentido, el mercado ofrece resortes establecidos con fuerzas elasticas predefinidas apropiadas para ejercer fuerzas de traccion espedficas sobre el hilo. Preferentemente, los medios tensores controlan la distancia entre el primer y el segundo elemento de fijacion. El dispositivo segun la invencion tambien comprende, para cada hilo biodegradable, un indicador apropiado para senalar la rotura del mismo hilo. La presencia de un indicador evita la necesidad de extraer el dispositivo del sustrato a intervalos determinados para controlar las condiciones del hilo y hace posible dejar el instrumento in situ en el suelo y registrar el tiempo necesario para que el indicador se active tras la rotura del hilo espedfico, una vez que su resistencia ha bajado, por ejemplo, a la mitad de la resistencia de la fibra nativa.

Segun una realizacion diferente ventajosa de la invencion, el segundo elemento de fijacion se puede mover con respecto al primer elemento de fijacion y el elemento tensor es un resorte que ejerce su fuerza de traccion sobre el segundo elemento de fijacion de modo que un hilo biodegradable tensado entre los dos elementos de fijacion carga el resorte que, en caso de rotura del hilo, aleja el segundo elemento de fijacion del primer elemento de fijacion que vuelve a su posicion descargado. Dos casos principales se pueden tomar en consideracion. En el primer caso, el resorte, cuando se tensa el hilo, se extiende desde su configuracion de reposo descargado, mientras que en el segundo caso el resorte se comprime cuando se tensa el hilo. Una vez que el hilo se ha roto, el resorte,

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respectivamente, se contrae o se expande, volviendo a su configuracion descargado.

Preferentemente, el indicador es parte integral del segundo elemento de fijacion y, de este modo, se mueve con el, y en consecuencia su posicion es apropiada para senalar la rotura del hilo, si esto ocurre. Dado que es el resorte el que ejerce la fuerza de traccion sobre el segundo elemento de fijacion y este elemento de fijacion es movil, la posicion del segundo elemento de fijacion esta determinada por la condicion extendida o comprimida del resorte que a su vez esta determinada por si el hilo esta tensado o no. Un indicador directamente conectado al segundo elemento de fijacion es capaz de indicar, como indicador de posicion, la posicion del segundo elemento de fijacion y, por lo tanto, indirectamente, el estado del hilo, que aun puede estar tensado o puede haberse roto. El concepto de construccion incluye, en el caso mas simple, la posibilidad de una supervision visual directa del indicador que para este proposito, con buenos resultados, se debe colocar en una porcion del dispositivo que no este colocada en el suelo.

Preferentemente, el indicador se mueve de una posicion a otra y de este modo entra en contacto con un detector que muestra el estado del hilo en una pantalla o de forma remota; este principio tambien se puede cambiar con ajustes simples, obteniendo una variante capaz de proporcionar el estado detectado por medio de la transmision inalambrica de datos a un software apropiado. De esta forma, el instrumento es capaz de devolver automaticamente la informacion que es util para las decisiones de gestion del usuario, tales como: si existe o no la necesidad de fertilizacion de la tierra y la entidad de la misma en los suelos cultivados; calidad, potencial y vocacion de suelo no cultivado y arbolado; idoneidad del suelo para el re-cultivo despues de dejarlo en barbecho o como reserva; el grado de maduracion/actividad de montones de estiercol, masas de compostaje, biopilas para recuperacion de tierras, sedimentos resultantes de contextos tanto naturales como artificiales, lodos y sistemas para tratar biomasas y aguas residuales, y biorreactores en la cadena de produccion de energfa, etc. Esta informacion se puede suministrar a partir de la combinacion correspondiente de diferentes hilos, como se describe anteriormente.

Ventajosamente, entre los dos puntos de fijacion del hilo hay una grna del hilo apropiada para inclinar ligeramente el hilo con respecto al eje principal del instrumento, que define preferentemente una inclinacion de alrededor de 3° si el hilo esta aproximadamente a 15 cm bajo tierra. En una posible realizacion diferente, la grna del hilo tiene forma de disco y esta provista de rebajes dispuestos radialmente, en la que estos rebajes pueden ser rendijas o ranuras simples en un disco en forma de estrella. Segun una realizacion ventajosa del dispositivo, la estructura base de dicho dispositivo es una barra que para cada hilo biodegradable esta provista en su parte inferior de dicho primer elemento de fijacion y, axialmente separado de este primer elemento de fijacion, de un alojamiento de elemento de separacion para cada hilo, en una configuracion que se mueve axialmente, una varilla cuyo primer extremo, que esta en el lado del elemento de separacion orientado hacia el primer elemento de fijacion, esta provista de dicho segundo elemento de fijacion y a lo largo de cuya longitud, en el otro lado de elemento de separacion, hay un espaciador que es parte integral de dicha varilla, y en el que dicho resorte esta insertado coaxialmente en dicha varilla para estar contenido entre dicho espaciador y dicho elemento de separacion, de tal manera que fijando dicho hilo entre dicho primer y dicho segundo elemento de fijacion, el hilo se tensa y el resorte se comprime entre el espaciador y el elemento de separacion, y en caso de rotura del hilo el resorte se extiende, moviendo de este modo la varilla cuyo segundo extremo es dicho indicador que al moverse junto con la varilla senala la rotura del hilo por medio de su nueva posicion.

Las dimensiones del dispositivo segun la invencion son variables y dependen tambien del sustrato a analizar. El dispositivo para la aplicacion en jarrones, por ejemplo para plantas ornamentales, sera mas pequeno que la version para uso en campos, vinedos, huertos, jardines ornamentales o ambientes naturales. La longitud de la porcion de hilo en contacto con el suelo se selecciona segun la extension de la actividad microbiana en profundidad del sustrato. La densidad de los instrumentos, es decir, el numero de instrumentos para una superficie espedfica que se analiza, depende de la homogeneidad del sustrato, que generalmente es mas alta en el caso de las llanuras que en el caso de las colinas. De manera indicativa, en una llanura, un promedio de seis puntos de monitoreo por hectarea de terreno puede ser suficiente. El diametro del hilo se optimiza en base al tiempo de permanencia deseado en el suelo.

Ventajosamente, el dispositivo tambien se puede equipar con analizadores seleccionados entre analizadores de gas, temperatura y humedad con el fin de completar la informacion recogida.

Un aspecto adicional se refiere a un kit que comprende uno o mas hilos biodegradables, asf como

a) hilos biodegradables pretratados con disoluciones de sales minerales que contienen por lo menos una fuente mineral seleccionada entre las fuentes de nitrogeno, fosforo, potasio, calcio, magnesio, azufre, otros meso- y micro- elementos; y/o

b) disoluciones de sales minerales que contienen por lo menos una fuente mineral seleccionada entre fuentes de nitrogeno, fosforo, potasio, calcio, magnesio, azufre, otros meso- y micro-elementos, en los que los extremos de los hilos estan provistos de medios de fijacion, en particular esferulas, ojales, ganchos, y estan provistos opcionalmente de una marca distintiva. Estos medios de fijacion se seleccionan ventajosamente de modo que sean apropiados para ser fijados con elementos de fijacion presentes en un dispositivo de medida segun la invencion. Tal kit sirve para reemplazar facilmente los hilos rotos con hilos que pueden servir para las medidas que se van a llevar a cabo.

Para los terminos "hilo" y "biodegradable" se aplican las definiciones proporcionadas anteriormente. Una marca distintiva puede ser una esferula coloreada.

Las ventajas ofrecidas por el metodo y el instrumento propuestos en comparacion con la tecnologfa existente son evidentes, ya que ofrecen al usuario: la oportunidad de usar el instrumento en su tierra, en su fabrica, planta o jardm 5 o jarron; la posibilidad de hacer el diagnostico por sf mismo comparando los tiempos determinados para la rotura con tiempos conocidos para sustratos con calidades conocidas (por ejemplo, enumerados en tablas de interpretacion apropiadas); la oportunidad de obtener respuestas en tiempo real o en cualquier caso muy brevemente; y la oportunidad de usar un instrumento que tiene un precio bajo y se puede reutilizar indefinidamente reemplazando solo las fibras cambiables. La determinacion de las propiedades del sustrato puede permitir a los usuarios tomar 10 decisiones directas y oportunas sobre la posibilidad de agregar fertilizantes solo cuando sea realmente necesario y usar el tipo de fertilizante mas apropiado, realizando asf una "fertilizacion de precision", y considerando la oportunidad de usar materiales que han alcanzado la maduracion (compost, estiercol) en lugar de esperar periodos innecesarios o incluso excesivos con respecto a la funcionalidad del producto. Estas opciones permiten al usuario ahorrar cantidades considerables de dinero y reducir el desperdicio y la difusion de cantidades excesivas de 15 fertilizantes en el medio ambiente, ademas de reducir los tiempos de espera para las intervenciones y la comercializacion/distribucion de los productos. Usando el metodo y el dispositivo segun la invencion, ya no es necesario recuperar los hilos y medir su lfmite de rotura residual en un banco dinamometrico, ya que el dispositivo puede funcionar automaticamente y solo se necesita la medida del tiempo de exposicion a microorganismos necesario para romper los hilos. De esta manera, el monitoreo de la actividad microbiana (mineralizante) y/o de la 20 fertilidad del suelo, que esta estrechamente relacionada con ella, se puede llevar a cabo comodamente controlando periodicamente el estado de los indicadores provistos en el instrumento (o recibiendo los datos de los sensores inalambricos en la version de deteccion remota) y comparando los valores determinados con los valores estandar suministrados, por ejemplo, en tablas de interpretacion.

La invencion logra el objetivo de permitir un analisis comparativo (entre diferentes materiales biodegradables y/o 25 hilos con o sin adicion de elementos nutrientes, en particular: nitrogeno o fosforo-potasio) que constituye una mejora metodologica considerable proporcionando informacion no solo sobre la actividad celulolttica sino tambien sobre la actividad proteolftica y/o sobre las concentraciones de nutrientes (elementos fertilizantes) que pueden estar ya presentes o residuales en el suelo o incluso ausentes. Ademas, el uso de tiras considerablemente gruesas en lugar de hilos delgados en la tecnica conocida requiere una gran maquinaria tensometrica usada en la industria textil y 30 largas estancias bajo tierra para romper dichas tiras. El metodo y el dispositivo de la invencion no requieren instrumentos tensiometricos sofisticados; las estancias bajo tierra son mas cortas. La presente invencion no se limita unicamente a la aplicacion al suelo, de hecho, el metodo y el dispositivo se pueden usar tambien en otros contextos como se describio anteriormente, por ejemplo, tambien en el parrafo relacionado con el estado de la tecnica. La invencion proporciona un instrumento (opcionalmente automatico) para evaluar el nivel de actividad microbiana y la 35 fertilidad de un sustrato que puede ser monitoreado por el usuario. Si el dispositivo y/o metodo se aplica a sustratos con actividades microbianas/enzimaticas conocidas, pueden ser utiles para determinar la biodegradabilidad/compostabilidad de materiales, por ejemplo, materiales polimericos. Para este proposito, se usan hilos hechos del material a ensayar.

Las realizaciones diferentes de la invencion son el tema de las reivindicaciones dependientes. La descripcion de un 40 ejemplo preferido de realizacion del dispositivo segun la invencion se proporciona a modo de ejemplo no limitante con referencia a los dibujos adjuntos.

Breve descripcion de los dibujos

- La Figura 1 muestra una vista axonometrica de un dispositivo para evaluar el nivel de actividad microbiana de un sustrato segun la invencion;

45 - La Figura 2 muestra una vista axonometrica del dispositivo segun la Figura 1 sin la carcasa de proteccion;

- La Figura 3 muestra una vista axonometrica de la parte inferior del dispositivo segun la Figura 1;

- La Figura 4 muestra una vista axonometrica de un detalle de la Figura 2;

- La Figura 5 muestra una vista axonometrica de la cabeza del dispositivo segun la Figura 1 con indicadores no activados;

50 - La Figura 6 muestra una vista axonometrica de la cabeza del dispositivo segun la Figura 2 con algunos indicadores

activados;

- La Figura 7 muestra una vista lateral de la parte superior del dispositivo segun la Figura 2;

- La Figura 8 muestra una vista lateral de la introduccion en el suelo de la parte inferior del dispositivo segun la Figura 1.

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Descripcion de los ejemplos de realizacion

La figura 1 muestra un dispositivo en la version para uso en campos, indicado en conjunto por 1. La estructura base comprende una barra 2 provista de una punta 4 estabilizadora en un extremo. En el extremo 5 opuesto que tambien sirve como asidero hay una cabeza 6 de medida capaz de medir la activacion de un indicador (no mostrado) que senala la rotura de uno de los hilos 8 biodegradables. Dado que el dispositivo 1 esta destinado a ser utilizado principalmente al aire libre, los mecanismos de tensado (ilustrados en detalle en las siguientes figuras) estaran protegidos contra los agentes meteorologicos por medio de una carcasa 10 cilmdrica cuya parte superior es transparente, para permitir que se vean los indicadores de color (ver Figura 6) que pueden estar activados. Dicha carcasa 10 tiene un diseno simple y se puede quitar facilmente mediante un movimiento de deslizamiento axial para permitir la colocacion rapida de nuevos hilos, disponibles como piezas de repuesto, sin necesidad de herramientas especiales. Los elementos de fijacion apropiados para fijar de vez en cuando un extremo de los hilos 8 biodegradables correspondientes estan indicados por 12.

En el ejemplo mostrado en la figura 3, los hilos estan anclados en la parte inferior por medio de esferulas 34 de color, fijadas por medio de un proceso industrial estandar, que sirven como topes e insertadas en los elementos cilmdricos opuestos 12 presentes en la parte inferior del instrumento, encima de la punta 4 estabilizadora. La barra 2 esta hecha de un material apropiado para su uso en campos, como por ejemplo acero inoxidable, materiales polimericos, etc. La punta 4 estabilizadora idealmente se debe introducir en un agujero previo hecho en el suelo usando un punzon con diametro apropiado, preferentemente ligeramente menor que el diametro de la barra 2 para garantizar un buen contacto entre los hilos 8 y el suelo. En el caso de suelos que no son demasiado duros, tambien es posible insertar el dispositivo directamente, sin necesidad de hacer un agujero previo y sin riesgo de romper los hilos.

La figura 2 muestra el interior del dispositivo 1 despues de retirar la carcasa 10 protectora. Los hilos 8 biodegradables se extienden desde los respectivos elementos de fijacion 12 a lo largo de la barra 2 y son guiados a traves de una grna del hilo en forma de disco 14 que ademas de separar los hilos 8 entre sf tambien sirve para definir una inclinacion espedfica de los hilos 8, cada uno de los cuales termina con un ojal 16. Esto se obtiene, por ejemplo, preparando el extremo superior de los hilos 8 en forma de ojal con pequenos cilindros 18 de plastico colorerados que se forman en caliente alrededor de los hilos por medio de un proceso industrial estandar usado en la industria textil y de la confeccion. Estos pequenos cilindros 18 colorerados tambien son utiles para distinguir los hilos entre sf segun el material usado y las diferentes sustancias anadidas. La divergencia resultante de los hilos 8 asegura el contacto con el suelo y, por lo tanto, la mejor interaccion con los microorganismos.

Se ha demostrado que una inclinacion de aproximadamente 3° es apropiada para una longitud de aproximadamente 15 cm de contacto entre el suelo y los hilos que constituye el sustrato activo. Los ojales 16 estan acoplados con ganchos 20 que corresponden al primer extremo de varillas 22 que se extienden a lo largo de la barra 2 y que terminan en los segundos extremos 24 indicadores coloreados. Estos indicadores 24 estan agrupados en orificios 23 de una cabeza 25. Las varillas se grnan de forma movil en agujeros 26 de un disco 28 y estan provistas de anillos 30 fijos. Los anillos 30 y el disco 28 limitan la movilidad de resortes helicoidales 32 (se ha representado solo un resorte en aras de la claridad) insertados en las varillas 22 entre los anillos 30 y el disco 28. Los resortes desarrollan una reaccion elastica dada para aplicar una fuerza de traccion espedfica al hilo 8. Los hilos 8 se mantienen de este modo tensados en la lmea vertical mediante las varillas 22 cargadas por estos resortes 32 helicoidales.

En el ejemplo descrito aqrn hay seis hilos (tres hilos de algodon y tres hilos de seda) y cada grupo comprende: (a) un hilo de control no pretratado, (b) un hilo pretratado con nitrogeno y (c) un hilo pretratado con fosforo. Obviamente, el usuario final es libre de elegir tambien otras combinaciones de materiales de hilo y tratamientos de hilo para obtener la informacion deseada. Obviamente, tambien el numero de hilos puede variar. Los hilos se fabrican idealmente de forma industrial con caractensticas estandar y estan ventajosamente provistos de esferulas y pequenos cilindros en colores espedficos para permitir la insercion correcta en el dispositivo. Esto es necesario ya que la fuerza de traccion usada para el algodon es diferente de la fuerza de traccion usada para la seda y, con el mismo material, sera necesario poder distinguir entre los distintos hilos, algodon o seda, neutros o pretratados, para una correcta evaluacion de los resultados.

Para este proposito, incluso los extremos 24 del indicador superior que se activaran cuando el hilo, una vez que haya alcanzado un grado de degradacion del 50%, ceda a la traccion del resorte y se rompa, se marcan con un color diferente para permitir la insercion correcta de los hilos durante el montaje y la identificacion del hilo roto durante el examen de los resultados por parte del usuario. El sistema de fijacion (esferulas, ojales) adoptado posibilita colocar los hilos 8 en el dispositivo 1 rapidamente y sin necesidad de herramientas especiales.

Despues de la insercion de la esferula 34 de tope en su asiento (Figura 3), cada hilo 8 se pasa a traves de una ranura 15 provista en el disco 14 de grna del hilo, necesaria para mantener un ligero angulo (~ 3°) entre el hilo 8 y el eje vertical de la barra 2, y finalmente se asegura en el extremo inferior de la varilla 22 correspondiente provista de un gancho 20. Los hilos 8 son de este modo ligeramente divergentes desde abajo hasta arriba, para lograr un mejor contacto con el sustrato. De hecho, el instrumento se inserta en un agujero previo hecho con una herramienta simple que consiste en un cilindro o punzon de metal o plastico, siempre que su diametro sea igual o ligeramente menor que el diametro de la porcion del dispositivo colocada en el suelo y su longitud sea igual a la de la porcion del

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dispositivo colocada en el suelo, excluyendo la punta estabilizadora, que corresponde a la profundidad de la capa activa (~ 15 cm). El dispositivo 1 esta provisto idealmente de un segundo disco 36 espaciador colocado en la parte superior del dispositivo para mantener las varillas 22 esencialmente paralelas a la varilla 2.

La figura 8 muestra la colocacion de la punta 4 estabilizadora y de los hilos 8 a una profundidad apropiada en un agujero 7 realizado en un suelo 9. Por razones de claridad, en el dibujo hay un espacio vado entre el suelo 9 y los hilos 8; el suelo en realidad ocupa todo el espacio y toca la barra 2. Cuando el dispositivo se inserta en el agujero 7, todos los hilos 8 mantienen un contacto uniforme con el suelo y con la superficie cilmdrica externa de la barra 2, incluso en el caso de una ligera inclinacion del dispositivo con respecto a la lmea vertical.

La figura 4 muestra una vista ampliada de una varilla 22 del dispositivo 1 con el indicador 24 y el gancho 20. El resorte 32 se puede reemplazar simplemente retirandolo de la varilla 22 que se puede insertar facilmente en un agujero 26 en el disco 28 espaciador. La figura 5 muestra la parte superior del instrumento 1 con ninguno de los indicadores 24 activados, sino todos retirados en los agujeros 23 de la cabeza 25.

La figura 6, en cambio, muestra dos indicadores 24b que estan activados y visibles incluso si estan cubiertos por la carcasa protectora, dado que debido a la deformacion de los respectivos hilos, sus varillas 22, no sostenidas por el respectivo hilo roto, han sido empujadas hacia arriba por su resorte. Algunos indicadores 24a no estan activados, lo que significa que el hilo correspondiente no se ha roto aun.

Alrededor de los indicadores 24 puede haber una tira protectora transparente de un material plastico apropiado para el contexto de uso, no ilustrada en el dibujo, que incluso puede ser una parte integral de la carcasa protectora. Las protecciones superiores de los indicadores, si las hay, se han omitido en todos los dibujos.

La cabeza 6 superior esta provista de agujeros 27 que sirven de este modo como asiento para los indicadores 24 activados y puede albergar un circuito electronico con microprocesador apropiado para detectar su estado, un receptor GPS miniaturizado, un modulo WSN, un cronometro para medir cuando se activa el indicador y una batena de fuente de alimentacion.

La figura 7 resume las diferentes situaciones del sistema de medida en una vista lateral de la parte superior del dispositivo. Los hilos 8a todavfa estan tensos, mientras que el hilo 8b esta roto. Correspondientemente, las varillas 22a conectadas a los hilos 8a sin romper estan en una posicion mas baja en comparacion con la varilla 22b conectada al hilo 8b roto. Los hilos 8a provocan la compresion de los resortes 32a correspondientes, mientras que la rotura del hilo 8b ha permitido que el resorte 32b regrese a su configuracion descargada empujando la varilla respectiva 22b hacia arriba. El indicador correspondiente 24b esta desplazado axialmente con respecto a los indicadores 24a que no se han activado y senala la rotura del hilo 8b.

El dispositivo se puede usar en un contexto con la opcion de deteccion remota. La estructura del instrumento permite la insercion, en la parte superior, de un modulo opcional con tecnologfa inalambrica, completo con una batena con la capacidad apropiada, para la transmision remota del estado de los distintos indicadores. La tecnologfa actual de las redes WSN (Wireless Sensor Network (redes de sensores inalambricos)) permite crear una red de sensores interconectados, como ya ocurre en el campo industrial, para la deteccion del estado de dichos sensores y la transmision de los parametros del proceso sin necesidad de proporcionar un cableado espedfico.

Al adoptar esta tecnologfa para el dispositivo en cuestion, especialmente en el caso de areas grandes y muy grandes, es posible obtener la deteccion remota del estado en un gran numero de puntos en el suelo que se analiza, cuyo numero y distancia mutua dependen de la tecnologfa inalambrica usada y de los criterios adoptados para una campana de medida racional relativa a la fertilidad del suelo. Las actuales especificaciones de una de las tecnologfas WSN disponibles, la tecnologfa ZigBee, incluyen un maximo de mas de 65.000 modulos que pertenecen a una sola red y una distancia maxima entre modulos y dispositivos en el campo abierto de aproximadamente 70 m en los modelos estandar y aproximadamente 200 m en la version reforzada.

Ademas, la funcion de rele entre un nodo-sensor y los otros hace posible incrementar la distancia de medida hasta un maximo de seis repetidores desde el nodo mas alejado y la estacion receptora.

Actualmente dicha tecnologfa sena la mas apropiada para la deteccion remota del estado del instrumento en cuestion y su transmision a un nodo central que tiene la funcion de recoger datos y gestionar la red e interconectarse con un PC portatil normal.

Dichos modulos se caracterizan por una baja velocidad de datos pero por una alta autonoirna (aproximadamente 1 ano con una batena AA comun) y esto los convierte en la solucion ideal para uso en el contexto en cuestion, en el que los altos flujos de datos no son necesarios y la permanencia esperada in situ se limita a unas pocas semanas. El tamano reducido de los componentes de WSN ademas garantiza costes reducidos y una facil integracion en un instrumento tal como el que es el objetivo de esta descripcion.

En la practica, independientemente de la tecnologfa inalambrica adoptada, el funcionamiento de los modulos WSN presentes en los dispositivos requiere una permanencia en estado de "espera" la mayor parte del tiempo, con un mmimo consumo de corriente, excepto que se reactive durante un tiempo muy corto para verificar si en el nodo

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supervisor central conectado al PC portatil hay una solicitud pendiente de datos dirigida a el.

En este caso, ese modulo llevana a cabo una rutina de hardware para verificar que indicadores estan libres debido a la rotura de su hilo localizado en el suelo.

El estado de los indicadores, junto con el codigo de identificacion del dispositivo (ID), se transmitina por radio al nodo supervisor que lo pasana al PC conectado a el para su almacenamiento en un archivo simple, como un archivo de Excel o software analogo.

El software introducina los datos de entrada en un registro indexado por ID dentro del archivo de Excel que ya contiene la posicion geografica del dispositivo detectado en el momento de su colocacion en el sitio por medio de un receptor GPS que puede ser autonomo o estar integrado en el PC portatil.

Ademas, la fecha y hora de inicio de funcionamiento de cada dispositivo se introducen automaticamente en el mismo registro para hacer comparaciones entre estados sucesivos.

La base de datos simple formada de esta manera se puede usar para el analisis sucesivo por medio de un software desarrollado espedficamente que ademas de un resultado numerico tambien puede proporcionar una representacion grafica del nivel de actividad microbiana y, si es necesario, del consecuente grado de maduracion y/o fertilidad del suelo segun varios procedimientos utiles para tomar decisiones agronomicas y de gestion.

Una de estas es la posibilidad de mostrar el estado del suelo en un mapa apropiado obtenido integrando y comparando los datos recibidos de los dispositivos en los dfas posteriores a su colocacion en el campo.

De hecho, habiendo planificado el registro de los eventos que tuvieron lugar, es decir, fecha y hora de puesta en servicio de cada dispositivo y de activacion de sus indicadores, es posible obtener informacion util sobre la situacion general de las actividades microbianas en el suelo que se esta examinando.

Mas espedficamente, sena posible determinar si una parte del suelo es mas o menos activa que otras simplemente interrogando la base de datos por medio del software.

De hecho, es suficiente implementar en el un algoritmo que hace que las comparaciones entre eventos tengan lugar en distintos momentos para obtener la tasa final de actividad en el suelo, tanto comparando apropiadamente la secuencia de tiempo de la activacion de los indicadores de un dispositivo como correlacionando los indicadores homologos activados en diferentes dispositivos.

El dispositivo que es el objetivo de la invencion se puede producir usando materiales y ciclos de procesado estandar, es decir, usualmente disponibles en el mercado y comunmente usados en la industria. La reproduccion masiva del dispositivo es de este modo posible.

Las propuestas de materiales y componentes apropiados que se debenan considerar ejemplos no limitantes se enumeran aqrn a continuacion.

El cuerpo principal, es decir, la barra, esta constituido por un elemento tubular (aproximadamente de 700 mm de longitud) de un material plastico (PVC, polietileno u otro material) que garantiza la resistencia a los agentes atmosfericos y la radiacion UV y, en cualquier caso, es apropiado para su uso en los campos. Se puede hacer de una sola pieza que comprende punta, cuerpo cilmdrico, discos de grna para hilos y varillas, seccion superior y mango.

Los diversos discos de grna sirven para mantener las varillas y los hilos en su posicion. Pueden ser elementos diferentes obtenidos de una lamina de PVC, perforada y montada en el cuerpo principal. Si se producen por separado, se pueden obtener a partir de una barra redonda de un material plastico o producir con todos los agujeros necesarios por medio de un procedimiento de moldeo. Se debe tener en cuenta la posibilidad de producir un disco y un cuerpo principal ya integrados en un solo ciclo de procesado. La produccion de la carcasa protectora que rodea y protege el sistema de varillas y resortes requiere sustancialmente el corte de tubenas en un material plastico. Consta de dos partes: una mate inferior y una transparente superior para permitir el control del estado de los indicadores. La tubena inferior se desliza para garantizar el acceso a los extremos inferiores de las varillas y facilitar el acoplamiento de los hilos a colocar en el suelo. Los dos tubos se pueden producir tambien conectados entre sf o completamente independientes entre sf.

Dado el funcionamiento especial de las varillas, para hacerlas es posible usar radios de bicicleta comunes en acero inoxidable 18/8 adaptados al proposito por medio de una simple modificacion del perfil de produccion estandar. Es un detalle mecanico que ya tiene una configuracion original particular en el extremo que es la solucion ideal para acoplar la parte superior de los hilos (ojal). Para un uso correcto en el instrumento, solo es necesario hacer un ligero contrapliegue en el extremo curvo del radio original. Dicho tipo de procesado se puede realizar simplemente reiniciando un parametro de plegado del equipo de produccion automatico. El segundo pliegue sirve para asegurar que la fuerza de traccion ejercida sobre los filamentos actua solo a lo largo del eje longitudinal de las varillas, reduciendo asf al mmimo cualquier fuerza radial que pueda causar una friccion no deseada entre ellos y los discos

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de gma. Dicho detalle mecanico, que es producido en masa en millones de artfculos por muchas empresas nacionales y extranjeras, tiene un precio unitario insignificante y, por lo tanto, la adopcion de esta solucion evitana los costes de la produccion de varillas espedficas.

Finalmente, se suministran con el extremo opuesto ya enhebrado, lo que asegura una facil fijacion de los indicadores coloreados.

Los indicadores estan colocados en la parte superior de las varillas y estan hechos de un material plastico coloreado. Al proporcionar a los indicadores pequenos imanes a insertar en su base superior, es posible operar microcontactos o sensores de efecto Hall que pertenecen a un circuito electrico de deteccion opcional alojado en la parte superior del instrumento como se describe a continuacion.

Los hilos a colocar en el suelo estan provistos de extremos que se pueden insertar en el instrumento de una manera rapida y sin necesidad de herramientas, como se ve en los dibujos. Para este proposito, se fija una esferula de un material plastico apropiado por medio de fundicion a presion en un extremo y se fija un cilindro pequeno del mismo material en el otro extremo, en el que crea un ojal apropiado para acoplarse al extremo inferior de las varillas de acero. Tanto las esferulas como los cilindros estan coloreados para permitir la identificacion del tipo de hilo. Su produccion se puede llevar a cabo por empresas especializadas en el moldeo de artfculos de plastico para la industria del vestido, como etiquetas, etiquetas de marca, sellos, etc., que usualmente estan presentes en la ropa nueva.

Para hilos de seda o algodon, han mostrado ser apropiados los siguientes tipos de fibras estandar:

• seda, TRE STELLE, art. 2624, "seta bozzolo reale", tftulo n. 24;

• algodon, TRE STELLE, extra fuerte, tftulo n. 16.

Despues de la colocacion de los hilos, las varillas se mantienen tensas por medio de resortes de acero inoxidable bloqueados con arandelas de tornillo. Los resortes son comunmente producidos por comparftas especializadas que los producen en serie a partir de modelos estandar o segun el diseno del cliente. Las arandelas de tornillo estan comunmente disponibles en tamanos estandar, pero alternativamente es posible usar anillos de retencion estandar mas economicos con un diametro pequeno para colocarlos a lo largo de las varillas de acero inoxidable en una posicion tal que garantice la correcta compresion de los resortes.

El dispositivo termina en la parte superior con un elemento cilmdrico que sirve como mango para introducirlo en el suelo. En la version con dispositivo electronico, puede acomodar las batenas, la antena del modulo WSN, un receptor GPS, en su caso, un cronometro y el interruptor de activacion.

La parte superior del instrumento, justo debajo del mango, esta provista de orificios de gma en los que los cilindros indicadores que son parte integral de las varillas se insertan despues de la activacion de los mismos. Una porcion de ellos permanece visible, sin embargo, para permitir la verificacion visual del estado de los hilos, por lo menos por una cierta distancia.

Sin embargo, si el dispositivo esta provisto de un circuito electronico detector, su forma y dimensiones se pueden cambiar en la fase de produccion en base a las dimensiones totales reales de dicho circuito. Dicho circuito opcional debe estar dedicado a la deteccion electronica del estado de los indicadores por medio de la lectura del estado encendido/apagado de los microcontactos (por ejemplo, contactos Reed o sensores Hall), operados por los imanes de los que estan provistos los indicadores y colocados en una posicion apropiada dentro de la estructura misma.

Los componentes electronicos usados para este instrumento, ademas de detectar el estado de los indicadores, proporcionan el almacenamiento de un codigo de identificacion (ID, que se establecera por medio de una utilidad de software) y los datos de un circuito RTC (reloj de tiempo real) que suministra el dato de fecha (dd-hh-mm).

Usando un microprocesador, dicho sistema electronico hace posible implementar otras funciones utiles en el dispositivo, como la determinacion autonoma de la posicion por medio de un modulo GPS de bajo coste o la interfase con un modulo LOC (Laboratory on Chip) y sensores para medir la temperatura del suelo/biomasa, la humedad, los gases desprendidos, etc.

En particular, el modulo LOC, que es el producto de la evolucion de la microelectronica y esta disponible a precios aceptables, permitina llevar a cabo analisis qmmicos directamente in situ de los metabolitos gaseosos producidos por los microorganismos presentes en el sustrato activo (H2, H2S, CO2, CH4, C2H4, NO, N2O, NH3, CH4, etc.) que a

continuacion se traduce en la posibilidad de seguir la evolucion del sustrato a lo largo del tiempo, integrando los datos suministrados con los datos de tiempo del modulo RTC y los parametros de temperatura/humedad. Los modulos LOC para llevar a cabo varios tipos de analisis ya estan disponibles en el mercado.

Los componentes electronicos provistos en el dispositivo se completan con un modulo WSN (Wireless Sensor Network) destinado a mantener las comunicaciones remotas inalambricas con la estacion receptora (supervisor/coordinador de WSN) interconectada con un PC.

La recogida remota de datos recibidos de instrumentos/sensores requiere su procesado con un software de aplicacion que debe inicializar toda la red de dispositivos presentes en el campo y verificar periodicamente su estado para el procesado de datos apropiado necesario para la representacion final, es decir, representacion grafica en un monitor de la dinamica microbiana en el suelo o en los otros objetivos que se analizan. Esta presentacion se debe 5 llevar a cabo de forma que proporcione una vision concisa y racional de la situacion detectada por los sensores a los usuarios, independientemente de si son especialistas o agricultores. Usando versiones mas avanzadas del dispositivo sena posible dotar al territorio de una especie de sistema nervioso capaz de monitorizar constantemente la dinamica microbiologica, aportando nuevos conocimientos que pueden ser un soporte a la hora de tomar las decisiones agronomicas y de gestion mas apropiadas.

10 Un ensayo que implicaba 10 vinedos muestra claramente que el metodo propuesto por la invencion se puede aplicar para la evaluacion del nivel de actividad microbiana y de la consiguiente fertilidad del suelo, incluso desde el punto de vista de rendimiento de la uva. La siguiente tabla resume los datos de correlacion entre los parametros de biodegradacion del hilo y la sustancia organica, la relacion C/N y la productividad en quintales de uvas cosechadas.

Los contenidos de sustancia organica a 0-30 cm se correlacionan con la degradacion del hilo de seda de control, 15 mientras que los contenidos a 30-60 cm presentan correlaciones significativas con la degradacion tanto del algodon tratado con nitrogeno como de la seda de control. Tambien la relacion C/N a 0-30 cm se correlaciona con la degradacion del hilo de seda de control mientras que la relacion C/N a 30-60 cm presenta correlaciones significativas tanto con la degradacion del algodon tratado con nitrogeno como con la seda de control. La productividad ha mostrado estar correlacionada con la degradacion del algodon y la seda en los ensayos de control 20 y del algodon tratado con nitrogeno. Se ha encontrado que los coeficientes de correlacion mas altos existen entre la relacion C/N a 30-60 cm y la degradacion de la seda en el ensayo de control.

Tabla. Correlaciones entre la actividad microbiana (% de degradacion de los filamentos), sustancia organica, relacion C/N y productividad (* p <0,05; ** p <0,01; ns.: no significativa).

Degradacion del algodon Degradacion de la seda

Control Nitrogeno Fosforo Control Nitrogeno Fosforo

Sustancia organica (0-30 cm)

ns ns ns 0,650* ns nss

Sustancia organica (30-60 cm)

ns 0,667* ns 0,706* ns ns

Relacion C/N (0-30 cm)

ns ns ns 0,747** ns ns

Relacion C/N (30-60 cm)

ns 0,733** ns 0,803** ns ns

Productividad

0,774** 0,697* ns 0,792** ns ns

El analisis muestra claramente como la degradacion de la seda y el algodon se pueden convertir en un mdice util de 25 la actividad microbiana y fertilidad del suelo.

Cuando las caractensticas tecnicas mencionadas en cualquier reivindicacion van seguidas de signos de referencia, esos signos de referencia se han incluido con el unico proposito de incrementar la inteligibilidad de las reivindicaciones y, en consecuencia, tales signos de referencia no tienen ningun efecto limitante sobre la proteccion de cada elemento identificado a modo de ejemplo por tales signos de referencia.

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   REIVINDICACIONES

   1. Un metodo para evaluar el nivel de actividad microbiana de un sustrato (9), preferentemente suelo, que comprende las siguientes etapas:

   a) preparar uno o mas hilos (8) biodegradables;

   b) tensar dicho uno o mas hilos (8) biodegradables con una tension predefinida;

   c) introducir dicho uno o mas hilos (8) biodegradables tensados por lo menos parcialmente en dicho sustrato (9);

   d) dejar dicho uno o mas hilos (8) biodegradables tensados en dicho sustrato (9); y

   e) medir el tiempo transcurrido desde la introduccion de dicho uno o mas hilos (8) biodegradables tensados en dicho sustrato (9) hasta la rotura de dicho uno o mas hilos (8) biodegradables tensados.
2. 2. Un metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado por el hecho de que por lo menos dos hilos de dicho uno o mas hilos biodegradables estan hechos de un material diferente.
3. 3. Un metodo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por el hecho de que dicho uno o mas hilos (8) biodegradables son de origen proteico o vegetal, preferentemente de algodon o seda.
4. 4. Un metodo segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que para por lo menos uno de dicho uno o mas hilos (8) biodegradables hay por lo menos otro hilo (8) biodegradable hecho de un material identico provisto de por lo menos una sustancia fertilizante y por el hecho de que comprende la etapa de determinar la falta o el exceso de esta sustancia fertilizante en dicho sustrato (9) mediante la comparacion del tiempo de ruptura de estos dos hilos (8).
5. 5. Un metodo segun la reivindicacion 4, caracterizado por el hecho de que dicha sustancia fertilizante se selecciona del grupo constituido por fuentes minerales de nitrogeno, fosforo, potasio, calcio, magnesio, azufre y otros meso- y micro-elementos.
6. 6. Un dispositivo (1) para evaluar el nivel de actividad microbiana de un sustrato (9) que comprende uno o mas hilos (8) biodegradables y para cada hilo biodegradable un primer elemento (12) de fijacion apropiado para fijar un extremo de dicho hilo (8) biodegradable y un segundo elemento (20) de fijacion apropiado para fijar el otro extremo de dicho hilo (8) biodegradable, entre los cuales cada hilo (8) biodegradable se puede tensar independientemente con una tension predefinida, y un indicador (24) apropiado para senalar la rotura del hilo (8).
7. 7. Un dispositivo (1) segun la reivindicacion 6, caracterizado por el hecho de que tambien comprende uno o mas elementos (32) tensores apropiados para ejercer una fuerza de traccion dada sobre dicho uno o mas hilos (8) biodegradables para obtener dicha tension predefinida de dichos hilos (8).
8. 8. Un dispositivo (1) segun la reivindicacion 6 o 7, caracterizado por el hecho de que para por lo menos un hilo (8) biodegradable hay por lo menos otro hilo (8) biodegradable hecho de un material identico provisto de por lo menos una sustancia fertilizante y/o por el hecho de que hay por lo menos dos hilos biodegradables hechos de un material diferente.
9. 9. Un dispositivo (1) segun la reivindicacion 7 u 8, caracterizado por el hecho de que dicho segundo elemento (20) de fijacion se puede mover con respecto a dicho primer elemento (12) de fijacion, y por el hecho de que dicho elemento tensor es un resorte (32) que ejerce dicha fuerza de traccion sobre dicho segundo elemento (20) de fijacion de modo que un hilo (8) biodegradable atado entre los dos elementos de fijacion (12, 20) carga el resorte (32) que, en caso de rotura del hilo (8), aleja el segundo elemento (20) de fijacion del primer elemento de fijacion (12) que vuelve a su posicion de descargado.
10. 10. Un dispositivo (1) segun la reivindicacion 9, caracterizado por el hecho de que dicho indicador (24) es una parte integral y por lo tanto movil de dicho segundo elemento (20) de fijacion y por lo tanto apropiado para senalar cualquier rotura del hilo (8) por medio de su posicion.
11. 11. Un dispositivo (1) segun la reivindicacion 10, caracterizado por el hecho de que la estructura base de dicho dispositivo es una barra (2) que para cada hilo (8) biodegradable esta provista en su parte inferior de dicho primer elemento (12) de fijacion y, separada axialmente de dicho primer elemento (12) de fijacion, con un elemento (28) de separacion que aloja, en una forma axialmente movil para cada hilo (8), una varilla (22) cuyo primer extremo, que esta en el lado del elemento de separacion (28) orientado hacia el primer elemento de fijacion (12), esta provisto de dicho segundo elemento de fijacion (20) y a lo largo de cuya longitud, en el otro lado del elemento de separacion (28), hay un espaciador (30) que es una parte integral de dicha varilla (22), y en el que dicho resorte (32) esta insertado coaxialmente en dicha varilla (22) contenido entre dicho espaciador (30) y dicho elemento de separacion (28), de tal manera que fijar dicho hilo (8) entre dicho primer (12) y dicho segundo (20) elemento de fijacion quiere decir tensar el hilo (8) y comprimir el resorte (32) entre el espaciador (30) y el elemento (28) de separacion, y en caso de rotura del hilo (8) el resorte (32) se expande, moviendo de este modo la varilla (22) cuyo segundo extremo

    es dicho indicador (24) que moviendose junto con la varilla senala la rotura del hilo (8) por medio de su nueva posicion.