RESUMEN El objetivo de esta revisión es mostrar cómo es el proceso de obtención de biocarbón (BC) y sus efectos sobre las propiedades fisicoquímicas de los suelos y el comportamiento fisiológico en plantas cultivadas. El BC es un producto rico en carbono obtenido por pirólisis de biomasa generalmente de origen vegetal. Se obtiene mediante la descomposición de materia orgánica en exposición a temperaturas entre 200-900 °C en una atmósfera con baja disponibilidad de oxígeno (pirólisis), que puede ser lenta, intermedia o rápida. El BC puede contener altos niveles de elementos como: carbono, nitrógeno, oxígeno, hidrógeno y azufre. Las fuentes principales para producir biocarbón son: residuos forestales, agroindustriales y estiércol. La calidad y características físico-químicas del BC dependerán del tipo de residuos o material vegetal para la producción. Los altos contenidos de carbón de la materia orgánica en una forma más resistente a la descomposición biológica y química son estabilizados por pirólisis. El BC se mantiene estable en el suelo durante más tiempo (compuesto importante para la mitigación de los impactos de la polución de sustancias contaminantes). La aplicación de BC mejora las características fisicoquímicas del suelo, incluyendo la fertilidad. Estos cambios generan respuestas positivas en el comportamiento fisiológico de las plantas como: incremento de la germinación, acumulación de materia seca, fotosíntesis, rendimiento y calidad. El BC abre ventanas importantes en el manejo sostenible de la agricultura en Colombia. Su uso puede ser considerado en regiones agrícolas expuestas a metales, con el fin de reducir su impacto en la salud humana.

ABSTRACT The objective of this review is to show how biochar (BC) can be obtained and its effects on the physicochemical properties of soils and physiological behavior of cultivated plants. Biochar is a product rich in carbon that comes from the pyrolysis of biomass, generally of vegetable origin. It is obtained by the decomposition of organic matter exposed to temperatures between 200-900 °C in an atmosphere with low oxygen availability (pyrolysis), which can be slow, intermediate or fast. BC can contain varying levels of elements such as: carbon, nitrogen, oxygen, hydrogen, and sulfur. The primary sources to produce biochar are the forest, agroindustrial, and manure residues. BC quality and physical-chemical characteristics will depend on the type of waste or plant material for production. The high carbon contents present in organic matter, which are more resistant to biological and chemical decomposition, are stabilized by pyrolysis. BC remains stable into the soil for more extended periods (this allows BC to be considered as an essential component for the mitigation of the impacts of polluting substances). It has been found that BC application improves the physicochemical characteristics of the soil, including fertility. This improvement generates positive responses in the physiological behavior of plants such as: the increase of germination, accumulation of dry matter, photosynthesis, yield, and quality. Biochar opens essential doors for the sustainable management of agriculture in Colombia. It can be considered in agricultural regions exposed to heavy metals, in order to reduce its impact on human health.

ResumenLa friabilidad es una propiedad física esencial en el manejo mecánico del suelo y su comportamiento está asociado a la naturaleza de otras propiedades edáficas; que requiere ser estudiada de manera integral con diferentes propiedades mineralógicas, físicas y químicas. Se evaluó el efecto del dominio de los minerales arcillosos tipo 1:1 (caolinitas) y 2:1 (esmectitas y vermiculitas), la textura y el contenido de carbono orgánico (CO), sobre el índice de friabilidad (IF) de suelos cultivados con caña de azúcar. El IF se determinó por el método del coeficiente de variación, a partir del límite inferior del intervalo de confianza (IFi). Se utilizaron 7280 agregados de los horizontes Ap y A1, tomados en 18 fincas localizadas en el Valle Geográfico del Río Cauca, Colombia. Se determinó la mineralogía de la fracción arcilla a partir de difracción de rayos X, la distribución granulométrica por el método de la pipeta y el contenido de CO por el método de Walkley & Black. El análisis estadístico se realizó a partir de un enfoque descriptivo e inferencial, univariante y multivariante. No se encontró efecto significativo de la dominancia de arcillas 1:1 y 2:1 sobre la variable respuesta IFi; sin embargo, de manera descriptiva se observaron valores más altos deI IFi en suelos con dominio de arcillas 1:1. No se encontró efecto significativo atribuible a las fracciones de arcilla y limo total (FaT y FLT) sobre el IFi de los suelos, por el contrario, la fracción arena total (FAT) y el contenido de CO presentaron efecto altamente significativo en el IFi, con valores más altos del IFi en los suelos con mayores contenidos de CO y menores contenidos de la FAT.

AbstractFriability is a physical property that is essential to the mechanical management of soil and its behavior is associated with the nature of other edaphic properties; therefore, it must be investigated with integrated studies using different mineralogical, physical, and chemical properties. The effect of the predominance of the clay mineral types 1:1 and 2:1, the texture, and the organic carbon (CO) content, on the friability index (IF) of soils cultivated with sugar cane were evaluated. The IF was determined with the coefficient of variation method, using the lower limit of the confidence interval (IFi) as reference. A total of 7280 aggregates from the Ap and A1 horizons were used, taken from 18 farms located in the Valle Geográfico of the Cauca River region, Colombia. The mineralogy of the clay fraction was determined with X-ray diffraction, the granulometric distribution by the pipette method, and the CO content by the Walkley & Black method. The statistical analysis was conducted from a descriptive and inferential focus, univariate and multivariate. No significant effect from the predominance of clays 1:1 and 2:1 on the IFi response variable was found; however, higher IFi values were observed in the descriptive approach in the soils with a predominance of clays 1:1. There was no significant effect attributable to the total silt and clay fractions (FaT and FLT) on the IFi of the soils; rather, the total sand fraction (FAT) and the CO content showed highly significant effects on the IFi, with higher IFi values in the soils with higher CO contents and lower FAT contents.

La friabilidad es una propiedad relacionada con la fractura frágil de los agregados del suelo y por lo tanto considerada clave en la calidad física de los suelos y en el consumo de energía durante la labranza. En este artículo se reportan resultados preliminares de una investigación que busca determinar cuantitativamente el índice de friabilidad (IF) y su relación con otras propiedades del suelo; en particular, se centra en la relación del IF con el contenido de arcilla y el porcentaje de carbono orgánico (CO) en suelos con dominio diferente en su fracción fina (arcillas 1:1 y 2:1), cultivados con caña de azúcar en el suroeste colombiano. El IF se determinó por el método de resistencia a la compresión, usando agregados con diámetros entre 9.5 y 19 mm, tomados del horizonte superficial, secados al aire y en horno a baja temperatura. A estas muestras igual- mente se les determinó el tipo y contenido de arcilla y CO. El 98.6% de los suelos estudiados reportaron valores de IF entre 0,24 y 0,80 que los clasifica como friables (particularmente aquellos con dominio de arcillas tipo 1:1) y muy friables (particularmente aquellos con dominio de arcillas tipo 2:1), sugiriendo una condición estructural con bajos a moderados requerimientos de energía para la labranza, bajas emisiones de gases efecto invernadero (GEI) y riesgo reducido de daño en su calidad física si se trabajan en condición adecuada de contenido de agua en el suelo. Se encontraron correlaciones entre la textura, el CO y el IF de los suelos, indicando que las dos primeras afectan la friabilidad, pero este efecto depende del tipo de arcilla dominante.

Friability is a property related to the brittle fracture of soil aggregates and, therefore, is considered a key to the physical quality of soils and the consumption of energy during farming. This paper contains the preliminary results of research that aimed to quantitatively determine the friability index (FI) and its relationship with other soil properties; in particular, this research focused on the relationship between the FI and the clay content and organic carbon percentage (OC) of soils with a different dominance in the fine fraction (1:1 and 2:1 clay) that were cultivated with sugar cane in the southwest region of Colombia. The FI was determined by the compressive strength method using aggregates with diameters between 9.5 and 19.0 mm taken from the surface horizon, which were air air-dried and then dried at a low-temperature in an oven. The clay type content and OC content were determined in these samples. A 98.6% of the studied samples had FI values between 0.24 and 0.80, thus, classifying them as friable (especially those having a 1:1 type clay dominance) and very friable (especially those having a 2:1 type clay dominance), suggesting a structural condition of low to moderate energy requirements for farming, low greenhouse gas emissions (GHG) and a reduced risk of damage on the physical quality if a suitable soil moisture content exists during the tilling. This study found correlations between the texture, OC, and FI of the soils, indicating that the two first properties affected the friability. However, this effect depended on the clay dominance type.