UTILIZACIÓN DE LODOS COMPOSTADOS PARA LA MEJORA DEL AGUA DISPONIBLE DE SUELOS DEGRADADOS
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- Isabel Alvarado Silva
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1 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio UTILIZACIÓN DE LODOS COMPOSTADOS PARA LA MEJORA DEL AGUA DISPONIBLE DE SUELOS DEGRADADOS Ingelmo, F. 1,2, Molin, Mª. J. 1, Alich, M. R. 2, Sorino, Mª. D. 3 1 Unidd investigción Degrdción y Conservción Suelos. Centro Investigciones sore Desertificción-CIDE (CSIC-UVEG-GV). C/ Cmí l Mrjl s/n All (Vlenci). 2 Centro pr el Desrrollo l Agricultur Sostenile. Instituto Vlencino Investigciones Agrris, IVIA.. Aprtdo Oficil Moncd (Vlenci). 3 Escuel Técnic Superior l Medio Rurl y Enologí. Avd. Blsco Iáñez 21, (46010 Vlenci). Resumen El ojetivo este trjo es pror l idoneidd l plicción lodos compostdos en suelos grddos, como un lterntiv pr su gestión, sumiendo que con ello se evitn ls pérdids mteri orgánic por erosión hídric o su strucción por el fuego y umentndo, como consecuenci, su cpcidd lmcenmiento gu disponile, lo cul es clve pr frontr el cmio climático en regiones clim seco mediterráneo. Se enmendron muestrs dos suelos textur frnco renos en condiciones lortorio con tres dosis lodos compostdos (0, 2 y 4% en peso) y se sometieron tres niveles energéticos erosión hídric (0, 100 y 600 J/ml) y dos niveles clentmiento (25 ºC y 500 ºC) en un diseño completo en loques l zr. L cpcidd reltiv lmcenmiento gu disponile (CRAAD) ls muestrs suelo ument significtivmente con l dición l enmiend orgánic en mos suelos; en los ensyos sin clentmiento previo, l umentr el nivel l erosión hídric, l dosis l 4 % enmiend provocó umentos significtivos l CRAAD entre un 48.9% y un 54.7 %, y en torno un 20% en los ensyos con clentmiento previo. Plrs clve: gestión lodos purción, plicción en suelos grddos, gu disponile pr ls plnts, cmio climático. 1. Introducción Bjo condiciones clim Mediterráneo seco, se produce un continu grdción l estructur los suelos ido ls pérdids mteri orgánic por erosión hídric o su strucción por el fuego. Dichos efectos se puen corregir medinte l enmiend orgánic los suelos con lodos neroios o eroios, procentes l purción gus residules urns, que mejor ls crcterístics l infiltrción y l retención l gu lluvi en el suelo [7] [6] [10], estrechmente ligds l modo como los gregdos l suelo conformn un estructur con un reprto equilirdo sus poros entre mcro, meso y microporos [16] [1] [14] [5]. Hce flt más que dichos cmios estructurles sen estles frente procesos grdtivos l suelo, tles como l erosión hídric y el fuego. El uso lodos procentes l purción ls gus residules urns como un enmiend orgánic rt pr nuestros suelos está generndo mplios tes ido que sus crcterístics finles son muy vriles y, veces, su ml clidd pue conducir un rngo mplio prolems en lugr soluciones. En este sentido, l mejor l proceso compostje este residuo, en orn conseguir un recurso orgánico con uns crcterístics finles estles y grntizds, es un nuestrs línes prioritris investigción. Como muestrn [9], el compostje en ers un mezcl lodos gus residules urns con digestión neroi y orujos uv en l proporción 1: 2 en volumen es un opción mejor y que el producto finl tiene mejores propieds pr su
2 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio plicción como enmiend orgánic en l resturción suelos grddos, y más pue servir como un sustrto sustituto los convencionles se turs, en el proceso producción plntones en vivero. L erosión hídric produce l ruptur l estructur l suelo por el impcto y l cizlldur ls gots lluvi, en gregdos diferente tmño y en prtículs primris que son trnsportds diferente distnci por l escorrentí, y que dn lugr suelos con un estructur físic diferente. Como muestrn [19] l distriución gregdos y prtículs, sí como sus contenidos en C y N penn l energí l proceso dispersión. L enmiend l suelo medinte un colchdo orgánico regulrí dich energí tenundo el impcto ls gots y fcilitndo su infiltrción en el suelo [7] [6]. Los fuegos incontroldos que se producen en condiciones clim seco mediterráneo ocsionn cmios drásticos en el pisje como consecuenci l comustión l ioms sus suelos. El por grdtivo este proceso pen su intensidd clentmiento l suelo, que se trduce en cmios culittivos y cuntittivos diferentes l mteri orgánic l suelo, en función l intensidd l clentmiento, es cir, l tempertur máxim que se lcnz en el suelo y l tiempo resinci l ond clor. Dichos cmios dn lugr lterciones l estructur los suelos que fectn su productividd iológic [11]. En el contexto un posile cmio climático que fecte ls regiones clim seco mediterráneo con myores temperturs estivles y menores y más irregulres lluvis, es cd vez más necesrio el srrollo estrtegis y técnics sosteniles pr el control los procesos grdtorios que conducen l sertificción. Un ests estrtegis consiste en el mntenimiento o en l mejor l eficienci l gu en el suelo, trvés l incinci dichs técnics en prámetros tles como el contenido reltivo gu l suelo utilizle por ls plnts. L evolución este prámetro cundo el suelo grddo es sometido técnics recuperción (por ejemplo, enmendándolo con enmiends orgánics) e ser consird como un indicdor l sosteniilidd tles técnics recuperción suelos, y que es un fctor clve pr el control l sertificción l suelo. En este rtículo presentmos los resultdos, este índice, otenidos en muestrs representtivs dos suelos, uno grícol grddo procente Viver (Cstellón) y otro forestl grddo procente Zrr (Vlenci), mos textur frncorenos, que hn sido enmendds o no con lodos neroios compostdos y sometids cciones simulds erosión hídric y clentmiento l suelo, en condiciones controlds lortorio. 2. Mteril y métodos Se relizó el muestreo l horizonte 0 20 cm mos suelos, uno uso grícol grddo procente Viver (Cstellón, Espñ) y otro uso forestl grddo procente Zrr (Vlenci), mos textur frncorenos. Se procedió su enmiend con tres dosis lodos compostdos (0%, 2%, 4%), durnte un período incución 6 semns, mnteniendo l humedd l suelo cd trtmiento en vlores comprendidos entre el 10 y el 15 % (es cir, en vlores próximos l 60 % su cpcidd cmpo) jo condiciones mientles controlds. Ls muestrs estuvieron contenids en cjs prcilmente cerrds pr evitr l evporción gu y no limitr l ireción. El gu drenje se recogió y se ñdió en el siguiente riego. A continución, dichs muestrs fueron sometids l cción erosiv l gu con tres niveles energí mecánic diferentes (E 0 = 0 J/ml; E 1 = 100 J/ml y E 2 = 600 J/ml) y clentds durnte 5 minutos 500 ºC (trtmiento F 1 ) o jds l tempertur miente (25 ºC) (trtmiento F 0 ), pr conseguir los 6 trtmientos comindos siguientes: E 0 F 0 ; E 1 F 0 ; E 2 F 0 ; E 0 F 1 ; E 1 F 1 ; E 2 F 1, (que implicn un umento progresivo l nivel grdción
3 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio que son sometids ls muestrs los suelos), ntro un diseño experimentl completo en loques l zr con cutro réplics pr cd uno los suelos. L cpcidd lmcenmiento gu ls muestrs cpcidd cmpo (CAA 20 ) y en el punto mrchitmiento permnente (CAA 1500 ) fueron terminds por sorción ls muestrs suelo sturds con gu y equilirds vlores presión sorción 20 kp y 1500 kp, respectivmente [8]. El contenido volumétrico gu disponile o utilizle por ls plnts, se clcul medinte l expresión: CAD = CAA 20 CAA 1500 (1) A efectos comprtivos entre los diferentes trtmientos se clculó l cpcidd reltiv lmcenmiento gu disponile (CRAAD) según l expresión: CRAAD (%) = (CAD i CAD c ) 100/CAD c (2) En l cul CAD represent l cpcidd gu disponile en el trtmiento i (muestrs, en cd cso, l suelo grddo, con enmiend orgánic) o en el trtmiento c control (muestrs, en cd cso, l suelo grddo no enmendds y no sometids los procesos grdtorios simuldos). Los nálisis ls muestrs los suelos y los lodos se relizron con tres repeticiones y se relizó el nálisis estdístico pr otener el vlor medio y el error cd uno los prámetros. L significción estdístic los resultdos otenidos con cd trtmiento se otuvo medinte nálisis l vrinz y se utilizó l prue Duncn pr comprción rngo múltiple medis, l 95 % confinz (P < 0.05). 3. Resultdos y discusión Prámetro Suelo 1 (Viver) Suelo 2 (Zrr) Lodos compostdos Arens 74.8 ± ± Limos 18.8 ± ± Arcills 6.4 ± ± Mteri orgánic totl (%) 1.03 ± ± ± 2.7 ph 8.40 ± ± ± 0.08 CE (ds/m) 0.53 ± ± ± 0.12 Crontos totles (%) 39.3 ± ± Densidd prente (kg/m 3 ) 1352 ± ± ± 45 Zn (mg/kg) ± ± ± 21 Cu (mg/kg) ± ± ± 10 Cd (mg/kg) 1.00 ± ± ± 0.1 Cr (mg/kg) ± ± ± 1.2 Ni (mg/kg) ± ± ± 1.1 P (mg/kg) ± ± ± 11 Hg (mg/kg) 0.15 ± ± ± 0.06 Tl 1.- Crcterístics físico químics principles los suelos y l enmiend lodos compostdos. En l tl 1 se presentn ls principles crcterístics mos suelos y los lodos compostdos utilizdos como enmiend orgánic [12]. Destc un contenido superior rcill y menor rens totles en el suelo 2 y tmién su myor contenido en mteri orgánic, con vlores normles crcterísticos los suelos forestles [4]. Los vlores conductividd eléctric en el extrcto sturción (CE) y crono orgánico l suelo 1 se encuentrn ntro l rngo norml los termindos en suelos grddos con
4 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio cultivos secno l zon interior Cstellón [18] y su contenido en metles pesdos se h estimdo como jo prtir los termindos por [18] en zons próxims pr cultivos hortícols. Ls crcterístics químics y fisicoquímics los lodos compostdos están ntro l rngo norml ls enmiends orgánics usds en horticultur [2] y su nivel metles pesdos lo culificn como enmiend o fertiliznte orgánico clse B [15] pto pr el uso grícol ls dosis ensyds un vez cd 5 ños. El contenido inicil metles pesdos mos suelos y su vlor ph permite que sen enmenddos con ls dosis indicds lodos compostdos cumpliendo l legislción espñol [13]. Nivel erosión hídric (J/ml) Contenido Mteri orgánic (%) Dosis lodos (%) En mcrogregdos ( µm) En microgregdos (< 200 µm) Contenido mcrogregdos estles (%) ( ) µm c c c c Tl Dtos c 0.55 c 6.1c mteri orgánic en el suelo 1 (Viver) en los mcrogregdos y en los microgregdos, y contenido mcrogregdos, en el experimento 25 º C. Cifrs seguids l mism letr, pr cd nivel erosión, no son significtivmente diferentes l 95 % confinz (P< 0.05). Ls tls 2 y 3 muestrn los contenidos mteri orgánic totl en los mcrogregdos (frcción µm) y los microgregdos (frcción < 200 µm) y el contenido mcrogregdos los suelos 1 y 2, respectivmente, pr los ensyos erosivos tempertur miente (25 º C). Se duce que sin clentmiento previo los niveles erosión fectn más l ruptur los gregdos, con un disminución progresiv su contenido, en el suelo 1 y drástic en el 2. L pérdid C orgánico se produce, mner significtiv en los mcrogregdos, más en el suelo 1 que en el 2. Est cción es tenud en mos suelos por l dicción l enmiend orgánic, sin diferencis significtivs entre ms dosis en el suelo 1. En este proceso, se produce un significtiv myor cumulción mteri orgánic en los microgregdos sin enmiend mos suelos. En ls muestrs enmendds con el compost lodos, durnte este proceso grdtivo los suelos se formn nuevos mcrogregdos, que el proceso erosivo trnsform en microgregdos y mteri orgánic prticuld, previniendo significtivmente l pérdid glol mteri orgánic. Estos mismos hechos hn sido consttdos en otros trjos en suelos texturs medis y gruess [3] [19].
5 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio Nivel erosión hídric (J/ml) Dosis lodos (%) En mcrogregdos ( µm) Contenido Mteri orgánic (%) En microgregdos (200 µm) Contenido mcrogregdos estles (%) ( ) µm c c c c c c c c c 38.0 Tl 3.- Dtos mteri orgánic en el suelo 2 (Zrr) en los mcrogregdos y en los microgregdos, y contenido mcrogregdos, en el experimento 25 º C.). Cifrs seguids l mism letr, pr cd nivel erosión, no son significtivmente diferentes l 95 % confinz. Nivel erosión hídric (J/ml) Dosis lodos (%) En mcrogregdos ( µm) Contenido Mteri orgánic (%) En microgregdos (< 200 µm) Contenido mcrogregdos estles (%) ( ) µm c c c c c c Tl 4.- Dtos mteri orgánic en el suelo 1 (Viver) en los mcrogregdos y en los microgregdos, y contenido mcrogregdos, en el experimento 500 º C. Cifrs seguids l mism letr, pr cd nivel erosión, no son significtivmente diferentes l 95 % confinz. Ls tls 4 y 5 muestrn los resultdos otenidos pr mos suelos con myores niveles grdción medinte clentmiento previo 5 minutos 500 º C. Como consecuenci l clentmiento se produce un myor strucción mcrogregdos y un pérdid glol mteri orgánic en mos suelos, que fect sore todo un menor incremento, en relción con los resultdos otenidos en los ensyos sin clentmiento previo, l mteri orgánic en microgregdos. Esto signific que el clentmiento d lugr l comustión mteri orgánic prticuld y en los mcrogregdos y fect significtivmente l grdción cusd por l erosión, provocndo un myor strucción mcrogregdos. L dición l enmiend orgánic tenú el proceso grdtivo, sore todo en el suelo 2, en el cul l pérdid mteri orgánic en los
6 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio mcrogregdos se reduce l mitd sin vrir significtivmente l gnnci mteri orgánic en los microgregdos. Nivel erosión hídric (J/ml) Dosis lodos (%) En mcrogregdos ( µm) Contenido Mteri orgánic (%) En microgregdos (200 µm) Contenido mcrogregdos estles (%) ( ) µm c c c c c c c c c 36.9 Tl 5.- Dtos mteri orgánic en el suelo 2 (Zrr) en los mcrogregdos y en los microgregdos, y contenido mcrogregdos, en el experimento 500 º C.). Cifrs seguids l mism letr, pr cd nivel erosión, no son significtivmente diferentes l 95 % confinz Almcenmiento gu disponile (% v/v) c 0.0 E0F0 E1F0 E2F0 E0F1 E1F1 E2F1 Nivel grdción l suelo Suelo 1 Dosis 0 % Suelo 1 Dosis 2 % Suelo 1 Dosis 4 % Figur 1.- Vrición l lmcenmiento gu disponile l suelo 1 (Viver) con los niveles grdción l suelo. Los vlores medios ls columns mrcdos en cd nivel grdción con letrs distints son significtivmente diferentes l 95 % confinz.
7 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio Almcenmiento gu disponile (% v/v) E0F0 E1F0 E2F0 E0F1 E1F1 E2F1 Nivel grdción l suelo Suelo 2 Dosis 0 % Suelo 2 Dosis 2 % Suelo 2 Dosis 4 % Figur 2.- Vrición l lmcenmiento gu disponile l suelo 2 (Zrr) con los niveles grdción l suelo. Los vlores medios ls columns mrcdos en cd nivel grdción con letrs distints son significtivmente diferentes l 95 % confinz CRAAD (% ) c E0F0 E1F0 E2F0 E0F1 E1F1 E2F Nivel grdción l suelo c Suelo 1 Dosis 0 % Suelo 1 Dosis 2 % Suelo 1 Dosis 4 % Fig. 3.- Vrición l cpcidd reltiv lmcenmiento gu disponile, CRAAD (%), con los niveles grdción l suelo 1 (Viver). Los vlores medios cd nivel grdción mrcdos en ls columns con letrs distints son significtivmente diferentes l 95 % confinz.
8 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio CRAAD (% v/v) E0F0 E1F0 E2F0 E0F1 E1F1 E2F Nivel grdción l suelo Suelo 2 Dosis 0 % Suelo 2 Dosis 2 % Suelo 2 Dosis 4 % Fig. 4.- Vrición l cpcidd reltiv lmcenmiento gu disponile CRAAD (%), con los niveles grdción l suelo 2 (Zrr). Los vlores medios cd nivel grdción mrcdos en ls columns con letrs distints son significtivmente diferentes l 95 % confinz. De cuerdo con [17], l dición enmiends orgánics l suelo mejor su estilidd estructurl con un myor concentrción mteri orgánic en mcrogregdos y en microgregdos, sore todo en suelos textur grues, y que estos suelos concentrn su mteri orgánic en l frcción solule, en l liger y en el humus, lredor los mcrogregdos y microgregdos, constituyendo estructurs inestles frente l erosión hídric. En cmio, en estos mismos suelos, l mteri orgánic procente l enmiend se concentr en mcrogregdos, microgregdos, mteri orgánic prticuld y otrs frcciones tles como l ioms microin, que tienn umentr l estilidd l suelo frente los procesos erosivos. Como pue oservrse en ls figurs 1 y 2, se produce un umento significtivo l cpcidd lmcenmiento gu disponile en mos suelos durnte el proceso erosión sin clentmiento previo, que ument significtivmente con l dosis enmiend orgánic. Este hecho es consecuenci direct l disgregción por tmños ocsiondo por el proceso erosión hídric y l concentrción l C orgánico en los microgregdos y como mteri orgánic prticuld. El clentmiento previo 500 º C produce un scenso significtivo en l cpcidd lmcenmiento gu disponile, tenudo por el efecto l dición l enmiend orgánic. De cuerdo con este comportmiento, los vlores l CRAAD (Figurs 3 y 4) son significtivmente más ltos en ls muestrs enmendds orgánicmente, sore todo en los ensyos sin clentmiento previo, llegndo incrementrse respecto l control sin enmiend orgánic en un 54.7 % pr el suelo 2 y en un 48.9 % pr el suelo 1 pr l dosis l 4 %. El clentmiento previo l suelo 500 ºC d lugr un disminución l efecto l mism dosis enmiend orgánic sore el CRAAD, con incrementos l orn l 20% pr mos suelos.
9 I Simposio Ieromericno Ingenierí Residuos Cstellón, julio Conclusiones Estos dos suelos grddos textur frnco renos, con diferente contenido inicil mteri orgánic, por su diferente uso, presentn un comportmiento similr frente los procesos grdtorios cusdos por el fuego y por l erosión hídric. En mos, l mteri orgánic propi se encuentr ligd los escsos limos y rcills constituyendo estructurs inestles frente l gu, con vlores vriles mcrogregción según el contenido mteri orgánic, entre el 18% l suelo 1 y el 75% l suelo 2. En mos csos, ests estructurs fcilitn l comustión l mteri orgánic durnte el clentmiento previo cinco minutos 500 ºC. L enmiend orgánic con lodos compostdos estos dos suelos ls dosis l 2 y 4 % hce que durnte los procesos erosivos grdtivos su estructur, disminuy l ruptur los mcrogregdos en microgregdos como consecuenci un myor mntenimiento l mteri orgánic prticuld o gregd. Estos hechos influyen selectivmente en l cpcidd lmcenmiento gu ls muestrs, mner que su cpcidd reltiv lmcenmiento gu disponile (CRAAD) ument significtivmente con l dición l enmiend orgánic en mos suelos. En los ensyos sin clentmiento previo, l umentr el nivel l erosión hídric, l dosis l 4 % enmiend provocó umentos significtivos l CRAAD entre un 48.9% y un 54.7 %, y en torno un 20% en los ensyos con clentmiento previo. De todo ello se duce que el uso lodos compostdos e consirrse como un técnic sostenile pr l resturción suelos grddos o en proceso grdción. L seguridd en el uso dich técnic está reguld tnto en l legislción espñol como en l comunitri por ls crcterístics iniciles los lodos y ls l compost finl en cunto sus crcterístics físics, iológics y químics, especilmente por su contenido en metles pesdos. 5. Agrcimiento Contrto UVEG FACSA (N/REF SCP/JP ).- Crcterístics hidrofísics suelos enmenddos con lodos purción gus residules. 6. Referencis [1] Aggelis, S. M. & Londr, P. A. (2000). Effects of compost produced from town wstes nd sewge sludge on the physicl properties of lomy nd clyey soil. Bioresource Technology, 71 : [2] Alich, R., Cnet, R., Pomres, F. nd Ingelmo, F. (2000). Microil iomss content nd enzymtic ctivities fter the ppliction of orgnic mendments to horticulturl soil.bioresource Technology,75, pp [3] Angers, D. A. & Giroux, M. (1996). Recently posited orgnic mtter in soil wter-stle ggregtes. Soil Science Society of Americn Journl, 60, pp [4] Antolín Tomás, C., Morled Esteve, M., Álvrez Alonso, D. Y Cró Vlver, E. (1997). Análisis los efectos producidos por los mecnismos erosivos l suelo, según los usos l mismo. Recomendciones pr su prevención y control. L resturción l cuiert vegetl en l Comunidd Vlencin, ed. V. R. Vllejo, Fundción CEAM, Vlenci, pp
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