Uso de materia orgánica en Agricultura Rodolfo Canet Castelló Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias

Transcripción

1 Uso de materia orgánica en Agricultura Rodolfo Canet Castelló Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias LA MATERIA ORGÁNICA EN EL SUELO AGRÍCOLA - Características de la materia orgánica del suelo - El ciclo de la materia orgánica del suelo - Influencia de la materia orgánica sobre las características físicas del suelo - Influencia de la materia orgánica en las propiedades químicas y fisicoquímicas del suelo COMPOSTAJE DE RESIDUOS ORGÁNICOS: ASPECTOS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS - Problemática del uso de materiales sin estabilizar - Características de los residuos orgánicos a compostar - Técnicas y práctica del compostaje - Modificaciones sufridas en el material durante el proceso - Problemas que se pueden presentar durante el compostaje - Índices de madurez del compost - Perspectivas de futuro PROPIEDADES Y USO DEL COMPOST DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS - Características peculiares del compostaje de RSU - Valoración agronómica del compost - Otras ventajas de su uso - Posibles perjuícios - Algunas consideraciones sobre el uso agrícola del compost de RSU OTROS PRODUCTOS O PRÁCTICAS PARA MANTENER LA MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO - Características generales de los estiércoles - Estiércoles de ave: gallinaza y palomina - Purines - Vermicompost - Los lodos de depuradora - Cubiertas vegetales (abonos verdes, acolchados, rastrojos, etc.) PERJUÍCIOS POTENCIALES DE LOS RESIDUOS ORGÁNICOS - Degradación ambiental - Problemas de higiene en los residuos - Eutrofización de los ambientes acuáticos - Problemas de fitotoxicidad - Hambre de nitrógeno - Aumento de la salinidad del suelo - Contaminación de los residuos por metales pesados - Contaminación por compuestos orgánicos Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 1

2 LA MATERIA ORGÁNICA EN EL SUELO AGRÍCOLA Desde el momento en que se comprobó que las plantas crecían adecuadamente si se añadían ciertos compuestos químicos al suelo y, especialmente, se consiguió la síntesis en grandes cantidades de éstos, la necesidad de mantener un buen nivel de materia orgánica en los suelos agrícolas ha sido progresivamente infravalorada. De hecho, en muchos casos se ha llegado a considerar el suelo como un simple soporte inerte para el crecimiento de las plantas, cuya única función es manternerlas en su sitio y servir de receptáculo para los nutrientes aportados por la fertilización. El suelo, tanto agrícola como natural es, no obstante, mucho más que eso, y la fracción orgánica es una de las partes del mismo que revisten una mayor importancia, puesto que desempeña un papel clave en el mantenimiento de sus propiedades, su estructura y su capacidad productiva. En efecto, características tan importantes como la capacidad del suelo para retener nutrientes en una forma disponible para los vegetales, o la facilidad para airearse o ser trabajado en las labores agrícolas son función directa, o al menos están muy influidas por el contenido y propiedades de la materia orgánica del suelo. No puede así tratarse con propiedad el tema de la aplicación agrícola de residuos orgánicos sin hablar primero de la materia orgánica del suelo y de cómo influye en las propiedades y comportamiento del mismo. Sólo así se podrán entender muchas de las nociones que serán debatidas cuando se traten los diferentes productos orgánicos de uso agrícola y, sobre todo, los efectos que éstos producen tras su aplicación en el suelo. Características de la materia orgánica del suelo Los suelos presentan una amplísima diversidad de contenidos de materia orgánica, desde los llamados suelos orgánicos, en los que la mayor parte de su composición es material orgánico, hasta los desérticos donde no se alcanza una milésima parte. Ciñéndonos a los suelos agrícolas españoles, la media ronda el 1%, por lo que se puede considerar que nuestro país es claramente deficitario, ya que en líneas muy generales se considera al 2% como el mínimo de materia orgánica que un suelo agrícola debe contener para unos adecuados funcionamiento y protección. En la Comunidad Valenciana se pueden encontrar suelos de labor con del 1 al 4 % de materia orgánica, dependiendo de la zona, del cultivo y del manejo de la finca. No es lógico pensar en la materia orgánica del suelo como un todo fijo y homogéneo. Al contrario, es un conjunto variable y desorganizado de residuos orgánicos en muy diversos grados de descomposición, provinientes de la actividad y muerte de todos los vegetales, animales y microbios que allí se desarrollaron, junto a los aportes externos que se hubieran podido realizar. No es fácil, por tanto, realizar una clasificación precisa de los materiales orgánicos que podemos encontrar en el suelo, aunque sí podemos establecer cuatro grandes grupos: restos orgánicos escasamente descompuestos, situados en las capas más superficiales, y en los que los grandes grupos de sustancias orgánicas no se encuentran apenas modificados. En líneas generales, estos grandes grupos son: pequeños compuestos, unidades elementales de las grandes sustancias orgánicas (azúcares, aminoácidos, bases nitrogenadas, etc.) hidratos de carbono, grandes estructuras formadas por la repetición de miles de unidades de azúcares sencillos. Pueden funcionar como formas de reserva de energía (almidón, glucógeno, etc.) o dando lugar a estructuras de sostén (celulosa, lignina, etc.) proteínas, formadas por la unión de aminoácidos, son fuente de nitrógeno y azufre, y tienen una función estructural o de regulación. ácidos nucleicos, formados por la unión de miles de bases nitrogenadas, fosfatos y azúcares, tienen la misión de transferir la información genética, y son una de las principales fuente de fósforo en los residuos orgánicos grasas, que son formas de reserva de energía y forman las membranas celulares, así como ceras, pigmentos, resinas, etc. biomasa microbiana, que es el conjunto de microorganismos que viven en el suelo, y que por su pequeño tamaño no se pueden distinguir a simple vista y por ello se incluyen dentro Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 2

3 de la materia orgánica del suelo, especialmente porque son analíticamente inseparables. restos orgánicos moderadamente descompuestos, donde las formas originales de los materiales ya son dificilmente discernibles, y que se encuentran a medio camino entre el material fresco y el humificado. humus. El concepto de humus es vago, y en muchas ocasiones hace referencia al conjunto de la materia orgánica del suelo. No obstante, cuando se usa en sentido estricto hace referencia a la materia orgánica tan descompuesta y transformada que ni en su aspecto externo o su composición pueden reconocerse las formas originales; se habla entones de material humificado total o humus. En un suelo en el cual no se hayan realizado aportes recientes de material fresco, los términos humus y materia orgánica del suelo pueden considerarse equivalentes. Este material, pardo o incluso negruzco, no es un producto químico concreto, sino que es una mezcla irregular y aleatoria de la unión y transformación de todos los subproductos producidos durante la descomposición de la materia orgánica del suelo. Por no ser un compuesto o una familia de compuestos claramente definidos, la clasificación de las sustancias húmicas es funcional y se basa en el resultado de un proceso de extracción en varias fases. Así, cuando la materia orgánica se somete a la acción de un extractante fuertemente alcalino, queda un residuo negruzco constituido por las huminas, los de mayor complejidad estructural y que por tanto presentan una gran dificultad en su extracción. El material disuelto en la solución alcalina es el llamado extracto húmico total, y puede ser aún separado en otras fracciones. Si añadiendo un ácido fuerte se consigue bajar el ph hasta un valor de 2, parte del material humificado, los ácidos húmicos, precipitarán, mientras que los ácidos fúlvicos permanecerán en solución. Aunque en algunas ocasiones los ácidos húmicos precipitados se separan mediante disolución en alcohol en ácidos húmicos y ácidos himatomelánicos, esta separación reviste un menor interés y no se contempla, de hecho, en los Métodos Oficiales de Análisis del Ministerio de Agricultura. Dejando a un lado sus diferentes características de solubilidad, que les permite ser separados, la distinción entre ácidos húmicos y ácidos fúlvicos presenta un gran interés agrícola, ya que estos últimos, de menor tamaño y estructura más sencilla, presentan cierta movilidad que puede ayudar al movimiento de los nutrientes o de los contaminantes unidos a ellos, mientras que los ácidos húmicos, más grandes y complejos, tienen una mayor importancia en la formación de la estructura de suelo. El ciclo de la materia orgánica del suelo Dada la enorme importancia del humus en los suelos agrícolas, cuando se trata de productos orgánicos de aplicación agrícola es corriente hablar del coeficiente isohúmico (K 1 ), que representa el porcentaje de materia seca del producto que se transforma en humus en un año. Valores típicos de estos coeficientes pueden encontrarse en la Tabla 1. En la Tabla 2 podemos encontrar, en cambio, las cantidades de humus generadas por los restos de diversos cultivos según dos autores diferentes. Como hemos visto, buena parte de la clasificación de la materia orgánica que hemos resumido anteriormente estaba basada en el distinto grado de descomposición y transformación que ésta había sufrido desde su llegada al suelo. Es preciso por tanto que recapitulemos y esbozemos el ciclo de la materia orgánica del suelo. En primer lugar, la materia orgánica fresca llega al suelo mediante la producción de material vegetal gracias al aprovechamiento de la energía del sol y de los nutrientes minerales del suelo, y la deposición final de los restos junto a los de los animales y microbios que se alimentan de ellos. Una vez allí, estos restos son rápidamente atacados por los microorganismos y comienza su descomposición, en la cual se distinguen tres procesos básicos: despolimerización, esto es, la rotura de los grandes compuestos orgánicos (hidratos de carbono, proteínas, etc) en las unidades fundamentales de las que estaban compuestos (azúcares, aminoácidos, etc). mineralización, o sea, la descomposición de estas unidades sencillas para dar lugar a compuestos minerales. humificación, proceso en el cual los restos más difíciles de descomponer de las grandes sustancias orgánicas, fundamentalmente de la lignina, se unen de manera Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 3

4 desordenada los unos a los otros (o sea, se polimerizan), dando lugar a los ácidos fúlvicos, húmicos y huminas. Tabla 1 Coeficientes isohúmicos K 1 de diferentes residuos vegetales y abonos orgánicos ESPECIE AUTOR Soltner (1990) Muller (1982) Boiffin et al. (1986) Delas y Molot (1983) Trigo/cebada/avena raíces 0,15 0,08 0,15 - partes aéreas 0,15 0,08 0,08 0,14 Maíz raíces 0,15 0,06 0,15 - partes aéreas 0,12 0,06 0,12 2 0,20 Remolacha raíces 0,15-0,15 - partes aéreas 0,08 0,04 0,08 - Patata raíces 0,15-0,15 - partes aéreas Colza raíces 0,15 0,10 0,15 - partes aéreas 0,15 0,10 0,12 - Restos de prados - 0, Guisante/judía/haba raíces 0,15-0,15 - partes aéreas 0,08-0,08 - Lino raíces 0, partes aéreas 0, Abono verde raíces 0,15-0,15 - partes aéreas 0,05-0,08 1 0, Alfalfa raíces 0,20-0,15 - partes aéreas 0,12 0,15 0,12 - Abonos orgánicos estiércol bien maduro 0,50 0,3-0,5 0,30 0,32 estiércol semimaduro 0,40-0,30 0,32 estiércol fresco con paja 0,25 0,2-0,4 0,30 0,32 compost RSU 0, lodos EDAR 0,20-0,20 - turba sarmientos/orujo ,37 restos forestales ,31 1 Según que el abono verde contenga mucha o poca lignina 2 0,10 para la base de los tallos del maíz no recolectados para ensilar Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 4

5 Tabla 2 Cantidad de humus generado por los restos de diversos cultivos CULTIVO HUMUS FORMADO (kg/ha por año) Según Henin (1972) Remolacha Patata Trigo (paja exportadora) Cebada (paja exportadora) Maíz (cañas enterradas) Paja de trigo Alfalfa (dos años) Pradera temporal (tres años) Mostaza blanca despreciable próximo a cero Según Gross (1986) Tabla 3 Raíces, rastrojos de trigo (sin paja) Otros cereales (paja excluida) Maíz (raíces y rastrojos) Maíz (raíces, rastrojos y cañas) Colza (raíces, paja y silicuas) Remolacha (hojas y cuello) Alfalfa (enterrando último corte) Pradera temporal (según duración) A pesar de su gran estabilidad, el humus es también lentamente mineralizado. Al igual que el coeficiente isohúmico K 1 es el porcentaje de materia orgánica aportada que se transforma en humus, el coeficiente de mineralización K 2 se usa para indicar el porcentaje de humus del suelo que se mineraliza (Tabla 3). Valores de K 2 para diferentes regiones españolas ZONA K 2 Andalucía occidental y sur de Extremadura Secano 0,020-0,022 Andalucía oriental Castilla-La Mancha, Levante, Valle del Ebro y centro de Extremadura Meseta norte, norte de Extremadura, cornisa Cantábrica y Galicia Regadío Secano Regadío Secano Regadío Secano Regadío 0,030 0,010-0,011 0,030 0,008 0,020 0,005-0,015 0,020 En condiciones normales, los restos vegetales producidos tras una cosecha no son suficientes para compensar la pérdida de material humificado debida a su mineralización, lo que justifica la pérdida gradual de materia orgánica observada en los campos de cultivo durante las últimas décadas. Cuando esto ocurre, la única solución es el aporte de algún tipo de producto orgánico. Desde un punto de vista agrícola, resulta muy importante poder realizar un balance de humus en el suelo de tal manera que al menos se pueda garantizar que la cantidad de aquél no desciende con el paso del tiempo, o para saber qué cantidad de producto orgánico hay que aplicar para llevar el contenido de materia orgánica del suelo hasta un valor deseado. Dentro de este balance, el coeficiente de mineralización K 2 nos permite calcular el humus que se pierde cada año, mediante la fórmula: Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 5

6 humus perdido (kg/ha)=humus existente (kg/ha) x K 2 Así, si queremos que el nivel de materia orgánica del suelo no disminuya, deberíamos aplicar la cantidad de enmienda necesaria para aportar el humus perdido, sabiendo que: enmienda a aportar (kg/ha)=humus necesario (kg/ha)/k 1 Si no sólo queremos mantener el nivel de materia orgánica, sino que queremos aumentarlo, hay que incrementar el aporte de enmienda hasta alcanzar el valor deseado. Supongamos, como ejemplo, que queremos restablecer el nivel de humus perdido en un año en un suelo arcilloso con un 1,9% de materia orgánica y un K 2 del 1,5% (o sea, de 0,015). El humus necesario para ello, que será igual que el mineralizado durante un año, será: humus (kg/ha)= kg de suelo/ha x 1,9 kg de humus/100 kg de suelo x 0,015=513 kg de humus/ha El peso de una hectárea de suelo vendrá dado, por supuesto, por la densidad aproximada de éste y la profundidad que consideremos adecuada (10, 15, 20 cm...). Son muchos los factores que influyen en la velocidad y la dirección de las reacciones de transformación de la materia orgánica del suelo, y pueden clasificarse en internos, o sea, que dependen de la naturaleza de los materiales en descomposición, y externos, cuando dependen de las características del suelo o de la zona en la que éste se encuentra. Los principales factores que se pueden discutir son: Naturaleza de los restos orgánicos. Los residuos ricos en sustancias fácilmente degradables, con suficientes cantidades de nitrógeno y otros nutrientes esenciales, se degradarán fácil y rápidamente. En cambio, residuos ricos en lignina, como los leñosos, o en ceras, grasas, pigmentos y resinas, serán más problemáticos, por la mayor complejidad estructural de estos compuestos y por la acción tóxica de algunos de ellos. Población microbiana del suelo. Dado que los microorganismos son los principales actores de la transformación de la materia orgánica, las características de la flora microbiana son un factor a tener muy en cuenta, aunque no es totalmente independiente, ya aquélla vendrá dada por las características ambientales, del suelo y de su materia orgánica. A la hora de degradar los compuestos más sencillos, las bacterias no tienen rival ni en cuanto a variedad ni en cuanto a eficiencia. En cambio, los hongos y los actinomicetos suelen adquirir una mayor relevancia en las reacciones que involucran sustancias de mayor tamaño y, especialmente, en las reacciones de humificación. La composición de la flora autóctona del suelo y la de los productos orgánicos aplicados será por tanto un factor fundamental para evaluar la rapidez y dirección de las transformaciones, en base a las características del material y la eficiencia de cada grupo microbiano para degradar o transformar cada uno de los diferentes compuestos orgánicos. Aireación. Dado que la mayoría de los microorganismos que intervienen en la transformación del humus son aerobios, una buena oxigenación del suelo es un requisito indispensable en la formación de aquél. Condiciones de falta de aire, ya sea por una mala estructura o un exceso de humedad, darán lugar a la acumulación de materia orgánica poco descompuesta en el suelo. Baste pensar que éste es el proceso natural por el cual se forman las turberas en las zonas pantanosas. Un exceso de laboreo, en cambio, puede producir una disminución acelerada del contenido de humus original. Humedad. Además de influir en la aireación del suelo, es necesaria para el desarrollo de la actividad biológica, e incluso puede actuar ablandando materiales o disolviendo compuestos. De hecho, la gran mayoría de reacciones químicas biológicas se Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 6

7 producen en disolución, por lo que la falta de agua las inhibirá por completo. El contenido óptimo de humedad vendrá dado, obviamente, por las características del suelo en cuestión. Temperatura. En general, a mayor temperatura más rápidas son las transformaciones. No obstante, cada población microbiana tiene una temperatura óptima de crecimiento muy definida. En líneas generales, las temperaturas templadas, entre 25 y 30ºC, son las más favorables para un adecuado desarrollo del ciclo de la materia orgánica del suelo. ph. Los microorganismos del suelo presentan también una preferencia por determinados valores de ph en función de sus características. Así, las bacterias y los actinomicetes se desarrollan mejor en medios neutros o ligeramente alcalinos, mientras que los hongos los prefieren ligeramente ácidos. Valores de ph entre 6 y 7,5 podrían considerarse óptimos para el conjunto de la flora microbiana del suelo, aunque cifras que se aparten ligeramente de este rango no deberian considerarse problemáticas. Influencia de la materia orgánica sobre las características físicas del suelo Estructura del suelo Porosidad y tamaño de los poros Actuación humana. Obviamente, en un suelo agrícola va a ser un factor de gran importancia, ya que definirá los aportes de material orgánico que se van a realizar, constituídos por los restos de las cosechas y las aplicaciones de enmiendas, y también será el causante de actividades que acelerarán o retardarán los procesos de transformación (roturación, laboreo, manejo del agua, aplicación de fitosanitarios, etc.). Si la única función de la materia orgánica fuera aportar nutrientes al suelo, su interés sería muy reducido puesto que los fertilizantes minerales pueden actuar en este sentido con mayor rapidez, precisión y comodidad para el agricultor. No obstante, el suelo es un medio muy complejo, así como un recurso natural cada vez más escaso que no puede ser renovado en una escala de tiempo humana. La fertilidad a corto plazo no puede ser así el único factor a considerar en el manejo de un suelo agrícola, sino que el sostenimiento ilimitado de su estructura y productividad debe ser el objetivo a cumplir. La función de la materia orgánica dentro de este objetivo global es de la más alta importancia, ya que su influencia en las características físicas, químicas, físicoquímicas o biológicas, es muy notable. Los componentes del suelo no se encuentran de forma aislada, sino formando pequeñas estructuras llamadas agregados, las cuales pueden ser de dos tipos, los microagregados, de pequeño tamaño, y los macroagregados, formados por la unión de múltiples microagregados. La importancia de esta estructuración del suelo en agregados es enorme: evita la erosión inmediata del suelo por acción del viento y del agua, permite su adecuada aireación, le da unas buenas propiedades en cuanto al paso y retención del agua, facilita las labores agrícolas, etc. La materia orgánica participa en la formación de los agregados al mantener unidas las partículas minerales, y además contribuye a aumentar la resistencia de estos agregados a la acción de agentes externos como el agua. En caso contrario, la lluvia y el riego descompondrían los agregados que espontáneamente se forman entre las partículas minerales, formándose capas de lodo que al secarse impiden la entrada del agua y del aire, afectando a los cultivos. Esta es la razón por la que se desaconsejan las labores agrícolas en suelos muy húmedos. El efecto positivo de la aplicación de enmiendas orgánicas sobre la estabilidad estructural de los agregados del suelo ha sido demostrado experimentalmente en numerosas experiencias. No cabe pensar que este efecto beneficioso es puramente mecánico, sino que al activarse la vida microbiana se generan sustancias adherentes y crecen formas de vida filamentosas que contribuyen enormemente a este incremento de la resistencia estructural del suelo. Obviamente, el hecho de que el humus favorezca la agregación de las partículas del suelo en agregados de mayor tamaño debe repercutir en la porosidad de éste. En efecto, no sólo se observa un incremento de la porosidad total al aplicarse productos orgánicos al suelo sino que aumenta el tamaño medio de los poros al formarse poros de mayor diámetro, de gran importancia por permitir el avance de las raíces y el movimiento del aire y del agua. El aumento de la porosidad global da lugar a un descenso de la densidad aparente del suelo, que aumenta al compactarse debido al uso de maquinaria pesada en las labores del Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 7

8 suelo, allí donde las raíces son más activas. La materia orgánica también aumenta la porosidad del suelo favoreciendo el desarrollo de animales que excavan en busca de comida como las lombrices de tierra. Estos túneles y galerías sirven para mezclar y remover el suelo y permiten el paso de cantidades importantes de agua y aire. Capacidad de retención de agua Temperatura Influencia de la materia orgánica en las propiedades químicas y físicoquímicas del suelo ph Si bien la creación de poros de mayor tamaño da lugar a que se favorezca el paso del agua a través del perfil del suelo, el aumento global de la porosidad y la naturaleza coloidal de la materia orgánica hace que la capacidad del suelo para almacenar agua se vea muy favorecida, de manera que se protege a los cultivos tanto de la acción de las precipitaciones intensas (el exceso de agua drena mejor y la acción de la lluvia no daña a la estructura del suelo) como de la sequía (el suelo almacena más agua embebida en los poros de menor tamaño y en el humus). Aunque este efecto suele ser ligero, un suelo rico en materia orgánica es más oscuro que un suelo similar pero más pobre en ella. Este color más oscuro viene dado por el tono pardo o incluso negruzco de los ácidos húmicos, que aumenta según sube su tamaño y la complejidad de su estructura. Como los colores oscuros absorben una mayor cantidad de radiación solar, los suelos oscuros pueden absorber hasta el 80 % de ésta frente al 30 % de los suelos claros. En consecuencia, los suelos ricos en materia orgánica se calientan más que los pobres, y mantienen un régimen térmico más estable. No debe pensarse que los beneficios de un adecuado nivel de materia orgánica en el suelo sólo afectan a su estructura u otros aspectos físicos. Al contrario, el humus es uno de los principales factores que intervienen en la acción y regulación de los más importantes procesos químicos y físicoquímicos del suelo. Desde un punto de vista agronómico, estos procesos adquieren una especial relevancia, ya que son los encargados de determinar la presencia y disponibilidad de los nutrientes esenciales para los vegetales. Como en las propiedades físicas, no podemos aquí hablar de efectos aislados e independientes de la materia orgánica sobre cada una de las propiedades, sino que se trata de fenómenos y procesos interrelacionados: la modificación de un parámetro da lugar al cambio inmediato de otros (baste ver la interdependencia entre el ph y la capacidad de intercambio catiónico). El ph, también llamado reacción del suelo, tiene enorme importancia en los suelos agrícolas y naturales. La mayor acidez o alcalinidad de éstos determinará las especies vegetales que pueden ser cultivadas, las cantidades y formas químicas en las que los nutrientes e incluso los posibles contaminantes se encontrarán presentes, y por tanto su estado de disponibilidad, la actividad de los distintos microbios tanto beneficiosos como nocivos, y toda una serie de factores relacionados. Es fundamental así conocer cuáles van a ser los cambios en el ph de un suelo cuando se aporta materia orgánica. En principio, la descomposisión de ésta tiene cierto efecto acidificante debido a la formación de ácidos orgánicos de pequeño tamaño, la generación de CO 2 en la mineralización, el cual se disuelve en el agua formando bicarbonatos y, en algunas condiciones, carbonatos, y por último, a la nitrificación del amonio producido para dar lugar a nitrato. No obstante, esta acidificación del medio es siempre moderada, se restringe a las zonas del suelo más ricas en materia orgánica, y puede ser incluso deseable al favorecer la disolución de nutrientes requeridos por los cultivos. Puede verse compensada de alguna manera por el aporte de cationes básicos contenidos en el material orgánico aportado, los cuales neutralizan la acidez producida en la descomposición. De hecho, si el aporte de cationes básicos supera a la generación de acidez, el efecto global es una ligera alcalinización. En resumen, el efecto de la materia orgánica sobre el ph del suelo es, en condiciones normales, pequeño en valores absolutos. Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 8

9 Tabla 4 Capacidad de intercambio catiónico Principales efectos esperables de determinados ph ph EVALUACIÓN EFECTOS ESPERABLES EN EL INTERVALO < 4,5 EXTREMADAMENTE ÁCIDO Condiciones muy desfavorables 4,5-5,0 5,1-5, 5 5,6-6,0 6,1-6,5 6,6-7,3 7,4-7,8 7,9-8,4 Muy fuertemente ácido Fuertemente ácido Medianamente ácido Ligeramente ácido Neutro Medianamente básico Básico Posible toxicidad por Al 3+ Exceso de: Co, Cu, Fe, Mn, Zn Deficiencia: Ca, K, N, Mg, Mo, P, S Suelos sin carbonato cálcico Actividad bacteriana escasa Idóneo para la mayoría de cultivos Máxima disponibilidad de nutrientes Mínimos efectos fitotóxicos A ph<7, no hay carbonato cálcico Suelos generalmente con CO 3 Ca Disminuye la disponibilidad de P y B Deficiencia creciente: Co, Cu, Fe, Mn, Zn Clorosis férrica 8,5-9,0 Ligeramente alcalino Mayores problemas de clorosis férrica Pueden deberse al Co 3 Mg, si hay carbonatos y no hay sodio intercambiable 9,1-10 >10 Alcalino Fuertemente alcalino Presencia de carbonato sódico Elevado porcentaje de sodio intercambiable Toxicidad: Na, B Movilidad del fósforo como PO 4 Na 3 Actividad microbiana escasa Micronutrientes poco disponibles (excepto Mo) Más importante que la pequeña modificación de los valores del ph del suelo es la capacidad tamponadora o amortiguadora de la materia orgánica humificada, que reduce el riesgo de variación brusca del ph. Dado que los seres vivos, incluyendo a los vegetales, presentan un óptimo de desarrollo en rangos estrechos de ph, esta capacidad de evitar cambios bruscos de este parámetro es de un enorme interés bajo un prisma agrícola, más viendo en la Tabla 4 los principales efectos que se pueden esperar de determinados ph del suelo. Este parámetro indica la capacidad de un suelo para retener cationes (iones con carga positiva) sin que sean lavados a través del perfil del suelo o inmovilizados para dar lugar a compuestos que no sean asimilables por las plantas. Esta capacidad es así clave para el aprovechamiento agrícola: los cultivos sólo son capaces de absorber los nutrientes que se encuentran en solución (y que por tanto corren el riesgo de ser lavados fuera del alcance de las raíces) y aquéllos que están retenidos en forma intercambiable en el llamado complejo de cambio. Los suelos fértiles, por tanto, deben presentar una adecuada capacidad de intercambio catiónico. Son fundamentalmente dos los componentes del suelo que contribuyen a la capacidad de intercambio catiónico global del suelo: las arcillas y la materia orgánica humificada. Ambos presentan un elevado número de cargas negativas superficiales, en las cuales los cationes quedarán unidos, aunque la fuerza de esta unión es lo suficientemente débil como para que permita su intercambio por otros cationes que estén en las proximidades. Hay dos características particulares de la contribución de la materia orgánica a la capacidad de retención de cationes del suelo. En primer lugar, a igualdad de peso, la capacidad de intercambio específica del humus es mucho mayor que la de la mayoría de formas de arcilla existentes; baste echar un vistazo a la Tabla 5 para comprobarlo. En segundo lugar, la capacidad de intercambio de cationes proveniente del humus es muy dependiente del ph, disminuyendo a medida que el valor de este parámetro desciende, de manera que a valores muy altos de acidez (impropios por supuesto de nuestros suelos), la capacidad del suelo de retener cationes desaparecería y se comenzaría a retener aniones (iones cargados negativamente). Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 9

10 Como vemos, una adecuada capacidad de intercambio catiónico en un suelo de cultivo redundará en un mejor aprovechamiento de la fertilización, ya sea mineral u orgánica, y evitará el riesgo de carencias de determinados nutrientes en momentos importantes del desarrollo vegetal. Tabla 5 Capacidad de intercambio catiónico de diversos materiales a ph 7,0 MATERIAL CAPACIDAD DE INTERCAMBIO CATIÓNICO (meq/100 g) Materia orgánica Vermiculitas Alófanos Montmorillonita Cloritas Ilita Caolinitas Óxidos e hidróxidos Salinidad Contenido de nutrientes Fuentes de los datos ofrecidos en las Tablas: La mejora de las propiedades físicas del suelo debido al aporte de materia orgánica hace que el suelo se lave con mayor facilidad, evitándose el riesgo de un ascenso de salinidad que pudiera tener malas consecuencias para los cultivos, especialmente los menos tolerantes a las sales. No hay que despreocuparse, no obstante, cuando se vayan a aplicar productos que se sabe que presentan elevados contenidos de sales solubles, ya que dosis excesivas podrían incrementar notablemente la salinidad del suelo a pesar de cualquier mejora que pudiera producirse en la estructura de éste. Tampoco puede dejarse de lado la importancia de la materia orgánica como fuente de nutrientes esenciales para el crecimiento de los cultivos. En forma orgánica se encuentran el nitrógeno (formando parte fundamentalmente de las proteínas, ácidos nucleicos, ligninas, ácidos húmicos y fúlvicos, etc), el fósforo (en forma de ácidos nucleicos y fosfolípidos, las grasas que forman todas las membranas de los seres vivos), y el azufre (generalmente en las proteínas). Estos nutrientes en forma orgánica se liberarán lentamente durante la mineralización de la materia orgánica, dando lugar a niveles apreciables de nitratos, fosfatos y sulfatos en el suelo durante largos periodos de tiempo. Otros nutrientes que se encuentran fundamentalmente en forma inorgánica, como el potasio, el magnesio y los micronutrientes y elementos traza, son también parte importante de los aportes de productos orgánicos que se realizan al suelo, y estarán disponibles para las plantas con facilidad al no necesitar de una mineralización previa. Dado que se encuentran generalmente en forma de catión, una parte importante será retenida adecuadamente en el complejo de cambio. Tabla 1 Tabla 2 Tabla 3 Tabla 4 J. Saña, J. C. Moré y A. Cohí La gestión de la fertilidad de los suelos. MAPA. Madrid. 277 pp. S. Henin, R. Gras y G. Monnier El perfil culturl. El estado físico del suelo y sus consecuencias agronómicas. de. Mundi-Prensa, pp A. Gross Abonos. Guía práctica de la fertilización. de. Mundi- Prensa, pp C. Tarés Equilibrio del humus en los suelos cultivados. Fertilizantes nitrogenados nacionales. Boletín informativo, 52(1):1-48. U.S.D.A Soil Survey Manual. Handbook nº18. Washington, pp J. Porta, M. López Acevedo y C. Roquero Edafología para la agricultura y el medio ambiente. de. Mundi-Prensa. pp Tabla 5 R. L. Hausenbuiller Soil Science. Principles & Practices. Wm. C. Brown Publishers. Dubuque, Iowa. 3 rd edition. 610 pp. Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 10

11 COMPOSTAJE DE RESIDUOS ORGÁNICOS: ASPECTOS TEÓRICOS Y PRÁCTICOS El compostaje, o estabilización controlada de los residuos orgánicos no es una práctica novedosa ni una técnica desarrollada en la últimas décadas. Al contrario, ha sido puesta en práctica por el hombre desde la más remota antigedad, muy probablemente como medida preventiva de todos los problemas derivados de la aplicación en el suelo de residuos orgánicos en fresco. No hay que olvidar que estos deshechos orgánicos eran uno de los pocos productos disponibles para mantener o aumentar la fertilidad del suelo hasta tiempos relativamente cercanos a nosotros. Aún más sorprendente es el hecho de que la práctica del compostaje no se reduzca a la especie humana. En efecto, determinadas especies de aves acumulan grandes cantidades de estiércol y restos vegetales en el periodo previo a la puesta de sus huevos, de manera que el calentamiento producido de manera natural en la descomposición contribuye a su incubación a una temperatura adecuada. A lo que ha contribuido la ciencia actual es a conocer en profundidad los mecanismos y procesos que se desarrollan durante el compostaje, sentando así las bases para poder optimizar su eficiencia y garantizar la máxima calidad del producto final. El término compostaje puede emplearse de dos maneras. Por un lado, en su acepción más amplia y vaga, se utiliza para englobar cualquier método empleado para estabilizar un residuo orgánico fresco, independientemente de las condiciones en que se realiza. No obstante, el compostaje en sentido estricto es la degradación biológica controlada de los residuos en presencia de aire, con la generación de suficiente calor para garantizar su higiene, y con la liberación y posterior destrucción de las fitotoxinas características de las primeras etapas de la descomposición de los residuos orgánicos. Quizás la mejor definición formal del compostaje es la establecida por Zucconi y de Bertoldi en 1986: proceso bioxidativo controlado que: 1) incluye un sustrato orgánico heterogéneo en estado sólido, 2) evoluciona pasando a través de una fase termofílica y una liberación temporal de fitotoxinas y 3) da lugar a la producción de CO 2, agua, minerales y materia orgánica estabilizada (compost). Del mismo modo, el compost es el producto estabilizado e higienizado del compostaje, el cual es beneficioso para el crecimiento de las plantas. Ha sufrido una fase inicial y rápida de descomposición y se encuentra en proceso de humificación. Traduciendo esta definición a términos coloquiales, se comprueba que incluye los puntos relevantes de todo compostaje: está llevado a cabo por seres vivos es una oxidación, por lo que debe ocurrir en presencia de aire en exceso es un proceso controlado se realiza sobre residuos orgánicos sólidos, con características muy variables incluso dentro de un mismo lote se genera calor, y el producto final está higienizado se liberan fitotoxinas el producto es beneficioso para las plantas Sólo el cumplimiento de todas las condiciones fundamentales del proceso permitirá garantizar la adecuada calidad del producto final en cuanto a sus características de higiene y ausencia de fitotoxinas. Problemática del uso de materiales sin estabilizar Si utilizar los residuos orgánicos en fresco, sin una estabilización previa, estuviera exento de problemas el compostaje tendría muy poco sentido ya que, pese a su relativa simplicidad técnica, requiere de espacio, tiempo y trabajo. La realidad es que la aplicación de residuos frescos a los suelos de cultivo es una alternativa generalmente desaconsejable debido a los efectos nocivos que pueden producirse, tanto en los cultivos como en el suelo. Así, al no estar adecuadamente estabilizados dan lugar a un drástico aumento de la actividad microbiana en el suelo, con lo que disminuye el oxígeno disponible, se producen productos fitotóxicos como el amoniaco o diversos ácidos orgánicos (acético, propiónico, butírico, etc), se acelera la mineralización de la materia orgánica nativa del suelo y se puede producir un aumento de temperatura que perjudique a las semillas o a las plantas en crecimiento. Un ejemplo típico de los efectos sobre la germinación se produce a menudo cuando se siembra poco después de que se hayan enterrado los restos vegetales de la cosecha anterior. Del mismo modo, al ser el nitrógeno un factor limitante de la actividad biológica, y los microorganismos son más eficientes en su absorción, un exceso de actividad Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 11

12 en el suelo puede inmovilizar este elemento de manera que las plantas sufren la llamada hambre de nitrógeno. En algunos residuos se pueden encontrar también sustancias fitotóxicas que desaparecen tras una adecuada estabilización, como es el caso de los polifenoles en los alpechines y alperujos producidos en las almazaras. Finalmente, al no haber sido sometidos a las altas temperaturas típicas del compostaje, en los residuos en fresco pueden encontrarse semillas de malas hierbas, formas reproductivas de diversas plagas o, dependiendo del tipo de residuo, organismos potencialmente peligrosos como salmonellas, virus, o huevos de parásitos intestinales. Características de los residuos orgánicos a compostar Tabla 1 Visto ya que la estabilización de los residuos antes de su utilización en el campo es necesaria, y que el compostaje es el método ideal para ello, cabe discutir qué residuos pueden ser compostados y qué características deben presentar para que este proceso se realice de la manera más eficiente posible y las propiedades del producto final sean adecuadas para su uso agrícola. Relación carbono/nitrógeno de distintos residuos orgánicos RESIDUO RELACIÓN CARBONO/NITRÓGENO Restos de serrerías 150 a 200 Papel 150 a 200 Pajas: caña de maíz 150 trigo/cebada 100 avena/centeno 60 Hojas: aliso abedul, roble, sauce turbas abonos verdes y césped matas de leguminosas residuos del cultivo del champiñón Estiércoles purines de bovino lisines de bovino estiércol de bovino con paja lisieres de porcino estiércol de caballo estiércol de ovino estiércoles de ave materias fecales humanas 20 a a a a a a 40 2 a 3 5 a 8 15 a 30 4 a 7 20 a a a 15 5 a 20 harina de sangre 3 En principio, cualquier producto orgánico biodegradable puede compostarse, aunque tienen especial relevancia aquellos que se producen en gran cantidad y dan lugar a problemas de manejo o eliminación, como los residuos sólidos urbanos o de las diversas industrias de transformación. Dentro de una explotación agraria adquiere especial interés el compostaje de los residuos generados en su actividad, como los estiércoles, restos de poda, subproductos de la elaboración de alimentos, etc. Aunque todas las clases de residuos orgánicos son heterogéneas en sus características y composición, por lo que no es posible generalizar y cada material a compostar debe considerarse un caso particular, dentro de la regla general de que no falte de nada, y todo esté en su adecuada proporción y forma, las recomendaciones básicas que se pueden dar son: Es conveniente mezclar materiales de origen animal y vegetal, lo que suele conducir a un contenido aceptable de todos los nutrientes esenciales. Debe pensarse que si existe una carencia de algún nutriente esencial, los microorganismos no podrán desarrollarse adecuadamente y el proceso se paralizará o avanzará lentamente. En especial, se debe buscar un buen equilibrio entre los materiales ricos en nitrógeno y los ricos en carbono, de manera que se alcance la relación carbono/nitrógeno más adecuada para un perfecto compostaje, que suele oscilar entre 25 y 35. Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 12

13 Estos valores deben considerarse aproximados, ya que dependen en gran medida del estado de disponibilidad en que se encuentren estos nutrientes. La Tabla 1 presenta las relaciones carbono/nitrógeno de una serie de residuos orgánicos. En algunos casos es también adecuado añadir diversas sustancias, como fosfatos, sangre o sulfato de hierro, con el fin de paliar deficiencias conocidas de los materiales en algunos nutrientes Es preciso mezclar materiales secos y húmedos para que la humedad de los materiales de partida sea el adecuado para el rápido inicio y desarrollo posterior de la descomposición. Un exceso de humedad dará lugar a una falta de aireación y a pérdidas de nutrientes por lixiviación, mientras que su falta producirá un compostaje muy lento por baja actividad biológica, muy especialmente en las importantísimas etapas iniciales, donde la actividad de las bacterias, más sensibles a la falta de agua, adquiere una mayor importancia. Dependiendo de los materiales, la humedad de partida puede oscilar entre el 70 y el 50%, y si no se dispone de residuos húmedos para realizar la mezcla, puede regarse la pila. Tabla 2 Problemas esperables en el compostaje de determinados residuos orgánicos RESIDUO PROBLEMAS ESPERABLES Residuos sólidos urbanos Generalmente se compostan sin problemas, debido a la variedad de materiales en su composición y a sus buenas características granulométricas y de humedad. Lodos de depuradora Alta humedad Baja relación carbono/nitrógeno Necesitan ser descompactados En el caso de lodos digeridos, puede haber dificultad para realizar un proceso prolongado, puesto que los residuos ya presentan un elevado grado de estabilidad Estiércoles sólidos Elevados contenidos de nitrógeno Elevadísima actividad biológica, que hace que las temperaturas se eleven muy rápido y que el oxígeno se consuma con rapidez. Tendencia a la compactación cuando se apila a elevada altura Restos de poda Elevada relación carbono/nitrógeno Características leñosas, necesitan ser troceados Gran contenido en sustancias difícilmente degradables, como lignina o resinas Posible carencia de algunos nutrientes Purines, lisines, alpechines, Elevada humedad etc. Baja relación carbono/nitrógeno Las características físicas y granulométricas del material deben permitir su aireación, por lo que materiales pastosos se deben mezclar con otros que aumenten la porosidad como la paja, las virutas de madera, o los zuros de maíz. En muchos sistemas estos residuos se descomponen durante el compostaje y pasan a formar parte del producto final, por lo que interesa que sean propios de la zona. En cambio, en algunos casos estos materiales descompactantes se pueden recuperar al final del proceso y ser utilizados de nuevo. De igual modo, residuos de excesivo tamaño deben de ser triturados previamente para aumentar la superficie de ataque para los microorganismos. El caso típico es el de los residuos de poda de características leñosas, que no se descompondrían con facilidad si no se trituraran, independientemente de que se mezclen con cualquier otro residuo para facilitar el compostaje. Finalmente, aunque es algo muy debatido, se recomienda en algunos casos la introducción de inóculos activadores de la actividad biológica para provocar un compostaje rápido y efectivo. Esto, que puede resultar banal en el procesado de residuos con una flora microbiana tan rica como los residuos sólidos urbanos, podría Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 13

14 tener interés para tratar deshechos que por las características de su producción pudieran tener una microflora poco variada o en un estado de baja actividad. Residuos frescos con una flora abundante y activa podrían ser entonces usados como inóculo. Técnicas y práctica del compostaje Básicamente los sistemas de compostaje pueden clasificarse en abiertos y cerrados. En los abiertos, más comunes e interesantes para su implementación en una explotación agrícola, los materiales se disponen en grandes pilas o montones no confinados por ningún tipo de barrera, mientras que en los cerrados la descomposición se realiza en cámaras de reacción más o menos sofisticadas. Estos últimos son los más modernos y presentan la ventaja de su rapidez y limpieza, pero su elevado coste económico y los problemas derivados de la extrema variabilidad de los residuos y su agresividad con la maquinaria hace difícil su mayor difusión. Nos centraremos por tanto en los sistemas abiertos, mucho más extendidos. El sistema más utilizado es así el de pilas aireadas mediante volteos o ventilación forzada. Los residuos se disponen en grandes pilas que regularmente son oxigenadas bien mediante volteos mecánicos (con palas excavadoras o, mejor, con volteadoras especializadas) o bien haciendo pasar aire por su interior mediante una bomba y una red de tuberías. Esta ventilación puede realizarse insuflando el aire o extrayéndolo a presión, lo que tiene la ventaja de poder hacer pasar el aire extraído por unos filtros (que en las modalidades más sencillas consisten en un montón de compost muy maduro) para controlar el olor generado, pero presenta el inconveniente de obturar los conductos con mayor facilidad. Las pilas deben tener sección triangular o trapezoidal. Sus dimensiones vienen dadas por la superficie disponible en el lugar de tratamiento y el volumen de residuos a procesar, pero deben de ser adecuadas para garantizar la aireación del material y una buena conservación del calor generado durante el proceso. No se pueden formar, por tanto, montones demasiado altos o demasiado bajos o pequeños, ya que estos últimos, a pesar de su excelente aireación, no se calentarán lo suficiente para garantizar la higiene del producto final. Una vez formadas las pilas, y en ausencia de problemas, el material comienza a calentarse hasta alcanzar las temperaturas adecuadas para el avance del proceso y la higienización del producto (55-70ºC), tras lo cual se voltea o comienza a funcionar el sistema de aireación forzada. Las temperaturas vuelven a bajar ligeramente, el material se oxigena de nuevo y este proceso se va realizando durante toda la duración del compostaje, que es muy variable en función de muchos factores y que puede ir de unas seis semanas a varios cuatro meses en función de las características del material y del modo de tratarlo. En ausencia de problemas, el final del compostaje viene marcado por la incapacidad de la pila para alcanzar las elevadas temperaturas propias del proceso. Comienza entonces la etapa de maduración, durante la cual el material se deja reposar generalmente hasta el momento de la venta, en el caso de una producción comercial, o de su uso, en el caso de compost realizado para consumo propio. En el caso del compostaje de residuos sólidos urbanos, éste es el momento de la fase de afino o refino, en la cual se retiran los materiales inertes (vidrios, trozos de metal, piedras, etc) que se puedan encontrar en su interior. Modificaciones sufridas en el material durante el proceso En líneas muy generales, durante el compostaje se repite el ciclo de la materia orgánica en el suelo, y podemos considerar que las modificaciones principales son: Al inicio, los compuestos más sencillos (azúcares, aminoácidos, péptidos, etc.) son rápidamente atacados por los microorganismos del ambiente y de los residuos. Esto da lugar a una elevación de las temperaturas, un consumo muy intenso de oxígeno y una liberación de ácidos orgánicos que, en muchos casos, produce un ligero descenso del ph. Durante las etapas intermedias domina la despolimerización, o sea, descomposición de los grandes compuestos orgánicos, y posterior mineralización de los compuestos orgánicos; el consumo de oxígeno es no tan intenso como al principio y no se generan ácidos orgánicos en cantidades elevadas, por lo que el ph tiende hacia la neutralidad. Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 14

15 Las temperaturas se recuperan tras los volteos o la aireación, pero cada vez tardan más en hacerlo. Hacia el final del proceso las sustancias fácilmente descomponibles se agotan, ralentizándose la actividad biológica con un descenso de las temperaturas que marca el final de la descomposición. Comienza entonces la maduración, donde predominan las reacciones de formación de humus debido a la polimerización de los materiales orgánicos más resistentes. Los microorganismos que intervienen en el proceso son muy diversos ya que, en general, provienen de la flora autóctona de los materiales de partida. En las primeras etapas predominan las bacterias, pero en las fases finales son los hongos adquieren gran importancia. La dinámica de las poblaciones viene determinada también por la variación de temperatura durante el proceso, ya que cada microorganismo tiene un rango óptimo de temperatura muy estrecho. Además, existe una especialización microbiana en la descomposición de las distintas sustancias y grupos funcionales que forman el material en descomposición. Aunque las características analíticas de los materiales de partida determinan las del compost producido, pueden observarse cambios muy apreciables: Disminución de humedad, ya que el calor generado por el proceso seca los materiales. Siempre que no se alcancen niveles que pudieran parar el proceso antes de la estabilización completa de los residuos, esta deshidratación es favorable para la maduración del producto, proceso esencialmente aerobio y llevado a cabo por los hongos, organismos muy tolerantes a la falta de humedad. Oscurecimiento del color, debido al mayor grado de humificación, que repercute en la aparición de tonos pardos o negruzcos. Desaparición del olor desagradable propio de los residuos, causado fundamentalmente por las sustancias volátiles (ácidos orgánicos, amoniaco, mercaptanos, ácido sulfídrico) que se generan en las fases tempranas de la descomposición. Disminución del contenido total de materia orgánica, puesto que una parte apreciable de la misma se habrá descompuesto durante el proceso. Aumento del contenido total de humus, y mayor grado de complejidad de los ácidos húmicos. Descenso de la relación carbono/nitrógeno en el caso habitual de que los materiales de partida la tuvieran relativamente alta, debido a la liberación de CO 2 en la mineralización de la materia orgánica y la absorción del nitrógeno por los microorganismos, y aumento en el caso de que se compostaran materiales con grandes cantidades de nitrógeno, ya que cantidades importantes de este nutriente se perderían por volatilización en forma de amoniaco debido al calor. Neutralización del ph Aumento de la capacidad de intercambio catiónico, debido a la producción de ácidos húmicos. Incremento de la concentración de nutrientes por la pérdida de CO 2 durante el proceso. Si los residuos contienen contaminantes inorgánicos como los metales pesados (salvo el mercurio, que se pierde debido a su gran volatilidad), éstos también se concentrarían por el mismo fenómeno, aunque muchos contaminantes orgánicos se descompondrían debido a las temperaturas y la acción microbiana. Problemas que se pueden presentar durante el compostaje Aunque una definida la técnica adecuada a los residuos a compostar no es habitual la aparición de problemas graves, es interesante indicar los que se pueden presentar y cuál sería la solución más apropiada. En primer lugar, el problema más frecuente es que una vez que se ha preparado la pila de material, no se desarrollan altas temperaturas, lo que indica que el compostaje no arranca. En ese caso nos debemos preguntar si disponemos de un producto con una composición adecuada (relación carbono/nitrógeno, nutrientes esenciales, exceso de sustancias difíciles de descomponer, etc.), Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 15

16 si presenta un exceso o un defecto de humedad, si su granulometría no es adecuada y lleva a problemas de aireación o falta de superficie sobre la cual los microorganismos pueden actuar, etc. Si este es el caso se deben tomar las medidas adecuadas: mezcla, trituración, riego, etc. Puede ocurrir, por otra parte, que las dimensiones y forma de las pilas no sea adecuada, ya que no permiten la aireación del material del interior o bien pierden rápidamente todo el calor generado. En zonas frías es habitual tapar las pilas para evitar el efecto de las lluvias y permitir un mejor mantenimiento del calor generado en el proceso. En un proceso que ha arrancado bien también puede haber problemas. Así, el calor de la descomposición irá secando la masa compostante, de modo que si no se riega el proceso acabará parándose. Para ello pueden usarse aguas residuales, estiércoles líquidos o alpechines, o lixiviados recogidos de la propia pila. Un exceso de humedad, junto a la ralentización del proceso, dará lugar a lixiviados que son una pérdida de nutrientes, una fuente de malos olores y un inconveniente para el desarrollo de los trabajos en la zona. En otros casos la aparición de olores muy desagradables es señal de falta de aireación en el interior de la pila o, si se deben a reacciones de putrefacción, del exceso de proteínas en los residuos. Pueden también aparecer hongos en la superficie de la pila, o larvas de insectos. Será la experiencia la que indique cuál es la mejor táctica a adoptar para resolver estas cuestiones. Índices de madurez del compost Ya se ha indicado que el final del compostaje viene marcado por un descenso de las temperaturas por la reducción de actividad biológica. No obstante, el enfriamiento puede deberse a otras causas como falta de aireación o mala composición de los materiales. Es así necesario comprobar que los materiales se encuentren bien compostados, ya que los residuos sin un grado de estabilidad suficiente pueden producir los mismos problemas derivados del uso de materiales en fresco. Finalmente, existen cultivos que requieren composts más frescos que otros; así, para los champiñones es más adecuado utilizar un producto muy fresco, mientras que muchas hortalizas lo toleran muy mal y deben usarse productos bien maduros. Se ha trabajado para obtener pruebas de laboratorio que permitan estimar el grado de madurez alcanzado por un compost, buscándose que sean sencillas, rápidas y fiables. Los test propuestos son numerosos, aunque meramente orientativos y para una perfecta estimación es recomendable seguir desde el principio la marcha del compostaje. Los diferentes métodos se pueden clasificar de acuerdo a la naturaleza del parámetro que evalúan. Podemos distinguir de este modo tres categorías: Métodos basados en criterios biológicos. Se basan en el supuesto de que la madurez y la estabilidad biológica son equivalentes. Se estudia por tanto la actividad microbiológica del compost desde varios puntos de vista: medidas respirométricas, velocidad de degradación de distintos compuestos, medidas de actividades enzimáticas, otras determinaciones bioquímicas y recuentos de los grupos de microorganismos encargados de cada una de las fases del compostaje. Son todos ellos métodos complejos, de larga duración y no muy reproducibles. Métodos que contemplan la respuesta vegetal. Son sin duda los más fiables, ya que evalúan la bondad del compost de cara a su empleo en el suelo. No obstante, su duración suele ser larga y no son fácilmente reproducibles. En ellos se estudia tanto la germinación como el cultivo en sí, pudiéndose poner de manifiesto la presencia de sustancias fitotóxicas. Métodos de análisis químico o físico-químico del compost. Se basan en la obtención de parámetros analíticos relacionados con la estabilidad del producto. La evolución de estos parámetros durante el compostaje debe ser independiente de la composición de los materiales de partida aunque en la práctica esta independencia es tan sólo relativa, lo que limita el empleo de los índices obtenidos a productos de origen conocido. La principal ventaja de estos métodos es la rapidez y comodidad del análisis químico. Los parámetros propuestos son numerosos, destacando la relación C/N, ph, capacidad de intercambio catiónico, cromatografía en papel, cambios de Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 16

17 color de los extractos acuosos o de los ácidos húmicos, medidas del potencial redox, etc. Perspectivas de futuro Se espera que el compostaje de residuos orgánicos, especialmente de aquéllos provenientes de centros urbanos o de industrias, alcance una importancia aún mayor que la que tiene en la actualidad según la legislación para la producción y el vertido de residuos se vaya haciendo más restrictiva. La creación y aumento de los impuestos al vertido en algunos países de Europa está convirtiendo al compostaje en una actividad económicamente provechosa y lo será aún más en el futuro. Igualmente, la práctica de métodos de producción agropecuaria más sostenibles hará que se plantee con mayor seriedad el aprovechamiento de los residuos orgánicos generados en las explotaciones. Técnicamente hay dos avances muy interesantes: la producción de composts de muy alta calidad provenientes de residuos obtenidos por recogida selectiva, y la mejora, abaratamiento y mayor difusión de los sistemas cerrados de compostaje, que dará lugar a la práctica desaparición de los problemas sociales (olores, mal aspecto) que conlleva la instalación de una planta de compostaje en la actualidad. Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 17

18 PROPIEDADES Y USO DEL COMPOST DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS La generación de grandes cantidades de residuos municipales es uno de los problemas más serios a los que se enfrenta la sociedad actual, especialmente en las áreas cuya población se agrupa en grandes núcleos urbanos. Las características de estos centros de población hace que tanto la gestión como el aprovechamiento o la eliminación de los residuos resulte extraordinariamente problemática y acabe involucrando a las áreas rurales que rodean a las zonas urbanas. Los residuos sólidos urbanos (RSU) son aquéllos que acaban diariamente en las bolsas de basura, junto a otros que por proceder de actividades realizadas en el ámbito de influencia del núcleo urbano acaban en los mismos centros de procesado. Si hace tan sólo unos pocos años era común hablar de una generación de unos 750 g de basuras por habitante y día, actualmente las cifras más realistas la cifran entre un kilo y cuarto y un kilo y medio. Estas cifras suponen al menos dieciocho millones de toneladas de basuras producidas al año en nuestro país, de las cuales alrededor de la mitad son residuos orgánicos, aunque es cierto que el porcentaje de material orgánico dentro del conjunto se está viendo progresivamente reducido, por la mayor tendencia de la población a consumir productos preparados. La gestión habitual en España es el almacenamiento en vertederos, aunque la saturación en la que se encuentran los ya existentes junto a la imposibilidad o gran dificultad de encontrar nuevos emplazamientos hace que métodos como la incineración se estén tomando en mayor consideración a pesar de sus problemas medioambientales y el derroche de recursos que suponen. El fuerte déficit de los suelos de cultivo españoles en materia orgánica hace que el compostaje y la posterior utilización del producto sea la alternativa más ventajosa. Aunque por sus características los RSU no presentan grandes problemas para su compostaje, es imprescindible que presenten un adecuado nivel de calidad en cuanto a su contenido de contaminantes y que el proceso se realice adecuadamente para garantizar la perfecta higiene y madurez del producto, así como las menores molestias para la población. Características peculiares del compostaje de RSU Las características habituales del compostaje de RSU son: La gran variedad de residuos que se encuentran en el material hace que no suelan existir carencias de ningún nutriente esencial. El equilibrio entre las cantidades de carbono y de nitrógeno suele ser bueno, aunque en algunas ocasiones existan grandes variaciones, sobre todo locales o estacionales. El contenido de humedad suele ser adecuado, aunque la formación de lixiviados durante la primera mitad del proceso está generalizada. La granulometría del material es buena, y los materiales de mayor tamaño se van troceando debido a la descomposición y a los volteos. Tres son los problemas más típicos del compostaje de RSU. En primer lugar, las enormes cantidades que deben ser procesadas cada dia hace que sea la superficie disponible en las instalaciones la principal variable a la hora de diseñar el sistema a utilizar: tamaño y altura de las pilas, número y forma de los volteos, duración del proceso, etc. Esto hace que en muchas ocasiones la forma en que se realiza esté alejada del óptimo y en muchas ocasiones lo que se busca es procesar el material lo más rápidamente posible y no la máxima calidad. En segundo lugar, la composición de los RSU es extraordinariamente heterogénea y variable, lo que puede dar lugar a problemas, especialmente si la metodología de compostaje seguida es demasiado rígida. Por último, el gran problema del compostaje de los RSU es la generación de malos olores, que puede afectar a áreas de gran extensión. Es algo que no siempre se debe al proceso en sí mismo, puesto que los residuos llegan a él ya oliendo, pero que intenta ser controlado mediante muchas estrategias, como filtrando los gases extraídos por la aireación, o saturando el aire de la zona con minúsculas gotillas de agua que supuestamente captan los compuestos volátiles que producen el mal olor. El éxito de estas metodologías es siempre limitado, y en el futuro se espera el desarrollo de técnicas adecuadas basadas en el uso de reactores cerrados, con lo que no se generarán olores en el proceso. Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 18

19 Valoración agronómica del compost Si bien el valor de los composts en general viene dado por ser una fuente de nutrientes y materia orgánica y un mejorador de las características físicas, químicas y microbiológicas del suelo, el de un compost de RSU en particular dependerá de su contenido de materia orgánica y nutrientes, de su grado de estabilidad y de la ausencia de contaminantes o inertes que hagan desaconsejable su empleo. El mayor problema es la gran variabilidad existente en este tipo de productos, puesto que las características de los mismos no sólo dependen de dónde se producen, sino que pueden variar notablemente durante el año. Comenzando por la materia orgánica, su riqueza en los composts producidos en la Comunidad Valenciana durante los últimos años viene a oscilar entre el 15 y el 70%, con una media del 44,6%, dependiendo mucho del contenido de inertes. Muchos experimentos han demostrado también que el aporte de materia orgánica que se realiza con el compost de RSU es capaz de aumentar muy significativamente el contenido de ácidos húmicos del suelo. Los nutrientes que se encuentran en esta materia orgánica deben de ser mineralizados previamente a su toma por las plantas. La tasa de mineralización de la materia orgánica aportada por el compost depende de muchos factores, entre los que destacan el grado de estabilización del producto, su relación carbono/nitrógeno, la dosis que se ha empleado y las características climáticas de la zona. El contenido de nitrógeno de los composts de RSU más recientes en la Comunidad Valenciana varía entre el 0,5 y el 1,9%, con una media del 1,2%, dependiendo de la procedencia de los residuos, siendo más ricos cuando tienen su origen en zonas rurales que cuando lo tienen en áreas urbanas, y de las características del proceso de compostaje seguido. El nitrógeno se presenta fundamentalmente en forma orgánica, por lo que deberá ser mineralizado previamente a la absorción por las plantas. Los porcentajes de liberación anual dependerán de muchos factores, y serán superiores en los primeros años tras la aplicación e inferiores al ir reduciéndose la cantidad de materia orgánica fácilmente degradable. Las condiciones óptimas para la mineralización del nitrógeno orgánico son un bajo contenido de lignina, una baja relación carbono/nitrógeno, una temperatura de 30-35ºC, buena aireación, humedad comprendida entre 0,4 y 0,5 bares de succión y un ph entre 6,5 y 8,5. Este efecto de liberación lenta del nitrógeno, o del fósforo orgánico en su caso, es beneficioso para aumentar la eficiencia de la fertilización, manteniendo niveles adecuados del nutriente durante periodos prolongados de tiempo, y para disminuir la contaminación de las aguas freáticas por nitratos. El contenido de fósforo en los composts de la Comunidad Valenciana de los últimos años osciló entre el 0,2 y el 2,2% de P 2 O 5, con una media del 0,9%. Una parte importante se encuentra en forma orgánica y deberá ser mineralizado antes de su absorción.. Igualmente, la aplicación de compost puede dar lugar a cambios en el suelo que incrementan las cantidades de fósforo asimilable en él. No obstante, mientras que muchas experiencias han demostrado que la aplicación de compost de RSU contribuye de manera eficaz a incrementar la cantidad de fósforo asimilable en los suelos, otras han encontrado justo lo contrario. La riqueza en potasio del compost de RSU suele ser bastante baja, con un rango en nuestra Comunidad del 0,1 al 1,2% de K 2 O y un valor medio del 0,5%, por lo que suele ser necesario complementar su aplicación con la de algún fertilizante potásico. No obstante, se encuentra en forma inorgánica y es por tanto muy fácilmente asimilable por los cultivos. Es bien conocido también que el compost de RSU es una fuente muy valiosa de microlementos o elementos traza, tales como el hierro, cobre, zinc, manganeso, boro y molibdeno, por lo que se le considera como un buen corrector o agente preventivo para las deficiencias de éstos en el suelo. El origen de los residuos condiciona su riqueza en microlementos siendo más ricos, a veces demasiado, aquéllos provenientes de áreas urbanas o cercanas a complejos industriales. Cuando el compost es aplicado en el suelo, los micronutrientes que contiene pueden quedar retenidos en los coloides de arcilla o humus, formar complejos orgánicos solubles, quedar inmovilizados como sales insolubles, perderse por lavado o ser tomados por las plantas. Como el compost altera distintos parámetros del suelo como su ph, potencial redox o actividad microbiana, no sólo es fuente de estos elementos, sino que altera o puede alterar su disponibilidad. Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 19

20 Tabla 1 Propiedades de composts de RSU de la Comunidad Valenciana ( ) Total del producto Producto limpio de inertes Rango Media Rango Media Humedad (%) 5,6-45,9 28, Inertes (%) 2,0-55,9 22, ph (ext. 1:25) 6,1-8,2 7, CE (ext. 1:5) 4,0-14,0 9, M. orgánica (%) 15,5-67,9 44,6 24,4-71,0 56,4 N total (%) 0,5-1,9 1,2 0,6-2,0 1,5 N orgánico (%) 0,4-1,9 1,2 0,6-2,0 1,5 P 2 O 5 (%) 0,2-2,2 0,9 0,3-2,3 1,0 CaO (%) 4,4-12,7 8,3 7,6-17,8 10,9 MgO (%) 0,3-2,2 0,9 0,7-2,3 1,1 K 2 O (%) 0,1-1,2 0,5 0,2-1,3 0,6 Na (%) 0,2-0,9 0,5 0,3-1,0 0,6 Cd (mg/kg) 0,0-1,9 0,6 0,0-3,0 0,8 Cu (mg/kg) Cr (mg/kg) Hg (mg/kg) 0,0-4,6 0,8 0,0-4,8 1,0 Ni (mg/kg) Pb (mg/kg) Zn (mg/kg) Otras ventajas de su uso Además del aporte de nutrientes y materia orgánica, los efectos del compost de RSU sobre el suelo se manifiestan como una mejora de las propiedades físicas, químicas, físico-químicas y microbiológicas del suelo, basada en toda una serie de acciones individuales interrelacionadas, entre las que se pueden destacar: Reducción de la densidad aparente, e incremento del tamaño de los poros, lo que facilita la emergencia de las semillas y la penetración radicular. Aumento de la estabilidad estructural de los agregados del suelo, dando lugar a una mayor resistencia a la erosión. Aumento de la porosidad, con la mejora subsiguiente de la aireación y el drenaje, junto al incremento de la capacidad de retención de agua, reduciéndose de este modo los peligros de las sequías. Aumento de la temperatura del suelo, debido al oscurecimiento de su color, de tal modo que se favorece la actividad biológica del mismo. Mejora en la capacidad de intercambio de cationes del suelo, debida al incremento de la cantidad de humus. Se previene así el lavado de nutrientes, consiguiendo un mejor aprovechamiento de la fertilización y evitando la contaminación de las aguas subterráneas. Incremento del ph del suelo, lo que produce un aumento de las cargas negativas en las sustancias orgánicas y en la sílice, donde se fijan iones positivos, tales como nutrientes o elementos traza. Mejora de la microbiología del suelo, ya que ejerce una acción favorable sobre la microflora y la microfauna, promoviendo la coexistencia de diversas especies frente al desarrollo unilateral, hasta el nivel de plaga, que facilitan los abonos químicos. Uso de materia orgánica en Agricultura. Rodolfo Canet. 20