Equivalente de jornada completa: 2,40. Centro de Cabrils Ctra. de Cabrils, s/n Cabrils (BARCELONA) Tel: 93/ Fax: 93/

Transcripción

1 Proyecto Nº SC APLICACION DEL COMPOST DE ESTIERCOL EN LA FORMULACION DE SUSTRATOS ALTERNATIVOS EN CULTIVOS SIN SUELO DE FLOR CORTADA Y EN CONTENEDOR Equipo Investigador: Josep Oriol Marfa Pages (Dr. I.A.) Francisco Javier Martínez Farré (Dr. C.B.) Carme Olivella Pedregal (Dra. C.Q.) Antonio Serrano Ruiz (I.T.A.) Ester Vinyeta Punti (L.B.) Rafaela Cáceres Reyes (I.A.) Equivalente de jornada completa: 2,40 Centro de Investigación: Centro de Cabrils Ctra. de Cabrils, s/n Cabrils (BARCELONA) Tel: 93/ Fax: 93/ Duración: Enero Diciembre 1995 Coste: Miles de pesetas: Financiación INIA 100 % 1

2 PLANTEAMIENTO Y OBJETIVOS El proyecto pretende utilizar estiércol de vacuno compostado para la formulación de sustratos. El estiércol de vacuno es un subproducto agrícola con gran concentración geográfica en zonas con desarrollo ganadero intensivo de vacuno. En estas zonas este subproducto presenta caracter residual y origina problemas medioambientales notables. Este es por ejemplo el caso de la comarca de Osona (Plana de Vic) en Cataluña. Estimaciones recientes dan cifras de producción de estiércol de vacuno en Cataluña del orden de T/año. En la comarca de Osona antes referida la producción se estima en unas T/año. El valor de mercado del subproducto como enmienda orgánica es bajo y por su valor fertilizante (según el contenido de N-P-K) puede estimarse en unas Pts./T. En estas condiciones el sobrecoste del transporte limita su difusión espacial. Por otra parte el límite máximo de utilización en suelos de uso agrícola puede cifrarse en unas 3-4 unidades de bovino/ha/año o su equivalente de 20 a 25 T/Ha/año de estiércol. Es obvio que la agricultura de aquella comarca y de otras de análogas características, no pueden admitir la producción propia de estiércol. Sin embargo las características físicas y fisicoquímicas del compost resultante y los antecedentes experimentales de uso como sustrato muestran las posibilidades del mismo en cultivo fuera de suelo como sustituto parcial de sustratos orgánicos convencionales. Además hay que tener presente que el precio de referencia de un sustrato clásico como la turba es actualmente de unas 10 Pts./litro. De ahí que las expectativas de revalorización del subproducto son del orden de 5x. Y por tanto justifican el proceso de compostaje y posterior preparación del sustrato. En cuanto a las aplicaciones agrícolas el proyecto pretende concentrar la actividad en solamente tres cultivos ornamentales. Dos de ellos de manifiesta importancia actual como son la gerbera y el clavel. Para ambos cultivos se utilizará la técnica de cultivo en sacos ("growbag system"). El tercer cultivo es el de la adelfa (Nerium oleander). En este caso el cultivo será en contenedor. Esta especie autóctona, 2

3 usada como ornamental, empieza a tener una notable difusión y se cree puede representar adecuadamente un grupo de plantas ornamentales de aplicación masiva en jardineria, de gran resistencia a stress ambientales, en cuya producción pueden usarse sustratos orgánicos procedentes de subproductos y/o residuos. Por extensión esta última aplicación puede aportar información útil relativa a la utilización de estos sustratos en viverismo frutal intensivo; concretamente para la producción acelerada y en contenedor de plantones de frutales de hueso y pepita, y de olivo. Esta propuesta se orienta en el sentido de alcanzar el objetivo finalista siguiente: - REVALORIZAR PARA SU USO COMO SUSTRATO HORTICOLA EN CULTIVOS SIN SUELO DE PLANTAS ORNAMENTALES UN SUBPRODUCTO AGRICOLA DE ELEVADA DISPONIBILIDAD Y BAJO COSTE, COMO ES EL ESTIERCOL DE VACUNO. Se utilizaran como indicadores dos cultivos para flor cortada de notable interés (clavel y gerbera) y otro ornamental de jardinería (adelfa). Este objetivo pretende contribuir a su vez a:. Reducir el coste económico y energético del medio radicular utilizado en cultivos sin suelo.. Disminuir la dependencia de materiales no disponibles en nuestro país. Para conseguir este objetivo se pretenden alcanzar los siguientes subobjetivos: 1) 1.1. Acotar los parámetros ambientales reguladores del proceso de compostaje conducentes a una maduración aeróbica y lo más acelerada posible en las pilas de compostaje de la materia prima. 1.2.Establecer los parámetros descriptores de la calidad inicial y final del producto antes y después del compostaje. Garantizar un producto final de características definidas y estables, exige un control de su composición antes y después del compostaje. Se trata a partir de la caracterización final, de evaluar el grado de maduración del compost, 3

4 diagnosticar los tratamientos previos al uso como sustrato y las limitaciones de uso por metales pesados, fitotoxicidad, patógenos, semillas de malas hierbas, etc... Los objetivos 1.1. y 1.2. permitiran la reproducibilidad del proceso para obtener un compost de características definidas a pesar de la heterogeneidad de la materia prima, dentro de ciertos límites. 1.3.Formular y caracterizar las mezclas que respondan a las características que "a priori" se estimen mas adecuadas para su uso como sustrato y en particular para los cultivos objeto de estudio. 2) Evaluar para cada cultivo y técnica el comportamiento de los sustratos formulados y establecer las normas de manejo del riego conducentes a la optimización de los resultados productivos compatible con un efecto contaminante (por lixiviación de nutrientes) mínimo. RESULTADOS De acuerdo con el planteamiento experimental los resultados pueden agruparse de la siguiente forma: 1. Resultados relativos a la identificación y caracterización de la materia prima. 2. Resultados relativos al compostaje: conducción del proceso y caracterización analítica Compostaje de diferentes estiércoles,según tipologias de la explotación ganadera, en pilas dinámicas Compostaje en pilas estáticas y comparación con pilas dinámicas. 3. El compost de estiércol de bovino: caracterización como sustrato y métodos de acondicionamiento previos al uso. 4. Formulación de sustratos en base al compost de estiércol para diferentes aplicaciones de cultivo. 5. Evaluación agronómica de las mezclas. 4

5 5.1. Para cultivo de planta ornamental en contenedor Para cultivo de especies de flor cortada en sacos de cultivo. Las características del estiércol dependen de la orientación productiva de la explotación (carne o leche), del tipo de cama utilizado (paja, serrin,...) y de la gestión del estiércol (eliminación de la cama periódica, sistema de "slats" y separación sólido-líquido del purin). Las diferencias pueden ser muy acusadas y por tanto también el proceso de compostaje y el compost resultante. Se han acotado los parámetros de conducción práctica del compostaje en pilas dinámicas y también cuando se emplea aire impulsado (sistema Rutgers) y se ha determinado la cronología del proceso hasta la maduración del compost; asimismo se ha puesto a punto la automatización del sistema estático en la planta piloto de compostaje diseñada para este proyecto. Se ha caracterizado el compost resultante según los diferentes tipos ensayados y se ha identificado la conveniencia de la corrección del ph y la salinidad. Se han puesto a punto las metodologías para ambos tratamientos acondicionadores previos al uso del compost como sustrato. Las características físicas del compost de estiércol son correctas y comparables a las de sustratos convencionales de buena calidad. Se han formulado diferentes mezclas mediante métodos de programación lineal paramétrica con la finalidad de maximizar la presencia de compost de estiércol. Se ha probado la bondad del método en cuanto a la predicción de las propiedades de las mezclas. Las restricciones se han referido a las propiedades químicas (salinidad) y físicas (aireación y retención de agua) de acuerdo a las exigencias de los cultivos a los que van destinados los sustratos. Para establecer mezclas con el compost de estiércol se han caracterizado una gama amplia de sustratos de naturaleza orgánica e inorgánica. 5

6 En general las mezclas de compost de estiércol y perlita ensayados son los que dan mejores resultados tanto en cultivo de planta en contenedor de adelfa, como en cultivo de flor cortada (clavel). En el primer caso se ha probado la eficacia del uso de soluciones nutritivas de baja concentración. El compost de estiércol puede incorporarse en una proporción de hasta el 50% en volumen en la mezcla. Los resultados productivos con las mejores mezclas con compost de estiércol de bovino han igualado, en adelfa, o incluso superado, en clavel, a los sustratos de referencia empleados en los ensayos. INFORMACION CIENTÍFICA Y TECNICA PROPORCIONADA POR EL PROYECTO. POSIBLES APLICACIONES. La información científica y técnica proporcionada por el proyecto es de forma resumida la siguiente: - Caracterización de estiércoles Los estiércoles con reducido tiempo de estancia en la cama de la estabulación y con mayor abundancia de paja dan lugar a un compost de mayor calidad tanto en lo físico como en lo químico (Tabla 2). La fracción sólida procedente de la separación de purines por medios mecánicos constituye un material excelente (baja salinidad, ph menos alcalino) para la preparación de compost (Tabla 1). - Compostaje El sistema clásico de volteo y humectación conduce a la maduración en un plazo medio de 150 días. El sistema de aireación forzada permite reducir los volteos en las primeras semanas del proceso en que las necesidades de oxigenación son superiores. 6

7 Se debe mantener la humedad de la pila encima del 50% (ref. a peso fresco) y no iniciar el compostaje con estiércoles cuya humedad supere el 70% a menos que se emplee el sistema de aireación forzada. Para obtener una maduración suficiente del compost se requiere que la temperatura media de la pila se iguale a la temperatura ambiental máxima diurna. - Compost de estiércol de bovino (CB) Se trata de un compost en general con adecuadas características físicas (Tabla 3). Excepto cuando el compost proceda de la separación sólido-líquido de purines, en los demás casos presenta una elevada salinidad y una reacción alcalina con ph>8 (Tabla 2). La bioestablidad es reducida y debe tenerse en cuenta en el manejo del compost en cultivo y en el uso en cultivos de larga duración. - Formulación de sustratos con compost de estiércol de bovino (CB) Con restricciones según las exigencias de los cultivos en los que se apliquen relativas a la conductividad eléctrica de la mezcla y a las propiedades físicas se pueden preparar mezclas binarias o terciarias empleando hasta un 60% en volumen de CB (Tabla 4). Las mezclas de CB con sustratos inertes y con elevada porosidad como por ejemplo perlitas de granulometría media dan lugar a sustratos equilibrados tanto física como químicamente (Tabla 4). - Acondicionamiento del CB El lavado de sales, caso que la mezcla lo requiera, se puede conseguir con elevada eficacia mediante una proporción de lavado 1:1 (v/v). Pero se alcanza también "in situ" antes de la plantación con el proceso de humectación habitual del sustrato (Fig. 2). La reacción alcalina del CB es recalcitrante. Hasta 6 meses después de aplicar soluciones de ph 5.5. no se alcanza un ph de este nivel. En consecuencia antes 7

8 del uso debe neutralizarse el CB. Se aconseja aplicar una dosis de 7 g/l. de azufre micronizado y esperar cuatro semanas antes de proceder a la mezcla del CB con otros materiales para formular un sustrato (Fig. 1). - Utilización en cultivo de planta en contenedor Debe emplearse el CB con ph corregido. Las mezclas 1.1 v/v de CB y perlitas de granulometría intermedia dan lugar a productividades no diferentes de las obtenidas con sustratos comerciales formulados con turba, tierra volcánica y compost de restos forestales (Tabla 5). Las mezclas con CB mantienen durante, por lo menos, 10 meses sus características físicas en cultivo en contenedor. La fertilidad propia del CB permite, y es aconsejable, utilizar soluciones nutritivas de concentración reducida (CE<2,0 ds/m) sin disminuir la productividad. De esta forma las pérdidas de nutrientes por lixiviación son relativamente bajas (Tabla 5). - Utilización en cultivos de flor cortada Las mezclas de CB y perlitas de granulometria intermedia, incorporando hasta un 70% de CB en la mezcla, dan resultados productivos (flores/planta) y de calidad mejores que utilizando perlita sola en cultivo de clavel (Fig. 3). La frecuencia de riego no debe ser excesiva para garantizar una correcta aireación del medio radicular y evitar la evolución rápida de la materia orgánica del CB en el interior de los sacos de cultivo. 8

9 Tabla 1. Características de diferentes tipologías de estiércoles de bovino Propiedades Estiércol sólido Fracción sólida del purín CE (ds/m, a ºC). 1:5 (p/p) ph (1:5 (p/p)) prop. físicas buenas buenas H (% smf) N (% sms) 2-3 ( NH + 4 ) 1.3 ( NH + 4 ) MO (% sms) C/N CE: Conductividad eléctrica, H: humedad, N: nitrógeno, MO: materia orgánica, C/N: relación carbono-nitrógeno sms: sobre materia seca; smf: sobre materia fresca p/p: proporción del extracto en peso Tabla 2. Características químicas de estiércoles frescos (F) y compostados (C) M1, M2, M3, M4. Estiérco ph CE ds/m CIC** me/100 NNO - 3 * mg/kg NNH + 4 * mg/kg N * g g M.O. * g g C/N M1 F C M2 F C M3 F C M4 F C * ref. sobre peso seco ** ref. sobre 100 g de materia orgánica Tabla 3. Características físicas del compost de bovino (CB) y de otros substratos comerciales (corteza -ESC-, ecobosc -ECO-, Turba de Sphagnum -T- y de dos condicionadores minerales expandidos -perlitas B-10 y B-12-) Substr DA EPT CA AFD AR ADD dg σ g ato CB T ESC ECO B B

10 10

11 Figura 1. Curvas de neutralización del compost de estiércol de bovino utilizando diferentes dosis de azufre micronizado 8 7,8 7,6 7,4 7,2 ph 7 6,8 6,6 6,4 6, SEMANAS 9.3g S/l subs. 8.0 g S/l subs. 6.7g S/l subs. 5.3g S/l subs. 4.1g S/l subs. 3.5g S/l subs. Figura 2. Eficiencia de lavado de sales del compost de estiércol de bovino según diferentes ratios agua/substrato y para diferentes iones % E : 1 1 : : : : 1 Ratio de lavado agua/substrato ( v : v ) CE Na K Cl NO3 11

12 Tabla 4. Propiedades de diferentes mezclas con CB establecidas mediante programación lineal paramétrica (PLP); valores calculados (C) y experimentales (E) utilizadas en cultivo de clavel (CL) y gerbera (GE) CULTIV O CL CL CL CL CL GE GE GE GE GE GE COMPOSICIÓN (% vol.) CB 75 R 70 R R R 25 R 40 R 40 R 10 R 75 L EC O ESC B CA AFD DA CE B12 C E C E C E C E DA:dens.aparente g ml -1 ; CA:capacidad de aire % vol.; AR:agua reserva % vol.; dg: geomét (mm); CE: conductividad eléctrica ds/m. EPT: porosidad total %vol.; AFD:agua fácil. disponible %vol.; ADD:agua dificil. disponible %vol.; σg:desv.geom. * CE lavado: 3.9 ds/m. Tabla 5. Productividad de un cultivo de adelfa en contenedor empleando una mezcla de CB y perlita (3:7 v/v) y dos soluciones nutritivas (C1: 2.0 ds/m y C2: 2.6 ds/m) frente a un substrato comercial (SC) al final del cultivo (8 meses de duración) Substrato PF H PF T PS H PS T SC/C2 473 A 788 A A A CB-P/C1 467 A 772 A A A CB-P/C2 366 B 613 B B B PF H: peso fresco de las hojas (g); PS H: peso seco de las hojas (g) PF T: peso fresco de la parte aérea (g); PS T: peso seco de la parte aérea (g) Figura 3. Productividad de clavel para flor cortada: mezcla de CB y perlita CL3, CL4, CL5, CL6) frente a perlita sola (P(B-12))

13 Nº Flores/ planta CL3 CL4 CL5 CL6 P(B-12) 2 0 SEP OCT NOV DIC ENE FEB MAR ABR MAY 13

14 PUBLICACIONES Artículos científicos Olivella, C., Cáceres, R., Puerta, A., Tort, J.M. y Marfà, O., Estiércol de vacuno: compostaje y valorización como sustrato hortícola. Anque, Artículos de divulgación Marfá, O., Substrats a partir de subproductes: una revalortizació ecológica i rendible. Boletin IRTA, Marfà, O Planta pilot de compostatge. Tecno 2000, Trabajos presentados a congresos, reuniones o simposios Olivella, C., Cáceres, R., Puerta, A., Tort, J.M. y Marfà, O. Estiércol de vacuno: compostaje y valorización como sustrato hortícola. III Congreso Internacional de Química de la ANQUE: Residuos sólidos y líquidos: su mejor destino. Canarias (España). Diciembre, Ed. ANQUE Marfà, O., Tort, J.M., Burés, S. y Olivella, C. Compost de estiércol de bovino como sustrato hortícola: formulación mediante programación lineal y caracterización de mezclas. II Congreso Ibérico de la Sociedad Española de Ciencias Hortícolas. Barcelona (España). Abril, Ed. SECH. Cáceres, R., Olivella, C. and Marfà, O. Catle manure compost as substrate I: static or dynamic composting strategies. Composting and use of composted materials for horticulture. Auchincruive (Scotland, U.K.). Abril, Ed. Scotish Agricultural College. 14

15 Marfá, O., Tort, J.M. y Cáceres, R. Catle manure compost as substrate II: conditioning and formulation of growing media for pot plants and bag culture. Composting and use of composted materials for horticulture. Auchincruive (Scotland, U.K.). Abril, Ed. Scotish Agricultural College. Cáceres, R., Gschwander, S., Puerta, A., Olivella, C., Tort, J.M. La utilització dels fems de boví en la formulació de substrats. Jornada de substratos. Cabrils, Barcelona (España). Noviembre, Ed. Institucio Catalana d Estudis Agraris (ICEA). Otros trabajos de difusión de resultados Cáceres, R Optimización del proceso de compostaje de estiércol de bovino para la obtención de materia prima para la formulación de sustratos hortícolas. Trabajo de Final de Carrera. E.T.S.I.A. Universidad de Lleida. Calificación: Excelente. Dirección: O. Marfà. Tort, J.M El compost de estiércol de vacuno como sustrato para la horticultura: Caracterización, acondicionamiento, formulación y uso. Trabajo Final de Carrera. Escuela Superior de Agricultura. Universidad Politécnica de Cataluña. Calificación: Pendiente. Dirección: O. Marfà (presentación Marzo 1997). 15