Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de Romniuk, Romin; Giuffré, Lidi; Vil, Rodolfo Edfologí, FAUBA, Av. Sn Mrtín 4453.1417 Buenos Aires. Argentin. romniuk@gro.u.r Compost Appliction of Industril Orgnic Derivtives nd Its Effects on Soil Qulity Astrct There is growing interest from the pper industry in the reuse of sludge from the tretment of industril wstewter generted during the ppermking process s soil mendment, for oth environmentl nd economic resons. The im of the present study ws to ssess the effect soil mendment with compost of sludge from the mnufcture of pper on certin soil vriles, in three soils of different texture. The experiment consisted of seven tretments with three replictes: product of the pper (X), lom soil (A), cly soil (B), sndy lom soil (C), ½ lom soil + ½ product (A + X ), ½ Cly soils + ½ product (B + X), nd ½ sndy lom soil + ½ product (C + X). Four soil smples were tken t time nd 3, 6 nd 9 dys of strting the experiment. Lortory determintions were crried out for orgnic cron (C), solule cron (CSOL), respirtion (Resp), extrctle phosphorus (P), totl nitrogen (TN), cron/nitrogen (C/N), ph, electricl conductivity (EC), hydrulic conductivity (K) nd% moisture. Sttisticl nlysis of soil prmeters were performed with ANOVA nd Tukey test for tretments mens comprison. The product dded to soil, significnt increses (p <.5) vlues of C, CSOL, Resp, TN nd K. In soils with higher levels of P (A nd C), the product ddition cused significnt decreses in the P levels (A + X C + X). The ddition of the product to lom nd sndy lom soils, produced significnt increses in moisture. The ph vlues of A + X were significntly higher thn those of A, ut remined within the optimum rnge. There were no significnt differences mong tretments for the EC nd C/N. Key words: Orgnic derivtives from pper industry; Compost; Soil qulity. Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 27
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de Resumen Existe un creciente interés por prte de l industri ppeler, en l reutilizción del lodo proveniente del trtmiento de ls gus industriles generds durnte el proceso de elorción de ppel como enmiend de suelos, tnto por rzones mientles como económics. El presente trjo, tuvo como ojetivo evlur el efecto del gregdo de un producto resultnte del trtmiento de los lodos trtdos y compostdos provenientes de l elorción de ppel, sore determinds vriles edáfics, en tres suelos de diferente textur. El ensyo constó de 7 trtmientos, con 3 repeticiones: producto de l ppeler (X), suelo frnco (A), suelo rcilloso (B), suelo frnco renoso (C), ½ frnco + ½ de producto (A + X), ½ rcilloso + ½ de producto (B + X), y ½ frnco renoso + ½ de producto (C + X). Se relizron 4 muestreos: l tiempo y los 3, 6 y 9 dís de comenzdo el ensyo. Se llevron co determinciones de crono oxidle (C), crono solule (Csol), respirción (Resp), fósforo extrctle (P), nitrógeno totl (Nt), relción crono/nitrógeno (C/N), ph, conductividd eléctric (CE), conductividd hidráulic (K) y % de humedd. Se relizó nálisis de vrinz y test de Tukey pr comprción de medis. El gregdo del producto los suelos, trjo prejdo, incrementos significtivos (p<.5) en los vlores de C, Csol, Resp, Nt y K. En los suelos que presentn myores niveles de P que el producto (A y C), l dición del mismo, provocó disminuciones significtivs en los niveles de P (A + X y C + X). L dición del producto l suelo frnco y l frnco renoso, produjo incrementos significtivos en el % de humedd. Los vlores de ph de A + X fueron significtivmente myores los de A, unque se mntuvieron dentro del rngo óptimo. No se encontrron diferencis significtivs entre trtmientos pr l CE y C/N. Plrs Clve: Derivdos orgánicos de ppeler; Compost; Clidd de suelos. Introducción El proceso de fricción de psts químics en l industri ppeler supone el descortezdo, l triturción de l mder y su posterior trtmiento químico que fcilit l seprción de l fir de celulos del restnte mteril vegetl. Así se otiene l pst crud que trs ser sometid lnqueo, complet su ciclo industril. Ls gus utilizds en el menciondo trtmiento químico, sí como ls procedentes del tmizdo y secdo prcil de l pst crud, se someten sistems de depurción primrios que decntn los sólidos en suspensión, ntes de ser vertids l sistem hidrológico. Los lodos primrios otenidos en el decntdor son concentrdos en un espesdor pr posteriormente reducir su contenido en gu. El residuo resultnte está constituido ásicmente por poliscáridos estructurles (celulos y hemicelulos), demás de menores cntiddes de lignins y sles inorgánics. Est composición hce que este mteril se difícilmente degrddle en los Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 28
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de sistems iológicos nturles, deido l estilidd de l celulos y su deficienci en nitrógeno. En lgunos csos l plnt de trtmiento de los efluentes residules dispone de un sistem iológico de depurción, oteniéndose un lodo secundrio con menor contenido en firs y myor riquez en nitrógeno lo que lo hce más susceptile l ioxidción; o en ciertos csos puede plicrse nitrógeno inorgánico (Chrest y Beuchmp, 21). L iodegrdción de residuos lignocelulosicos, present potencil plicción industril en l elorción de fertilizntes orgánicos, ls que l reutilizción de este residuo, junto con otros suproductos de l ctividd gnder, permite l otención de enmiends y onos pr su uso grícol (Hermnn y Gilert, 1982). El uso de derivdos orgánicos como enmiend de suelos grícols ejemplific un estrtegi pr convertir los residuos en recursos (Aldokhin et l., 199). El lodo proveniente del trtmiento de ls gus industriles es uno de los derivdos orgánicos menos utilizdos (Alert et l., 1982). Actulmente, hy un creciente interés por prte de l industri ppeler, en su reutilizción como enmiend de suelos, tnto por rzones mientles como económics. Su uso como ono en los sistems productivos podrí promover un incremento en l clidd de los suelos (Zorps et l., 23). Es por estos motivos, que el presente trjo, tuvo como ojetivo evlur el efecto del gregdo de un producto resultnte del trtmiento de los lodos trtdos y compostdos provenientes de l elorción de ppel, sore determinds vriles edáfics, en tres suelos de textur contrstnte. Mteriles y Métodos El ensyo fue llevdo co en mcets plástics soplds de 23 litros de cpcidd. Constó de 7 trtmientos, con 3 repeticiones por cd uno de ellos, y el diseño experimentl fue completmente letorizdo. Los trtmientos fueron: producto de l ppeler (X), suelo frnco (A), suelo rcilloso (B), suelo renoso (C), ½ frnco + ½ de producto (X + A), ½ rcilloso + ½ de producto (X + B) y ½ renoso + ½ de producto (X + C). A fines preventivos, se colocó un plástico de 2 μm sore el suelo y por dejo de ls Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 29
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de mcets, ls cules su vez fueron colocds dentro de recipientes convenientemente selldos pr recolección de lixividos. El producto utilizdo en el presente ensyo es el mteril derivdo del compostje del lodo proveniente del trtmiento de ls gus industriles generds durnte el proceso de elorción de ppel. Sus crcterístics químics, junto con l de los suelos utilizdos se descrien en l tl 1. Trtmiento C Nt P ph CE X 1,9,96 9,6 7,58,96 A 1,98,16 23,8 7,17,87 B 1,74,18 11,2 7,33,83 C,31,3 13,6 8,1,59 Tl 1: Descripción nlítics del producto y de los suelos utilizdos en el ensyo. L durción del ensyo fue de 3 meses, tiempo durnte el cul se relizron 4 muestreos: tiempo cero (), el dí de comienzo del ensyo, y los 3, 6 y 9 dís de comenzdo el ensyo. Al comienzo del ensyo se relizron todos los trtmientos nálisis de conductividd hidráulic (K) (Klute, 1965) y de textur, medinte l metodologí propuest por Boyoucos (1927), expresándose los resultdos como porcentje de ren (%Ar), rcill (%A) y limo (%L). En cd muestreo, se extrjeron tres muestrs por trtmiento, ls cules se les relizron ls siguientes determinciones: crono oxidle (C) (Nelson y Sommers, 1982), crono solule (C sol) (Tte et l., 1988), respirción (Resp) (Jenkinson y Powlson, 1976), humedd según peso constnte de l muestr de suelo en estuf 5 ºC, fósforo extrctle (P) (Bry y Kurtz,1945), nitrógeno totl (Nt) (Bremner y Mulvney,1982), ph ctul (Pge, 1982) y conductividd eléctric (CE) sore extrcto de sturción (Rhodes, 1982). Al finlizr el ensyo, los dtos fueron nlizdos estdísticmente medinte nálisis de vrinz y se comprron ls medis utilizndo el Test de Tukey. Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 3
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de Resultdos Puede oservrse que l dición del producto los suelos, ument principlmente el porcentje de ls prtículs de tmño ren (Figur 1), especilmente en los suelos de textur rcillos y frnc, y que ést es l frcción predominnte del producto, es decir prtículs de tmño entre.5 y 2 mm. El incremento en l conductividd hidráulic de los mismos (Figur 1 ), este prolemente socido l incremento en el incremento en el porcentje de ls prtículs de tmño ren, lo que provoc un umento en l cntidd y tmño de los poros, fcilitndo el movimiento del gu. ) ) 1 % A % L % Ar 7 6 (%) 5 K (mm/h) 5 4 3 2 X A A+X B B+X C C+X Trtmiento 1 Frnco Arcilloso Arenoso Figur 1: Distriución del tmño de prtículs () y conductividd hidráulic () pr todos los trtmientos l comienzo del ensyo. En l figur 2, puede oservrse que el porte del producto los suelos de textur frnc, rcillos y renos, trjo prejdo en todos los csos, umentos en los vlores de crono (Figur 2 ). Al igul que el producto, los trtmientos mezcldos con el mismo, fueron disminuyendo los vlores de C lo lrgo del tiempo, unque siempre se mntuvieron por encim de los vlores correspondientes los trtmientos de los suelos sin gregdo de producto. Ls diferencis de C encontrds pr el tiempo 9 (Figur 2 ) entre los trtmientos sin y con gregdo de producto pr cd tipo de suelo, resultron significtivos. El myor incremento reltivo, fue pr el suelo renoso, con vlores 21,5 veces myores los del suelo originl. Pr los suelos frnco y rcilloso, tmién se registrron incrementos reltivos en los Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 31
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de vlores de C, de 2.8 y 2.6 veces los encontrdos en los suelos sin gregdo de producto respectivmente. El gregdo del producto los diferentes suelos, trjo prejdo umentos significtivos en los vlores de crono solule, en comprción con los suelos sin gregdo de enmiend (Figur 2 c). L tendenci generl pr todos los trtmientos, fue un disminución significtiv en los primeros 3 dís, especilmente pr el producto (X) y los trtmientos con gregdo del mismo (A + X, B + X, C + X). A prtir de los 3 dís, estos vlores tienden estilizrse, sin encontrrse diferencis significtivs en los vlores de C solule entre tiempos de muestreo. Prte de l disminución del crono oxidle oservd en l Figur 2, se dee que un considerle prte del mismo, está compuesto por C solule, el cul es de fácil minerlizción y lixivido. El crono solule, es considerdo como l frcción de l mteri orgánic que no se encuentr firmemente socid los minerles del suelo, y que por lo tnto, puede ser minerlizdo con myor rpidez. Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 32
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de ) ) C (%) 15 1 5 X A A+X B B+X C C+X 1..5. ) 3 6 9 Frnco Arcilloso Arenoso Dís C (%) 4.5 4. 3.5 3. 2.5 2. 1.5 c) d) C sol (ppm) 2 1 X A A+X B B+X C C+X C sol (ppm) 75 5 25 3 6 9 Dís Frnco Arcilloso Arenoso e) f) μgc/co 2 g -1 h -1 6 5 4 3 2 1 X A A+X B B+X C C+X Resp (C/CO 2 g -1 h -1 ) 2 1 3 6 9 Dís Frnco Arcilloso Arenoso Figur 2: Vlores promedios y desvíos estándr de crono orgánico totl (C), crono solule (CS), respirción en lortorio (Resp), y nitrógeno totl pr todos los trtmientos y tiempos de muestreo nlizdos. Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 33
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de L mgnitud promedio del umento reltivo del C solule pr cd trtmiento con gregdo de producto, con respecto l suelo se pr el finl del ensyo (Figur 2 d), fue del 58.2% pr el suelo frnco, 8.76% pr el suelo rcilloso y 81.2% pr el suelo renoso. En relción l fenómeno de descomposición de l mteri orgánic se encuentr estrechmente ligdo otro proceso llmdo respirción del suelo, que está mplimente ceptdo como un de ls proximciones más productivs pr el estudio de l ctividd iológic. L incorporción del producto los suelos incrementó los vlores de respirción de los mismos (Figur 2 e). Los vlores de Resp fueron myores pr X en todos los tiempos de muestreo. Pr este trtmiento los myores vlores se registrron pr el tiempo, disminuyendo progresivmente, con un disminución significtiv entre el tiempo 3 y 6, tendiendo estilizrse hci los 9 dís. Pr los trtmientos de los suelos frnco y rcilloso con y sin gregdo de producto (A, A + X, B y B + X), l myor cíd en l ts de respirción se dio en los primeros 3 dís, lo que coincide con l disminución en los vlores de C y C sol. En el cso del suelo renoso (C) se registró un umento progresivo en los vlores de respirción pr los primeros 6 dís, lo que coincide con un umento en l humedd de dicho suelo deido ls myores precipitciones registrds en este período, con un consecuente incremento de l ctividd iológic. A prtir de este momento, los vlores comienzn disminuir hci los 9 dís. El suelo renoso con gregdo de enmiend (C + X), sigue un tendenci similr, con un umento en los vlores de respirción en los primeros 3 dís, seguido por un disminución grdul lo lrgo del tiempo. Al finlizr el ensyo, los vlores medios de respirción del suelo de los trtmientos con gregdo de enmiend, se incrementron en un 14.9% con respecto l suelo frnco (B + X vs B), 182.14 % con respecto l rcilloso (A + X vs A) y 159.26% en relción l renoso (C + X vs C). Este umento en l ctividd iológic en consecuenci del umento en los vlores de crono, el cul es utilizdo por los microorgnismos como fuente de energí pr su crecimiento. Con los vlores de Nt, P, ph y CE otenidos l finlizr el ensyo, se relizó un nálisis de vrinz y test de comprción de medis (Figur 3) pr los trtmientos con y sin gregdo de producto pr cd tipo de suelo por seprdo (A vs. A + X, B vs. B + X, C vs. C + X), con el fin de nlizr el efecto Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 34
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de individul de l dición del producto sore estos prámetros. Ls diferencis en los contenidos de N encontrds pr el tiempo 9 entre los trtmientos sin y con gregdo de producto pr cd tipo de suelo (Figur 3 ), resultron significtivos. ) ).5.4 25 2 Nt (%).3.2.1 P ext (ppm) 15 1 5. Frnco Arcilloso Arenoso Frnco Arcilloso Arenoso c) d) ph 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Frnco Arcilloso Arenoso C.E. (ds/m) 1.25 1..75.5.25. Frnco Arcilloso Arenoso Trtmiento Figur 3: Vlores medios de Nitrógeno totl (Nt), fósforo extrctle (P), ph y conductividd eléctric (CE) pr los trtmientos de los suelos frnco, rcillosos y renoso con y sin gregdo de producto l finlizr el ensyo. Letrs diferentes indicn diferencis significtivs (P<.5). El myor incremento reltivo, fue pr el suelo renoso, con vlores 2 veces myores los del suelo originl. Pr los suelos frnco y rcilloso, tmién se registrron incrementos reltivos en los vlores de C, de 3.78 y3.58 veces los encontrdos en los suelos sin gregdo de producto respectivmente. Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 35
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de En l Figur 3 pude oservrse que pr los suelos que poseen myores niveles de P que el producto (A y C), l dición del mismo, trjo prejdo, disminuciones significtivs en los niveles de P (A + X y C + X). En el cso del suelo rcilloso, l poseer niveles de P similres los del producto, no se oservron diferencis significtivs como resultdos de su dición l suelo. No se oservron diferencis significtivs entre los vlores de ph de los respectivos trtmientos con y sin producto pr los suelos rcilloso y renoso (Figur 3 c). Solo se oservron diferencis significtivs entre el trtmiento de suelo frnco sin y con gregdo de producto, con un incremento en los vlores medios de ph que psó de 7.17 7.58 l ser incorpordo el producto en dicho suelo. Aunque este incremento hy sido significtivo, no result perjudicil, y que se encuentr dentro del rngo óptimo pr el desrrollo vegetl y l ctividd microin de los suelos, que v de vlores de 6.5 7.5. En l figur 3 d se oserv que l plicción del producto produjo incrementos significtivos en l CE en los suelos rcilloso y renoso (B + X y C + X), y que el producto (X) present myores vlores que estos dos suelos (B y C) (Tl 1). Por el contrrio, el suelo frnco (A) present vlores de CE similres los de X, por lo que no se encntron diferencis significtivs en l CE cundo se incorporó el producto. Dee considerrse que el producto posee un vlor promedio de CE de.96 ds/m, el cul se encuentr por dejo de los 2 ds/m, que es el vlor prtir del cul se consider slino. Conclusiones En ls condiciones experimentles estudids y pr los prámetros nlizdos, l dición del producto los suelos utilizdos en el ensyo, trjo prejdo mejors en l clidd de los suelos trvés de incrementos en l conductividd hidráulic prolemente socido l umento en l frcción ren, umento del crono orgánico, nitrógeno totl, crono solule y socido ello incrementos en l retención hídric y ctividd microin (Respirción en lortorio), en especil en los suelos de textur renos. L Conductividd eléctric y el ph no se vieron lterdos. Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 36
Romniuk, R.; Giuffré, L.; Vil, R. : Aplicción de Compost de Derivdos Orgánicos Industriles y su Efecto sore l Clidd de Biliogrfí Aldokin, N. A., Gonchrov, A. I., Grchev, M. A. & Suturun, A. N. 199: Recycling of wstewter nd solid wste t the Selenginsk Pulp nd Pper Plnt. UNEP Industry nd Environment, July-Decemer: 21-23. Alert, J. E., Epstein, E., De Groot, C. 1982. Composting offers lterntive for effluent plnt sludge disposl. Pulp nd pper, 56(11):127-129. Blke CR. 1965. Bulk density. In Blck, C. A. ed. Methods of soil Anlysis. I. Physicl nd minerlogicl proprieties, including sttistics of mesurement nd smpling. Mdison, Wisc., Am Soc Agron, pp. 374-39. (Agronomy Series no. 9). Bouyoucos G. J. 1927. The hydrometer s new method for the mechnicl nlysis of soils. Soil Sci. 23, 343-352. Bry R. H. y Kurtz L. T. 1945. Determintion of totl, orgnic nd ville forms of phosphorus in soils. Soil Sci. 59, 39-45. Bremner J. M. y Mulvney C. S. 1982. Totl Nitrogen. In Pge A.L. Ed. Methods of soil Anlysis. Prt 2. 2 nd Edition. Mdison, Wisc., Americn Society of Agronomy, pp. 595-624. (Agronomy Series no. 9) Chrest M. H. y C. J. Beuchmp. 21. Composting of de-inking pper sludge with poultry mnure t three nitrogen levels using mechnicl turning: ehvior of physico-chemicl prmeters. Bioresource technology. 81:7-17. Hermnn, D. J. & Gilert, F. A. Jr. 1982. Prospect ford lnd pliction of wste wter sludges from pper industry. Tppi 1982 Environmentl Conference, Minnepolis. Jenkinson D. S., Powlson D. S. 1976. The effects of iocidl tretments on metolism in soil. V?. A method for mesuring soil iomss. Soil Biol. Biochem. 8: 29-213. Klute A. 1965. Lortory mesurement of hydrulic conductivity of stured soil. In Blck, C. A. ed. Methods of soil Anlysis. I. Physicl nd minerlogicl proprieties, including sttistics of mesurement nd smpling. Mdison, Wisc., Am. Soc. Agr., 1965. pp. 21-221. (Agronomy Series no. 9). Nelson D. W. y Sommers L. E. 1982. Totl cron, orgnic cron nd orgnic mtter. Pge A. L. (Ed). Methods of soil nlysis. Prt 2. Am.Soc. Agr., USA, Agronomy 9, 539-579. Pge A. L. 1982. Ed. Methods of soil Anlysis. Prt 2. Chemicl nd microiologicl properties. 2 nd Edition. Mdison, Wisc. USA, Americn Society of Agronomy (Agronomy Series no. 9). Rhodes J. D. 1982. Solule slts. In Pge A. L., Miller R. H. nd Keendy D. R. Ed. Methods of soil Anlysis. Prt 2. Chemicl nd microiologicl properties. 2 nd ed. Mdison, Wisc., Americn Society of Agronomy, pp. 167-179. (Agronomy Series nº 9). Cienci, Vol. 6, Nº 21, Agosto 211. Págin 37
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