Materiales orgánicos y abonos verdes Mónica Barbazán Carlos Perdomo Cristina Mori Contenido de la presentación Materiales orgánicos Principales características Estiércol Tecnologías de biodegradación Compost Biogás Abonos verdes Cobertura vegetal Enmiendas orgánicas Productos de origen animal y/o vegetal que se agregan al suelo para mejorar las propiedades físicas y/o químicas Características principales Alto contenido de agua Alto contenido de C Energía para microorganismos Variable y bajo % de nutrientes esenciales para las plantas Contenido variable de otras sustancias (ác. Húmicos, hormonas, enzimas, auxinas, antibióticos, etc.) 1
Otras propiedades de las enmiendas orgánicas Pueden ser producidos en el propio predio Es un sistema de reciclaje Se justifica su uso en producciones intensivas (superficies reducidas) Las dosis a usar son muy altas (> 10 ton/ha) Materiales que se usan Estiércol (aves, vacunos, cerdos, caballos) Compost (lombriz) contenido de rúmen, pelo, lana, plumas, estiércol mantillo de bosque : estiércol vacuno acompañados de ramas, hojas de dormideros desperdicios de frutas y verduras residuos de cosecha (hojas, tallos, raíces) Otros: Residuos urbanos (aguas cloacales) Residuos industriales Mantillo de bosque: (Norte) restos de dormideros con suelo 2
Cama de pollo en frutales Efluente de maltería Fertilizantes sintéticos vs materiales orgánicos Fertilizantes sintéticos Concentración de nutriente alta y no variable Facilidad de aplicación Menos mano de obra Menos infraestructura Efectos inmediatos Sin embargo demanda creciente de MO colocación de residuos degradación de suelos demanda por consumo de productos naturales 3
Enmiendas orgánicas Ventajas Facilita gestión de residuos Mantiene y mejora la fertilidad de los suelos Desventajas Concentración de nutrientes baja y variable Desbalance de nutrientes Tiempo e infraestructura para procesamiento de residuos Escaso control de calidad (enmiendas orgánicas) Contaminación ambiental N, P en aguas superficiales y profundas Metales pesados Beneficios de las enmiendas orgánicas Mejora las propiedades físicas del suelo. Estabilidad de los agregados reduce la densidad aparente aumenta la porosidad y permeabilidad, y aumenta su capacidad de retención de agua en el suelo. Mejora las propiedades químicas. Aumenta el contenido en macronutrientes y micronutrientes Aumenta la capacidad de intercambio catiónico (C.I.C.) Mejora la actividad biológica del suelo Estiércol Consta de una parte sólida y una líquida (excepto aves) Composición de nutrientes varía según Especie animal y edad del animal Dieta del animal (relacionado con la edad del animal) Material acompañante del estiércol Manejo y tipo de almacenamiento del estiércol 4
Estiércoles _ Análisis químicos Ave Especie animal % de fracción sólida y líquida y composición de nutrientes sobre base fresca en el estiércol de diferentes especies Especie Bovino Cerdo Fracción (%) sólida líquida Total sólida líquida Total 70 30 100 60 40 100 100 Agua (%) 85 92 86 80 97 87 55 N (%) 0.40 1.00 0.60 0.55 0.40 0.50 1.00 P 2 O 5 (%) 0.20 trazas 0.15 0.50 0.10 0.35 0.80 K 2 O(%) 0.1 1.35 0.45 0.40 0.45 0.40 0.40 Estiércoles _ Análisis químicos Estiércol Vaca Estiércol Gallina Cama de Pollo ph (H2o) 7.7 8.7 6.7 C total (%) 38 26 32 N total (%) 2.2 1.8 2.8 C:N 18 15 12 P (%) 0.91 1.59 1.72 Ca (%) 0.92 10.03 2.23 Mg (%) 0.36 0.97 0.49 K(%) 0.35 1.13 1.77 Na (%) 0.07 0.30 0.46 Fuente: del Pino, 2006 Distribución y formas de N de estiércoles frescos % NT Formas de N (% NT) Especie Bovino de carne Bovino de leche Sólido 50 50 Líquido 50 40 Aminoácidos 20 23 Urea 35 28 N_NH 4 0.5 < 0.5 Acido úrico Otros 44 49 Ovino 50 50 21 34 < 1.5 43 Cerdo 33 67 27 51 22 Ave 25 75 27 4 8 61 1 5
Formas de N en estiércol fresco Fracciones resistentes Se va a mineralizar a tasas muy bajas (varios años) Fracciones lábiles Perdidas por volatilización Arrastradas por agua de drenaje Parte puede ser absorbida por material acompañante Efecto de la dieta Ensayo con animales en pastoreo, suelo sobre Basalto 6 5 y = 0,78 + 1,28x r 2 = 0,77 P en heces, g kg -1 4 3 2 1 0 1 2 3 4 P en pastura, g kg -1 Fuente: A. del Pino y J. Hernández, 2002 Estiércoles _ Análisis químicos Material acompañante (cama o piso de los animales) Diferencias en disponibilidad de energía para los microorganismos (C fácilmente mineralizable) Producción de pollos parrilleros vs. gallinas ponedoras cama de pollo vs. mantillo de bosque Tipo de material arroz % N 0.78 % P 2 O 5 0.58 %K 2 O 0.49 C/N 39 Paja trigo 0.73 0.07 1.28 70 aserrín 0.06 0.01 0.01 400 6
% de mineralización anual de N del estiércol Que cantidad de N mineral puede ser aportada desde un estiércol estacionado? Ejemplo: 25 ton/ha de estiércol estacionado (sólida) 2% N 45% mineraliza el 1 er año (25%sólidos lábiles*100/55%sólidos totales=45% 25000*0.02*0.45=225 kg/ha de N 500 kg/ha de urea Fresco: fracción líquida + sólidos lábiles (80% de mineralización) habrían aprox. 900 kg/ha de urea P en el estiércol Qué cantidad de P aporta? 25 ton/ha de estiércol 1% de P 2 O 5 50-70% está inmediatamente disponible 30-50% tiene que mineralizarse (25000*0.01*(0.5 a 0.7)=125 a 175 kg/ha de P 2 O 5 el primer año 7
Otros nutrientes aportados por el estiércol K: está todo disponible 25000*0.005=125 kg/ha de K 2 O S: está como S orgánico y S inorgánico Pérdidas por volatilización Ca, Mg, Mn, Fe, B, Cu, Zn, Mo, Cl, Na Necesidad de analizar cada uno La tasa de mineralización dependerá Características del material Especie animal (aves>cerdo>bovino) Dieta y edad del animal Material acompañante del estiércol (rel. C/N, C y N soluble) Manejo del estiércol (incorporado o en superficie) Almacenamiento (superfosfato común: 25-50 kg/ton de estiércol) Ca(H 2 PO 4 ) 2 +2CaSO 4 +2(NH 4 ) 2 CO 3 => 2(NH4) 2 SO 4 +Ca(PO4) 2 +CO 2 +H 2 O Características de suelo y clima Propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo Temperatura y humedad Enmiendas orgánicas Tecnologías de biodegradación Biodegradación aerobia Compost y vermicompost Estiércol, residuos de cosecha, etc. Biodegradación anaerobia Biodigestor: Estiércoles Aguas residuales industriales 8
Biodigestores Los biodigestores son una alternativa para el tratamiento de los desechos orgánicos disminuye la carga de patógenos se genera un efluente (residuo del proceso de fermentación) eliminan los malos olores generan un gas combustible (biogás) Biogás El biogás es una mezcla de gases (CH 4 y CO 2 ), el cual se produce como resultado de la fermentación de la materia orgánica en ausencia de aire, por la acción de un grupo de microorganismos Metano, CH 4 54-70% volumen Dióxido de carbono, CO 2 27 45% Hidrógeno, H 2 1-10% Nitrógeno, N 2 0.5 3% Acido Sulfídrico, H 2 S 0.1% Compostaje El compostaje es un proceso microbiológico, dónde los materiales orgánicos son descompuestos bajo condiciones aeróbicas controladas. El compost resultante, es un producto estabilizado, de alto contenido de sustancias húmicas y nutrientes. 9
Compostaje Aumenta estabilidad del N Ataque microbiano aumenta el largo de las cadenas carbonadas Elimina malezas y patógenos Materiales para compostar: Restos vegetales (corteza de pino, restos de frutas y verduras, orujo de uva, etc) Restos animales (estiércol, contenido rúmen, pelos) Suelo (aporta microorganismos) Otros materiales: fertilizantes (superfosfato común), dolomita, etc. Fases del compostaje Fase mesófila y termófila: 2-3 semanas 70-80ºC Intensa actividad microbiana Degradación de mat. orgánica fácilmente degradable Liberación de CO 2 Importante remoción de la pila (aireación y reinoculación) Maduración Descenso de la temperatura Velocidad de descomposición: depende de la susceptibilidad de las sustancias al ataque microbiano, humedad y aireación. 10
Técnica del compostaje En el armado de las pilas se deben superponer materiales fibrosos y ricos en C con materiales húmedos y ricos en N Parámetros de calidad de un compost http://ohioline.osu.edu/anr-fact/0015.html = 0.6 kg/dm 3 Propiedades relacionadas con la estabilidad y madurez de un compost Olli Reinikainen and Markku Herranen, 2001 11
Evolución del peso fresco de plantines de coliflor vs. conductividad eléctrica durante el compostaje Olli Reinikainen and Markku Herranen, 2001 Abonos Verdes Cultivos secundarios cultivados en un período diferido al cultivo principal, o simultáneamente cuando este está en reposo (frutales). Se cortan y se entierran antes de cumplir su ciclo Estrictamente, el objetivo de un abono verde es abonar; para eso normalmente se usaban leguminosas Características que deben ser observadas para seleccionar un AV No tiene que competir con el cultivo ppal.(agua) Rápido crecimiento inicial Producir alta cantidad de biomasa Capacidad de adaptación a suelos degradados Tolerantes a sequía y heladas 12
AV: especies utilizadas En verano: sorgo, maíz, girasol, moha, caupí y crotolaria En invierno trigo, avena, cebada, centeno, avena negra, vicias, lupino y colza, trébol blanco y rojo, alfalfa, lotus Especies de verano moha crotolaria caupí Especies de invierno T.Blanco colza Avena 13
Beneficios de los abonos verdes Aporte de nutrientes Aumenta actividad biológica Evita pérdidas de humedad del suelo Favorece la infiltración del agua Atenúa variación de temperaturas Disminuye malezas Promueve movilización y reciclaje de nutrientes Reduce la incidencia de enfermedades Reduce nivel de inóculo al cortar ciclo de la enfermedad Abonos verdes El valor de un AV como fuente de N varía según: % de N (según especie) Relación C/N % de lignina Volumen incorporado Manejo (picado, fertilizado, incorporado?) Momento de incorporación (edad o estado de madurez) Abonos verdes 14
Abonos verdes Los AV no pueden mejorar las propiedades físicas y aumentar la disponibilidad de N simultáneamente Abonos verdes Material vegetal Trébol Alejandrino -joven Trébol Alejandrino madura Trébol Alejandrino raíces Girasol - hoja Soja- hoja Soja- tallo Maíz- rastrojo C N (%) 39 2.7 39 2.5 40 2.3 40 1.2 46 1.6 47 0.6 40 0.4 C:N 14 16 17 34 28 82 103 Soluble Polyphenol 6 8 4 7 11 2 4 (%) Soluble C 8 10 8 7 11 5 3 Evolución de la mineralización neta de N en un suelo con enmiendas de trébol alejandrino (young and mature plants C-y and C-m, and roots, C-r), Girasol hojas (Sun-L), Soja hojas (Soy-L) y tallos (Soy-S) y maize (M). Los valores negativos indican inmovilización de N. La enmiendas fueron agregadas en dosis equivalentes a 3000 kg/ha incorporadas a una profundidad de 10 cm 15
Cobertura Vegetal Puede ser representada por la cobertura vegetal de plantas en desarrollo (período vegetativo) o por sus residuos el objetivo de un una cobertura vegetal, a diferencia de un abono verde, no es abonar; sino cubrir y proteger la superficie del suelo cebada cervercera (se siembra en abril y se corta en agosto) avena negra centeno, triticale. Beneficios de la cobertura vegetal Reduce riesgo de erosión Reduce pérdidas de N por lavado Reduce amplitud térmica Incrementa porosidad, infiltración, estabilidad de los agregados del suelo (raíces envuelven a los agregados Favorece el drenaje por el sistema radicular Controla malezas Mejor piso para entrar con la maquinaria Puede servir como hábitat de insectos benéficos (también lo contrario) El uso de materiales orgánicos, aumenta la Materia orgánica del suelo? Ejemplo: Suelo: 3% de materia orgánica 75 ton/ha de humus Pérdida anual de humus: 2% 1500 kg/ha de humus son descompuestos por la población microbiana se entierran 6000 kg/ha de MS de una gramínea + un 17% que proviene de raíces y otro 17 % de los exudados radiculares kg MS= 6000 + 6000*0.17 r + 6000*0.17= 8040 kg/ha de MS 16
El uso de materiales orgánicos, aumenta la Materia orgánica del suelo? Se estima que el 40% del tejido vegetal es C, la gramínea aportaría 8040*0.4= 3216 kg/ha de C para descomponer Se asume también que los microorganismos asimilan 1/3 de la cantidad total de C a descomponer 3216*0.33= 1061 kg/ha de C pasan a formar parte del tejido microbiano Se estima que el humus tiene 60% de C => se formaría entonces 1061/0.6= 1768 kg/ha de humus 100kg humus---------------60kg C X----------------------1061 Kg C Balance de materia orgánica (MO) Balance de humus=1768-1500=268kg/ha/año de humus formado Nuevo valor de humus (h): 75000 kg/ha de h.original+ 1768 1500 = 75268 kg/ha Nuevo valor de la MO: 3.011% Si se incorpora el doble de MS (15ton/ha) de acuerdo a éstos cálculos teóricos, la MO pasaría de 3% a 3.14%. Estos aumentos serían difíciles de detectar por las técnicas de medición de C. Bibliografía Abonos verdes, importancia agroecológica y especies con potencial de uso en el Uruguay, Ademir Calegari, Marcos Peñalva. Canelones : MGAP, 151 p. Aguirre Méndez, Sergio; Fructos Vezoli, Manuel. 1998. Efecto de distintos abonos verdes, estiércol de bosque y dosis de nitrógeno sobre el comportamiento productivo de cebolla dulce en suelos arenosos. Tesis de grado. Montevideo, Facultad de Agronomía. Stanham Piñeyro, Alejandro Miguel.1997. Efecto de la avena y la cebada como abonos verdes sobre la disponibilidad de nitrógeno. Tesis de grado. Montevideo, Facultad de Agronomía 17