UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VALENCIA

ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS

EVALUACIÓN DE LA APLICACIÓN DE DOS COMPOSTS CON BASE DE ALPERUJO

SOBRE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DE UN CALCISOL DE LA COMARCA

DEL "CAMP DE TÚRIA" SOMETIDO A UNA ROTACIÓN DE CULTIVOS

HORTÍCOLAS

Alumna: María Miralles Doménech

Tutora: Dra. María Inmaculada Bautista Carrascosa

Titulación: Licenciado en Ciencias Ambientales

Modalidad PFC: Tipo II

Fecha: 24 de Febrero de 2012

Quisiera expresar mi agradecimiento a aquellas personas sin las cuales no

hubiera podido realizar mi trabajo final de carrera.

En primer lugar a mi directora académica, la Dra. Mª Inmaculada Bautista

Carrascosa por la ayuda, apoyo, interés y constancia mostrados. Sus conocimientos y

experiencia tanto en el trabajo de campo como en los análisis de laboratorio han sido la

clave que ha hecho posible que el presente trabajo haya llegado finalmente a buen

puerto. Muchas gracias por el empujón inicial y por estar siempre disponible.

Al Dr. Antonio Luis Lidón Cerezuela y a la Dra. Joana Oliver Talens por el

tiempo que dedicaron a este trabajo, así como por sus consejos y ayuda.

A mi amigas de toda la vida, Palomita y Verónica, que con la taza de café o el

vaso de zumo en la mano no han parado de animarme a acabar, haciéndome la pregunta

de rigor semana tras semana……. “¿cuándo lo vas a presentar?”. Estas líneas son para

deciros: Sí, he acabado, ya podéis invitarme a esa cena!

A José, por estar siempre ahí con una sonrisa y un “¿en qué puedo ayudarte?

listo para entrar en acción. Gracias por tu ayuda y por demostrarme día a día que la vida

es mucho mejor cuando la afrontas con una persona a la querer y que te quiera a tu lado.

Y por último a mi familia por todo su apoyo, cariño, confianza y paciencia,

gracias por estar siempre ahí. Os quiero.

JAS DE PROYECT

ÍNDICE

Índices

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN

1.1 Caracterización del clima, los suelos y la vegetación mediterránea ________________ 1 1.1.1 El clima mediterráneo__________________________________________________ 1 1.1.2 Los suelos mediterráneos _______________________________________________ 2 1.1.3 La vegetación mediterránea _____________________________________________ 3 1.2 Procesos erosivos de los suelos mediterráneos__________________________________ 4 1.2.1 Situación actual_______________________________________________________ 4 1.2.2 Grado de incidencia de los distintos tipos de erosión__________________________ 5 1.2.3 Erosión hídrica. Causas y consecuencias.___________________________________ 6 1.3 Relación de las propiedades físicas del suelo con la erosión hídrica ________________ 9 1.3.1 Textura ____________________________________________________________ 11 1.3.2 Densidad aparente____________________________________________________ 11 1.3.3 Estabilidad de agregados ______________________________________________ 12 1.3.4 Retención de agua____________________________________________________ 13 1.3.5 Conductividad hidráulica ______________________________________________ 14 1.3.6 Mojabilidad_________________________________________________________ 15 1.4 Problemática de la generación de residuos ___________________________________ 17 1.4.1 Generalidades _______________________________________________________ 17 1.4.2 Importancia de la producción y gestión de los residuos orgánicos_______________ 20 1.4.2.1 Producción de residuos orgánicos _________________________________ 20 1.4.2.2 Gestión de residuos orgánicos ____________________________________ 23 1.4.2.2.1 Los residuos de la agroindustria del olivar _______________________ 25 1.4.2.2.1.1 Producción de aceite_______________________________________ 25 1.4.2.2.1.2 Elaboración de aceite de oliva 28

1.4.3 Generación de residuos y subproductos líquidos y sólidos de almazara en España __ 29 1.4.4 Tratamiento y valorización de residuos y subproductos de almazara_____________ 31 1.4.4.1 Gestión de residuos líquidos _____________________________________ 31 1.4.4.2 Gestión de residuos sólidos ______________________________________ 32 1.4.5 Alperujo ___________________________________________________________ 33 1.4.5.1 Características ________________________________________________ 33 1.4.5.2 Aplicaciones__________________________________________________ 34 1.4.5.2.1 Fermentación en estado sólido_________________________________ 36 1.4.5.2.2 Cogeneración ______________________________________________ 36 1.4.5.2.3 Aplicación directa al suelo____________________________________ 37 1.4.5.2.4 Sistemas de estabilización orgánica del alperujo___________________ 38

I

Índices

1.4.6 El compost del alperujo y sus beneficios para el suelo________________________ 41

OBJETIVOS_______________________________________________________________ 43 MATERIAL Y MÉTODOS

3.1 Descripción de la zona de estudio ___________________________________________ 44 3.1.1 Localización ________________________________________________________ 44 3.1.2 Climatología ________________________________________________________ 45 3.2 Descripción del suelo empleado ____________________________________________ 47 3.3 Descripción del compost __________________________________________________ 48 3.4 Ensayo en macetas. Tratamientos y distribución ______________________________ 50 3.4.1 Elección de los tratamientos para el estudio de las propiedades físicas del suelo ___ 52 3.4.2 Cultivos y labores realizadas ___________________________________________ 53 3.5 Estudio de las propiedades físicas del suelo ___________________________________ 53 3.5.1 Densidad aparente____________________________________________________ 54 3.5.1.1 Toma de muestras _____________________________________________ 54 3.5.1.2 Análisis en laboratorio __________________________________________ 55 3.5.2 Estabilidad de agregados ______________________________________________ 56 3.5.2.1 Toma de muestras _____________________________________________ 56 3.5.2.2 Análisis en laboratorio _________________________________________ 56 3.5.3 Conductividad hidráulica mediante Infiltrómetro Minidisco de Tensión _________ 59 3.5.3.1 Medición directa en campo______________________________________ 59 3.5.5.2 Determinación de la Conductividad Hidráulica Saturada_______________ 60 3.5.4 Mojabilidad_________________________________________________________ 62 3.5.4.1 Toma de muestras _____________________________________________ 62 3.5.4.2 Análisis en laboratorio _________________________________________ 62 3.5.3 Curva característica de humedad ________________________________________ 63 3.5.3.1 Toma de muestras _____________________________________________ 63 3.5.3.2 Análisis en laboratorio _________________________________________ 64 3.6 Análisis estadístico de los datos_____________________________________________ 67 RESULTADOS

4.1 Densidad aparente _______________________________________________________ 68 4.1.1 Influencia del tipo de compost y la dosis sobre la densidad aparente y la porosidad 68 4.1.2 Efecto del cultivo sobre la densidad aparente en el tratamiento control __________ 69 4.1.3 Interacción del cultivo con los tratamientos sobre la densidad aparente __________ 70 4.2 Estabilidad estructural de agregados _______________________________________ 72 4.2.1 Influencia del tipo de compost y la dosis sobre la estabilidad estructural _______ 72

II

Índices

4.2.2 Efecto del cultivo sobre la estabilidad de agregados en el suelo control__________ 74 4.3 Conductividad hidráulica _________________________________________________ 78 4.3.1 Efecto del tipo de compost y la dosis sobre la conductividad hidráulica __________ 78 4.2.3 Interacción del cultivo con los tratamientos sobre la estabilidad estructural_______ 75 4.3.2 Efecto del cultivo sobre la conductividad hidráulica en el suelo control __________ 78 4.3.3 Interacción del cultivo con los tratamientos sobre la conductividad hidráulica _ 79 4.4 Mojabilidad ____________________________________________________________ 81 4.4.1 Efecto del tipo de compost y la dosis de aplicación sobre la hidrofobia del suelo __ 81 4.4.2 Influencia del peso de los agregados en el tiempo de absorción ________________ 83 4.5 Curva de retención de la humedad__________________________________________ 86 4.5.1 Efecto del tipo de compost y la dosis sobre la curva de retención ______________ 86 4.5.2 Efecto de los tratamientos y la profundidad sobre la porosidad total, la

macroporosidad y la microporosidad_____________________________________ 87 4.5.3 Efecto de los tratamientos y la profundidad sobre la disponibilidad del agua______ 88

DISCUSIÓN _______________________________________________________________ 92

CONCLUSIONES __________________________________________________________ 97

BIBLIOGRAFÍA __________________________________________________________ 100

ANEJOS

I.1 Subregiones Fitoclimáticas______________________________________________ 108 I.2 Pendiente ___________________________________________________________ 109 I.3 Cualificación de la erosión según la fragilidad del suelo _______________________ 110 I.4 Factor litología por unidades hidrológicas __________________________________ 111 I.5 Vegetación y usos del suelo _____________________________________________ 112

III

Índices

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Áreas con erosión de tipo hídrica y eólica y susceptibles de sufrir erosión hídrica tras la pérdida de la cobertura vegetal ___________________________________ 5

Figura 2. Valores característicos de infiltración para diferentes suelos _________________ 10 Figura 3. Factores de control de la fertilidad física del suelo y su relación con las plantas___11 Figura 4. Países cultivadores del olivo a escala mundial ____________________________ 26 Figura 5. Detalle de la parcela_________________________________________________44

Figura 6. Localización de las estaciones respecto a la parcela________________________ 45 Figura 7. Climogramas de las estaciones obtenidos a partir de las series de datos ________ 46 Figura 8. Detalle del estado de la parcela________________________________________ 47 Figura 9. Detalle de contenedores y parcela______________________________________ 50 Figura 10. Croquis de la distribución de las macetas-ensayo__________________________ 52

Figura 11. Detalle de barrena de muestreo y esquema de colocación de cilindros _________ 55

Figura 12. Detalle de infiltrómetro de minidisco. __________________________________ 59

Figura 13. Ejemplo de la gráfica obtenida para l os tres tipos de disco.. _________________ 62

Figura 14. Detalle de selección de profundidades y de la conservación de la muestra ______ 63 Figura 15. Detalle de métodos empleados (A) Mesa de Tensión, B) Ollas de Presión y C)

Placa Richards ____________________________________________________ 64

Figura 16. Efecto sobre la densidad aparente de la aplicación de compost de alperujo y compost de alperujo más hidrolizado (A) y del incremento de la dosis de aplicación (B). (Valores medios de toda la rotación)________________________________ 68

Figura 17. Efecto sobre la porosidad total de la aplicación de compost de alperujo y compost de alperujo más hidrolizado (A) y del incremento de la dosis de aplicación (B). (Valores medios de toda la rotación) ___________________________________ 69

Figura 18. Influencia del cultivo sobre la densidad aparente del suelo en el tratamiento control________________________________________________________________ 70

Figura 19. Evolución de la densidad aparente bajo la influencia de los cultivos en función del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) __________________________ 71

Figura 20. Influencia del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre la agregación de los 4 rangos de tamaño estudiados___________________________________ 72

Figura 21. Evolución de la tendencia del efecto del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre el diámetro medio de macroagregados_________________ 73

Figura 22. Evolución del diámetro medio de macroagregados bajo la influencia de los cultivos en función del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) ______________ 75

Figura 23. Evolución del diámetro medio de macroagregados bajo la influencia de los cultivos en función del tipo de compost________________________________________ 77

Figura 24. Evolución del diámetro medio de macroagregados bajo la influencia de los cultivos en función de la dosis de aplicación ____________________________________ 77

Figura 25. Influencia del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre la conductividad hidráulica. (Valores medios de toda la rotación)_______________ 78

Figura 26. Influencia del cultivo sobre la conductividad hidráulica en el tratamiento control 79

IV

Índices

Figura 27. Influencia del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre la conductividad hidráulica_____________________________________________ 80

Figura 28. Efecto del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre el tiempo medio de absorción de la gota de agua _______________________________________ 82

Figura 29. Efecto de la interacción del tipo de compost y la dosis de aplicación sobre el nivel de mojabilidad del suelo. ____________________________________________ 83

Figura 29. Influencia del peso de los agregados en el tiempo de absorción de la gota______ 84 Figura 30. Influencia del tipo de compost en el tiempo de absorción de la gota en función del

peso medio de agregado _____________________________________________ 85 Figura 31. Influencia del la dosis de aplicación en el tiempo de absorción de la gota en función

del peso medio de agregado __________________________________________ 85 Figura 32. Peso medio de los agregados en cada tratamiento _________________________ 86 Figura 33. Evolución de la curva de retención de la humedad en función del tipo de compost

(A) y la dosis de aplicación (B) para la profundidad de 2- 5 cm______________ 87 Figura 34. Evolución de la curva de retención de la humedad en función del tipo de compost

(A) y la dosis de aplicación (B) para la profundidad de 5 - 8 cm______________ 87 Figura 35. Influencia de los tipos de compost sobre el agua a capacidad de campo (A), la

humedad residual (B) y el agua útil (C) para las profundidades 2-5 cm y 5-8 cm. 89 Figura 36. Influencia de la dosis de aplicación sobre el agua a capacidad de campo (A), la

humedad residual (B) y el agua útil (C) para las profundidades 2-5 cm y 5-8 cm ________________________________________________________________ 90

Figura 37. Humedad almacenada en función del tamaño de poro según el tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) para la profundidad 2 - 5 cm ___________________ 91

Figura 38. Humedad almacenada en función del tamaño de poro según el tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) para la profundidad 5 - 8 cm ___________________ 91

Figura I.1 Subregiones fitoclimáticas de la provincia de Valencia ____________________ 108 Figura I.2 Pendientes de la provincia de Valencia ________________________________ 109 Figura I.3 Cualificación de la erosión de la provincia de Valencia____________________ 110 Figura I.4 Erosionabilidad de la provincia de Valencia ____________________________ 111 Figura I.5 Vegetación y usos del suelo de la provincia de Valencia___________________ 112

V

Índices

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Clasificación de residuos orgánicos de uso potencial en agricultura y ganadería ____21

Tabla 2. Estimaciones para la UE de producción de residuos orgánicos ___________________21

Tabla 3. Producción aproximada de residuos orgánicos no peligrosos en España para varios años______________________________________________________________________________22

Tabla 4. Cifras clave del mercado mundial del aceite de oliva ___________________________26

Tabla 5. Balance de la producción de aceite para el período (2010-2011) en España ________27

Tabla 6. Producción media de efluentes líquidos y residuos sólidos generados en almazara __30

Tabla 7. Producción total para el período 2010-2011 de efluentes y residuos de almazara ___30

Tabla 8. Principales características de muestras de alperujo _____________________________33

Tabla 9. Análisis del suelo empleado en procentaje de materia seca ______________________48

Tabla 10. Formulación de los tipos de compost empleados en el estudio ___________________49

Tabla 11. Principales propiedades físicas de los composts estudiados (A y A+H)____________49

Tabla 12. Clave de los tratamientos___________________________________________________51

Tabla 13. Relación de los tratamientos y su correspondiente nomenclatura. ________________52

Tabla 14. Labores culturales realizadas y momento de aplicación _________________________53

Tabla 15. Calendario de muestreo para las propiedades físicas estudiadas __________________54

Tabla 16. Parámetros de Van Genuchten para las 12 clases texturales de suelo______________61

Tabla 17. Efecto del cultivo y el tipo de compost sobre la densidad aparente y la porosidad total__________________________________________________________________________________70

Tabla 18. Efecto del cultivo y la dosis de aplicación sobre la densidad aparente y la porosidad total______________________________________________________________________________71

Tabla 19. Efecto del tipo de compost sobre el diámetro medio de macroagregados (DMMA) de todas las muestras realizadas durante la rotación________________________________________73

Tabla 20. Efecto de la dosis de aplicación sobre el diámetro medio de macroagregados(DMMA) de todas las muestras realizadas durante la rotación _____________________________________73

Tabla 21. Efecto del cultivo sobre el diámetro medio de macroagregados (DMMA) para el tratamiento control _________________________________________________________________74

Tabla 22. Efecto del cultivo y el tipo de compost sobre el diámetro medio de macroagregados y sobre los rangos de tamaño __________________________________________________________75

Tabla 23. Efecto del cultivo y la dosis de aplicación sobre el diámetro medio de macroagregados y sobre los rangos de tamaño ________________________________________________________76

Tabla 24. Efecto del culivo y el tipo de compost sobre la conductividad hidráulica __________79

Tabla 25. Efecto del cultivo y de la dosis de aplicación sobre la conductividad hidráulica ____80

Tabla 27. Índices de permeabilidad en función de la conductividad hidráulica saturada ______81

Tabla 27. Interacción del tipo de compost y la dosis de aplicación sobre el tiempo de absorción de la gota de agua __________________________________________________________________82

Tabla 28. Clases de hidrofobia en función del tiempo de absorción. Test de la gota (WDPT)__83

Tabla 29. Grupos de agregados establecidos en función del peso. _________________________84

VI

Índices

Tabla 30. Efecto del tipo de compost, la dosis y la profundidad sobre la curva de retención de la humedad__________________________________________________________________________86

Tabla 31. Efecto del tipo de compost, la dosis de aplicación y la profundidad sobre la porosidad total, la macroporosidad y la microporosidad. __________________________________________88

VII

INTRODUCCIÓN

Introducción

1.1 CARACTERIZACIÓN DEL CLIMA, LOS SUELOS Y LA VEGETACIÓN MEDITERRÁNEA

1.1.1 El clima mediterráneo

Los territorios con mayor extensión que poseen clima mediterráneo se localizan

en las zonas limítrofes del continente europeo con el Mar Mediterráneo, así como en el

borde noroeste del continente africano. También poseen este clima las fachadas

occidentales o suroccidentales del norte y sur de América, las zonas central y meridional

de California y las regiones costeras de Chile (comprendidos en latitudes entre 35º y 40º

latitud N y latitud S, respectivamente). Al sur del continente africano, el clima que se

puede calificar de mediterráneo se localiza en la región de El Cabo, y ocupa un área

muy reducida. Finalmente, en Australia, se extiende por territorios relativamente

importantes en la parte suroccidental, al sur de los 30º latitud S.

Algunas características climáticas propias de las áreas mediterráneas son (Riou,

1992):

- Fuertes contrastes climáticos interanuales.

- Precipitaciones escasas y torrenciales, concentradas en otoño y

primavera, que ocasionan fuertes avenidas y procesos de arrastre de

suelos.

- Existencia de una estación seca y prolongada que coincide con la

estación cálida y da lugar a situaciones de estrés hídrico.

- Importante sequedad atmosférica, en especial durante el período estival,

que junto con las altas temperaturas produce una elevada

evapotranspiración.

En cuanto a España, las temperaturas, sobretodo en las zonas costeras, son

suaves durante todo el año, con una amplitud térmica anual mínima y máxima que

oscila entre los 5ºC y los 18 ºC de diferencia entre el mes más frío y el más cálido. La

pluviosidad es intermedia (entre los 400 mm y los 800 mm) y de carácter estacional.

Las lluvias dominantes se dan durante los meses de primavera y otoño, o invierno en las

zonas de predominancia continental, y los veranos son largos, cálidos y secos. La aridez

estival se debe a que sólo un 3% de las lluvias anuales se producen durante esta época,

que tiene una duración de entre tres y cinco meses.

1

Introducción

El déficit de humedad que se produce en el suelo durante esos meses potencia el

riesgo de salinización, condiciona la disminución de la materia orgánica y genera una

cobertura vegetal con escaso poder protector del medio edáfico.

1.1.2 Los suelos mediterráneos

El suelo es un recurso natural que es necesario preservar de cualquier proceso

que disminuya su capacidad actual y potencial para producir, cuantitativamente y

cualitativamente, bienes y servicios (Morgan and Rickson, 1990).

Los suelos sobre los que se desarrollan los ecosistemas mediterráneos son

especialmente sensibles ya que son en su mayoría jóvenes, de poca profundidad y

pobres en materia orgánica.

De los 30 tipos de suelos descritos en la FAO, la zona del mediterráneo alberga

un total de unos 22 tipos, siendo el de mayor abundancia el Cambisol, junto con

Leptosol, Luvisol, Regosol y Fluvisol. Todos ellos juntos cubren cerca del 90% de la

superficie de esta región biogeográfica.

La clasificación de suelos de la FAO-UNESCO los cataloga en función de su

erosionabilidad. El suelo predominante en la Comunidad Valenciana es el Calcisol, que

posee, según dicha clasificación, una elevada erosionabilidad ya que se trata de un tipo

de suelo poco evolucionado, con un bajo contenido en materia orgánica y una estructura

frecuentemente desfavorable. Además es una clase de suelo con tendencia a la

formación de costras superficiales debido a la elevada cantidad de materiales finos que

componen su textura y a las elevadas tasas de evapotranspiración asociadas al clima

mediterráneo.

Las principales características de los suelos mediterráneos son (Riou, 1992):

- Abundancia de paleosuelos, con perfiles poco profundos y de elevada

pedregosidad, estando expuesta la roca madre en muchos casos.

- Escasez de materia orgánica y reducida incorporación de la misma a la

materia mineral, por lo que los horizontes A están poco desarrollados.

- Poca estabilidad de la estructura de los suelos.

- Predominio de las rocas ricas en carbonatos (75% de la superficie total),

que son muy erosionables.

- Existencia de un elevado número de factores que destruyen la estructura

edáfica y actúan como agentes activos causantes de erosión.

2

Introducción

- Acción antrópica sobre la vegetación y los suelos como factor

desestabilizador de la capa edáfica.

1.1.3 La vegetación mediterránea

La importancia del clima y el medio edáfico es crucial para el desarrollo de la

vegetación, y por este motivo la flora mediterránea tiene características propias, así

como multitud de defensas químicas, físicas y biológicas para hacer frente a las

condiciones cambiantes de humedad y temperatura que se producen a lo largo del año.

La escasa profundidad y la erosión suponen una limitación importante para el

desarrollo de los individuos, tanto a nivel de volumen de suelo disponible para el

enraizamiento como en lo que respecta a la disponibilidad de materia orgánica y

nutrientes.

La relación entre la temperatura, la humedad y el crecimiento bacteriano

determina que las tasas de descomposición y mineralización de la materia orgánica sólo

sean elevadas en periodos cortos en determinadas épocas del año, cuando la relación es

óptima. De ello se deriva una baja disponibilidad de nutrientes, lo que explica la gran

cantidad de adaptaciones de las plantas que viven en ambientes mediterráneos

encaminadas al aumento de la eficiencia en el uso de nutrientes (Gallardo et al., 2009).

La vegetación que se desarrolla en estos hábitats presenta a grandes rasgos las

siguientes particularidades (Sanchís Duato et al., 2003):

- Poca diferenciación de vegetación entre los meses de invierno y verano.

- Vegetación termófila con sistema radical potente en los horizontes

superficiales del suelo, tallo más o menos leñoso, hojas pequeñas y

endurecidas.

- La vegetación arbórea es principalmente perennifolia, ya que ahorra una

excesiva producción de material vegetal. La vegetación caducifolia tiene

abundancia de estratos herbáceos y matorrales.

- Predomina el monte bajo, que permite con su forma compacta reducir las

pérdidas por humedad, con plantas resistentes capaces de sobrevivir bajo

los fuertes contrastes climáticos.

- Adaptación para sobrevivir a la sequía (estrés hídrico) y a los incendios

característicos de los meses secos y calurosos de verano.

3

Introducción

- Uso de aceites esenciales como protección frente a las heladas y como

medida de reducción de la evapotranspiración en el período estival.

- Gran cantidad de defensas vegetales.

• Físicas: hojas esclerófilas (aguijones, pubescencia y hojas

espinosas) que son duras y con gran resistencia a la

deshidratación.

• Químicas: hojas aromáticas, pestilentes o venenosas.

• Biológicas: secreción de sustancias que sirven como alimento

a insectos depredadores que mantienen libre de plagas a la

planta.

La importancia del mantenimiento de la cobertura vegetal en el suelo se basa

principalmente en dos factores: la parte aérea actúa como capa protectora del suelo

absorbiendo parte de la energía de las gotas de lluvia y el sistema radicular contribuye a

la resistencia mecánica del suelo. Sin embargo, períodos de escasez de agua

prolongados pueden afectar al desarrollo de las plantas, reduciendo su capacidad

protectora, ocasionando indirectamente la degradación del suelo (Riou, 1992).

1.2 PROCESOS EROSIVOS DE LOS SUELOS MEDITERRÁNEOS

1.2.1 Situación actual

Más de un tercio de los territorios que engloban la cuenca mediterránea tienen

unas pérdidas de suelo superiores a 20 mg/ha/año, convirtiendo la erosión en una de las

amenazas más graves (Antolín, 1998) con importantes implicaciones de índole

ambiental, social y económica (Del Palacio et al., 2009).

En el área mediterránea se han estimado pérdidas de entre 20 y 40 megagramos

de suelo por hectárea después de una tormenta, e incluso de hasta más de 100

megagramos por hectárea en eventos extremos.

En lo que respecta a España, ésta se sitúa a la cabeza en la relación de los países

que a mayor velocidad se van desertizando, siendo las Comunidades Autónomas de

Murcia, Andalucía, Madrid, Castilla-La Mancha, Aragón, Comunidad Valenciana y

Canarias las más afectadas. Según los estudios oficiales tan sólo el 35.8% de los suelos

españoles no sufren una erosión apreciable. El 10.8 % presentan síntomas débiles de

4

Introducción

erosión, el 7.6% presentan una erosión moderada y el 25.8% una erosión grave, además

de que más de un 50% del suelo agrícola está clasificado con un riesgo medio-alto de

erosión (González Sánchez, 2003).

En la Comunidad Valenciana, un 44% del total del territorio tiene un grado muy

alto de erosión (> 50 mg/ha/año) y un 26% tiene grado alto (12-50 mg/ha/año), lo que

supone un 70% del territorio afectado por problemas erosivos graves. Las tasas de

pérdidas de suelo son tolerables en un 40% del territorio mientras que en un 22% del

territorio el estado del suelo es de degradación moderada por erosión hídrica y un 7%

tiene un grado de erosión que supone pérdidas de suelo superiores a 100 t/ha/año.

Las elevadas tasas de pérdida de suelo pueden llegar a ocasionar, en

determinados parajes, el afloramiento de la roca madre (Antolín, 1998), lo que supone la

desaparición del suelo como base para la vida.

1.2.2 Grado de incidencia de los distintos tipos de erosión

La erosión es el arrastre de partículas constituyentes del suelo por la acción del

agua en movimiento o la por la acción del viento. Puede ser de origen natural u

antrópico, y los agentes causantes son el viento, que genera la erosión eólica y el agua,

que genera la erosión hídrica.

Los factores que intervienen en la erosión eólica son la velocidad y duración de

las rachas de viento, las características del suelo, la vegetación, el uso del suelo y el

relieve. Y los factores a considerar en la erosión hídrica son, en síntesis, cinco:

precipitación, suelo, relieve, vegetación y uso del suelo (Del Palacio et al., 2009).

La distribución de la erosión hídrica y eólica a nivel mundial está muy

relacionada con el tipo climático de cada región, así como con su orografía, los

regímenes pluviométricos, etc.

Figura 1. Áreas con erosión de tipo hídrica y eólica y susceptibles de sufrir erosión hídrica tras la

pérdida de la cobertura vegetal. Adaptado de García , I y Dorronsoro, C.

5

Introducción

En la Figura 1 se puede observar como la erosión hídrica se distribuye

principalmente por las regiones mediterráneas. También es importante destacar aquellas

zonas que por su actual estado natural, con abundante vegetación, no sufren procesos de

degradación severos (exceptuando aquellos provocados por la deforestación llevada a

cabo por el hombre), pero que sin embargo, una vez se pierda esta cubierta vegetal,

serán vulnerables a los procesos erosivos de tipos hídrico, como es el caso de la

cordillera noroccidental de los Andes, la cuenca del Amazonas, la cuenca del Congo,

Corea del Norte y Corea del Sur, las islas que conforman el país de Japón así como el

resto del intrincado arco de islas del sureste asiático.

Todas estas regiones presentan una orografía de relieves, con numerosas cadenas

montañosas que las hacen susceptibles de sufrir los procesos erosivos relacionados con

la energía cinética del agua en caso de la pérdida de su cobertura vegetal.

Por otro lado, los suelos mediterráneos tienen una elevada erosionabilidad o

vulnerabilidad a la erosión que va en función de sus características intrínsecas, además

de una escasa capacidad de acumular reservas hídricas y una baja tolerancia a pérdidas

por erosión que pueden reducir peligrosamente la profundidad del suelo disponible

(Antolín, 1998) y provocar graves procesos de degradación.

De entre los problemas ambientales que afectan a los suelos de las regiones

mediterráneas, la erosión hídrica es el proceso que mayor degradación produce a nivel

mundial, siendo reconocido como uno de los mayores problemas ambientales de los

países de la Unión Europea (Morgan and Rickson, 1990).

En la zona del levante español, la erosión hídrica es la responsable fundamental

de la degradación del recurso edáfico, constituyendo un grave problema ambiental. La

erosión que genera da lugar a la pérdida física del suelo, elimina los horizontes

superficiales, reduce la capacidad de reserva de nutrientes y agua útil para las plantas y

disminuye el volumen efectivo para el desarrollo radicular, entre otros efectos

negativos. Por estos motivos nos centraremos a continuación en la erosión hídrica, sus

causas y consecuencias.

1.2.3 Erosión hídrica. Causas y consecuencias.

Los procesos de erosión hídrica están estrechamente relacionados con las rutas

que sigue el agua en su paso a través de la cobertura vegetal y su movimiento sobre la

superficie del suelo.

6

Introducción

Al comienzo de una precipitación, el efecto más significativo del agua sobre el

suelo es el causado por el impacto de las gotas de lluvia y, en menor medida, del drenaje

foliar. La energía de las gotas de lluvia provoca la ruptura de los agregados, dando lugar

a partículas de menor tamaño que son más fácilmente transportables por la corriente de

agua generada. La producción de escorrentía está determinada por dos factores, que son

la velocidad de infiltración y la intensidad de la precipitación.

El agua que se infiltra contribuye al almacenamiento de humedad en el suelo o

abastece las aguas subterráneas por percolación profunda. Cuando el suelo es incapaz de

almacenar más agua, el exceso se desplaza lateralmente por el interior del suelo y a

favor de la pendiente, como flujo subsuperficial o flujo interno, o contribuye a la

escorrentía superficial provocando erosión como flujo laminar o en regueros y cárcavas

(Morgan, 1997).

Debido a los sistemas de alternancia en la vertiente mediterránea española, en la

que se suceden épocas de sequía y épocas de lluvias torrenciales, éste es un territorio

proclive a sufrir procesos erosivos de tipo hídrico. En las regiones mediterráneas, las

causas fundamentales de la importancia alcanzada por la erosión hídrica son las

siguientes (Riou, 1992):

- Elevada intensidad de las precipitaciones que tiene como consecuencia

procesos erosivos graves.

- Predominio en la litología de materiales poco consolidados, propicios al

abarrancamiento y a los movimientos en masa.

- Acción antrópica multisecular, con gran cantidad y variedad de sistemas

agrarios que llevan a cabo prácticas perjudiciales para la conservación

del suelo. Es el caso de la utilización del fuego como técnica de rotación,

el sobrepastoreo, el monocultivo, el barbecho, el arado en la dirección de

la pendiente y el uso de todo tipo de biocidas. Estas actividades alteran y

destruyen las estructuras del suelo, su composición química, así como su

microfauna y microflora.

- Erosionabilidad de los suelos, en los que la escasa riqueza en materia

orgánica impide una buena estructura, y la textura, en general, impide la

infiltración del agua.

El tipo de fenómeno que genera lluvias de mayor intensidad en el levante

español es la precipitación conocida como DANA (Depresión Aislada en Niveles Altos)

7

Introducción

o “Gota Fría” y tiene una gran relevancia en lo que respecta a los procesos erosivos de

tipo hídrico. Se produce debido a la mayor temperatura del Mar Mediterráneo respecto a

la temperatura ambiente durante los meses de otoño. En esta época del año, la

temperatura de las aguas marinas es superior a la temperatura de las tierras

continentales, lo que genera una fuerte inestabilidad por la presencia de capas de aire

frío que al entrar en contacto con capas de aire a mayor temperatura, provocan

precipitaciones muy intensas.

La magnitud del fenómeno es mayor cuanto más elevada es la temperatura de las

aguas marinas ya que el vapor de agua asciende rápidamente por la menor densidad del

aire caliente y se condensa, formando nubes de gran altura.

La gravedad de los procesos erosivos subsiguientes a una precipitación de este

tipo es función del estado del suelo y de la cantidad de agua caída en un tiempo

determinado, considerándose lluvia torrencial cuando se superan los 60 mm/h de

intensidad de precipitación (AEMET). Morgan (2005) indica que si el suelo está seco y

la intensidad de la lluvia es elevada, los agregados del suelo se descomponen con mayor

rapidez debido a la presión ejercida por el frente húmedo y el riesgo de erosión

aumenta. La capacidad de infiltración se reduce con rapidez, pudiendo generarse

escorrentía sólo después de unos pocos milímetros de lluvia en superficies lisas con

poca cubierta vegetal y suficiente pendiente.

Aunque estas lluvias torrenciales son frecuentes en la totalidad de las latitudes

medias, adquieren especial relevancia en los entornos mediterráneos en los que el mar

proporciona abundante humedad.

La Comunidad Valenciana, por su especial situación geográfica y disposición

del relieve es propensa a este tipo de fenómeno climático, llegándose a registrar tasas de

torrencialidad récord a escala peninsular (Pérez Cueva, 1987).

Los efectos de estas lluvias torrenciales pueden llegar a ser devastadores,

especialmente cuando se suceden tormentas sin apenas descanso entre ellas, con vientos

huracanados y precipitaciones muy elevadas. Se dan tras la época estival, sobre suelos

en su mayoría secos, con una pobre cobertura vegetal y por tanto muy vulnerables a los

procesos erosivos. Por este motivo es común la degradación de las estructuras de los

horizontes superficiales con la consiguiente redistribución de los elementos finos en

función del micromodelado preexistente, de las fisuras y de la pendiente (Riou, 1992).

Los elementos más finos son arrastrados en profundidad, obstruyendo los

capilares, compactando la superficie del suelo y formando una capa de reducida

8

Introducción

permeabilidad. La película de agua formada inicia su puesta en movimiento en caso de

encontrarse en pendiente (siempre que la infiltración sea inferior a la cantidad de agua

aportada por la lluvia). Tras lo cual se origina la escorrentía embrionaria, que se irá

encajando progresivamente en canales cada vez más importantes (Riou, 1992).

La escorrentía producida va en función de la velocidad que alcance el agua, que

se incrementa con la pendiente y la longitud del terreno. También ejercen un papel

importante la intensidad de la lluvia, la cantidad total de agua caída y la conductividad

hidráulica saturada del suelo.

Las consecuencias de la erosión hídrica se manifiestan tanto en el lugar donde se

produce como fuera de él (erosión difusa). Los efectos in situ son particularmente

importantes en las tierras de uso agrícola. En éstas la redistribución y pérdida del suelo,

la degradación de la estructura y el arrastre de materia orgánica y nutrientes llevan a la

pérdida de espesor del perfil cultural y al descenso de la fertilidad. Esto reduce la

humedad del suelo, lo que acentúa las condiciones de aridez.

Los daños in situ se ven acrecentados por los daños ex situ, debidos en gran

parte a la presencia de cultivos de regadío en zonas bajas, en los cuales los daños por

arrastres desde zonas dominantes pueden ser muy acusados (Del Palacio et al., 2009).

Se estima que del 60% al 80% de las tierras de cultivo en el sector mediterráneo

(terrenos especialmente propensos a sufrir procesos erosivos de tipo hídrico) se hallan

profundamente degradadas. La principal consecuencia es el abandono de las tierras más

intensamente afectadas, lo que conlleva nuevas y graves degradaciones a corto plazo

(Riou, 1992). Por este motivo resulta interesante estudiar los factores intrínsecos del

suelo relacionados con la erosionabilidad y las medidas que se pueden poner en práctica

para incrementar la resistencia a la erosión, de manera que se pueda evitar la pérdida de

fertilidad de estos suelos.

1.3 RELACIÓN DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO CON LA EROSIÓN HÍDRICA

Uno de los factores que ejercen un control importante sobre la erosión debida a

la generación de escorrentía es la velocidad de infiltración, ya que ésta determina el

paso del agua al interior del suelo. Su valor cambia en función del tipo de suelo y

depende de varios factores, especialmente de la textura y la estructura (Figura 2).

9

Introducción

A grandes rasgos, una textura más gruesa supone mayor espacio entre las

partículas del suelo y por tanto mayor facilidad para el paso del agua y una buena

estructura permite resistir los procesos de arrastre de suelos y evita la obstrucción de los

capilares. Sin embargo, en función del estado del suelo, un valor determinado de textura

o estructura puede tener un comportamiento distinto frente a un mismo episodio de

carácter erosivo, ya que factores como el ángulo y la longitud pendiente, la cubierta

vegetal, la humedad del suelo, etc. varían la respuesta del terreno.

Tiempo (h)

Arcilloso

Franco

Velocidad final

Arenoso

Figura 2. Valores característicos de infiltración para diferentes suelos (Morgan, 2005)

Desde el punto de vista de la fertilidad física (Figura 3), el suelo debe

proporcionar un medio adecuado para la germinación de las semillas, proporcionando

un soporte material donde las plantas puedan desarrollar su aparato radicular, con un

régimen de circulación de aire y agua adecuados y una capacidad de retención hídrica

apropiada. Prácticamente todos los requisitos aquí descritos son función de la textura

del suelo, del grado de desarrollo de su estructura y de la estabilidad de éste (Saña

Vilaseca et al., 1996).

Otros aspectos físicos a considerar son la resistencia del suelo frente a los

factores erosivos y las repercusiones que pueden tener las prácticas culturales sobre su

estado. Cuanto mayor sea la resistencia de un suelo al desprendimiento y transporte de

agregados, menor será su erosionabilidad.

10

Introducción

ACTIVIDADES DE LA PLANTA EN RELACIÓN CON EL SUELO

Emergencia Crecimiento de las raíces

Agua Oxígeno Temperatura Resistencia mecánica

Densidad aparente Textura Estructura Estabilidad de los agregados Porosidad Conductividad hidráulica Distribución de la humedad Distribución de tamaño de poros

FACTORES DE CONTROL DE LA FERTILIDAD DEL SUELO

DIRECTOS INDIRECTOS

Figura 3. Factores de control de la fertilidad física del suelo y su relación con las plantas, adaptado de Porta et al., (2003)

Ésta depende directamente de las propiedades intrínsecas del suelo, tales como:

textura, densidad aparente, tamaño de partícula, estabilidad de agregados, conductividad

hidráulica, materia orgánica, repelencia al agua, tipo de arcillas, etc. Todas ellas

características edáficas que afectan a la estructura del suelo y a la transmisión de agua

(Lal, 1994; Martínez Fernández, 1996).

A continuación se describen las propiedades estudiadas en el presente trabajo, y

su relación con la resistencia a la erosión.

1.3.1 Textura

La textura determina en gran medida el comportamiento físico del suelo. Por lo

general los suelos franco limosos, francos, arenas finas y limos arenosos son los más

susceptibles a ser dispersados. Estudios acerca de la energía cinética requerida para

romper 1 kg de sedimentos por el impacto de las gotas de lluvia muestran que la

cantidad es mínima en suelos con una geometría media de partículas de 0.125 mm

(arena fina). Los suelos con diámetro medio de partículas entre 0.063 y 0.250 mm son

los más vulnerables a ser divididos (Poesen, 1985; Morgan 2005). Mientras que las

arcillas tienen mayor resistencia por su capacidad de formación de agregados. Sin

embargo es un parámetro difícilmente modificable y sobre el cual no suelen llevarse a

cabo medidas correctoras.

1.3.2 Densidad aparente

La densidad es una propiedad elemental y fundamental de los materiales,

relacionada con la naturaleza de sus constituyentes y la porosidad existente entre ellos.

11

Introducción

Relaciona la masa o el peso de las partículas y el volumen aparente que éstas ocupan,

considerando el volumen poroso existente entre las mismas, y se expresa en g/cm3 o

kg/m3.

Es un buen indicador de importantes características del suelo, tales como

porosidad, grado de aireación y capacidad de drenaje y depende de la composición y la

estructura del suelo. Valores bajos de densidad aparente implican suelos porosos, bien

aireados y con buen drenaje. Si los valores son altos, indica un suelo compactado y con

poca porosidad en su composición.

Varía en función de la textura del suelo, existiendo rangos de valores óptimos en

función del porcentaje en que se presenten los componentes de grava, arena, limo y

arcillas, que caracterizan cada tipo de suelo. El comportamiento del suelo frente a los

flujos de agua depende tanto del tamaño y la forma de estas partículas individuales,

como también de como están dispuestas y unidas entre si, y de su estabilidad como

matriz de agregados al crear la estructura del suelo.

La adición de materia orgánica puede mejorar la densidad aparente reduciendo

su valor. Los suelos con mayores contenidos en carbono orgánico son capaces de

mantener una densidad aparente menor y mayor porosidad para niveles máximos de

humedad (Tarkiewicz y Nosalewicz, 2005) lo cual favorece la infiltración en momentos

de elevada irrigación, como es el caso del clima de la zona estudiada, con lluvias

torrenciales de alta intensidad.

1.3.3 Estabilidad de agregados

La estabilidad estructural es una propiedad muy importante que refleja la

susceptibilidad de los suelos a sufrir erosión cuando se ven sometidos a agentes

externos. Se define como la capacidad de los agregados de permanecer inalterables

frente a procesos de degradación y depende de procesos biológicos y físico-químicos.

Es una propiedad importante del suelo que afecta al movimiento y almacenamiento de

agua, la aireación, la erosión, la actividad biológica y el crecimiento de las plantas, ya

que determina la distribución del tamaño de los poros y por ello los procesos de

transferencia.

A nivel físico, los agregados están agrupados por uniones mecánicas generadas

por los sistemas radiculares de las plantas y por las hifas de los hongos. Varios autores

han demostrado que las raíces juegan un papel crucial en la formación de agregados

estables al agua (Tisdall y Oades, 1979). Algunos resultados publicados más

12

Introducción

recientemente (Wander y Yang, 2000; Puget y Drinkwater, 2001) indican que las raíces

son importantes tanto en la formación como en la estabilización de la materia orgánica

en los agregados.

El factor principal que incrementa la formación de agregados estables es el

efecto aglomerante de la mayoría de microorganismos existentes en el suelo y de las

sustancias que generan a partir de restos orgánicos (Cerdà et al. 1994). La presencia de

materia orgánica mejora la agregación y la estabilidad del suelo, reduciendo el

hinchamiento y las fuerzas destructivas del aire atrapado, disminuyendo la mojabilidad

y reforzando los agregados (Robinson y Page, 1950).

La estabilidad de los agregados está directamente relacionada con la capacidad

del suelo para absorber y almacenar agua (Imeson, 1984; Cerdà, 1993), ya que reduce la

formación de partículas que pueden actuar como selladoras del suelo al incrementar la

resistencia de los agregados. Los suelos bien agregados poseen una mayor capacidad

para la retención de agua, tienen una buena aireación, mejoran el desarrollo radicular y

tienen una buena permeabilidad (Giasson, 1997).

La medición de la estabilidad de los agregados permite valorar la

erosionabilidad de los suelos frente a procesos hídricos (Berqsma y Valenzuela, 1981;

Egashira et al., 1983; Cerdà et al., 1994) a través del valor del diámetro medio de

agregados. El porcentaje de agregados estables en agua y su distribución de tamaños,

junto con el grado de estabilidad de la estructura, indican el grado de resistencia de un

suelo frente a factores externos (Jaiyeoba y Ologe, 1990).

Un suelo con una estructura inestable en el que se formen superficies

impermeables debido al impacto de las gotas de lluvia generará una mayor cantidad de

escorrentía.

1.3.4 Retención de agua

Existe una estrecha relación de la textura y la estructura con la permeabilidad y

la retención de agua. Factores tales como la naturaleza de la fracción de arcilla, el

contenido en materia orgánica y el tamaño de la fracción gruesa determinan la curva

característica de la humedad y la conductividad hidráulica, siendo en ocasiones el factor

determinante de las propiedades hídricas del suelo (Martínez Fernández, 1996; Marshall

y Holmes, 1988).

La curva de retención de la humedad refleja la capacidad de un suelo para

retener agua en función de la succión ejercida. Tiene su fundamento en la capilaridad

13

Introducción

que es debida a la retención del agua por las paredes de los sólidos y las fuerzas de

cohesión ente moléculas de agua. La succión ejercida por las paredes de los poros es

inversamente proporcional al radio del poro.

La cantidad de humedad retenida con valores relativamente bajos de succión,

depende principalmente del efecto capilar y de la distribución de los poros, y por tanto,

de la estructura. Al contrario, la retención de humedad en la gama de succiones elevadas

se debe más a la adsorción, y presenta menor dependencia de la estructura y mayor de la

superficie específica del suelo, de tal forma que puede considerarse a la retención como

una propiedad textural del suelo (Martínez Fernández, 1996).

Las curvas de retención se utilizan principalmente para determinar el índice de

humedad disponible en el suelo, es decir, la porción de agua que puede ser absorbida

por las raíces de las plantas, además de para estimar determinados valores de humedad

característicos de la relación suelo-agua-planta, como la capacidad de campo o el punto

de marchitamiento permanente, para detectar cambios en la estructura del suelo y para

determinar la relación entre la tensión de la humedad del suelo y otras propiedades

físicas (Stakman, 1980). También es posible determinar la microporosidad (porosidad

capilar) y la macroporosidad (porosidad no capilar) a partir de la porosidad total y de

varios puntos de la curva de retención.

La pendiente de la curva, que corresponde a la variación del contenido de

humedad por unidad de variación de tensión, determina el almacenamiento y la

disponibilidad de agua para las plantas. Para un mismo suelo, la curva será diferente si

se mide en fase de absorción o de desecación, debido a la histéresis. (En este trabajo

únicamente se han medido las curvas en fase de desecación, pues, además de ser la

forma más común, se consideró que en un medio semiárido los suelos están casi todo el

tiempo bajo esas condiciones).

1.3.5 Conductividad hidráulica

La capacidad de un suelo para retener el agua que recibe está relacionada con la

conductividad hidráulica, que es el parámetro que mide la aptitud del suelo para

transmitir el agua. Se trata de una propiedad muy importante de los medios porosos y

representa la mayor o menor facilidad con que el medio deja pasar el agua a través de él,

aportando información de la movilidad del agua dentro del suelo. Es función de las

características intrínsecas de la matriz del suelo y de las propiedades del fluido (Morell,

1995) y depende del grado de saturación del líquido en la matriz del suelo y de la

14

Introducción

naturaleza del mismo (Donado, 2006), así como de la temperatura, la textura, la

estructura y la porosidad del suelo (Skopp, 1994).

Puede ser de dos tipos, saturada y no saturada, en función de si el volumen de

poros está total o parcialmente lleno de agua. La conductividad saturada representa la

capacidad máxima del suelo para hacer fluir agua en su interior, mientras que la no

saturada refleja la aptitud de ese suelo para redistribuir la humedad internamente y con

el medio que le rodea.

La conductividad hidráulica es máxima en condiciones de saturación, y va

reduciéndose a medida que el contenido de agua en el suelo se va reduciendo. En

condiciones de no saturación depende de la permeabilidad intrínseca, ligada a las

propiedades del medio poroso, y de las variaciones en el contenido de humedad del

suelo.

Los valores de la conductividad saturada pueden variar de 200 mm/h para las

arenas a menos de 5 mm/h para las arcillas (Morgan, 2005), por tanto, un suelo bien

estructurado y con un nivel de poros adecuado, puede ser capaz de infiltrar mayor

cantidad de agua, reduciendo así la escorrentía superficial.

1.3.6 Mojabilidad

Otra propiedad importante que está relacionada con las interacciones suelo-agua

es la mojabilidad, que es la capacidad que tiene un líquido para extenderse sobre una

superficie y dejar una traza sobre un sólido. La presencia de mayor o menor mojabilidad

va en función de su hidrofobia, que es la resistencia de las partículas de suelo para

absorber agua durante períodos de tiempo variables, que pueden ir desde unos pocos

segundos a semanas (King, 1981; Doerr y Thomas, 2000).

Si la matriz del suelo no se humedece en contacto con el agua o se resiste a

hacerlo de forma temporal, tiene una fuerte repelencia y se considera que es un suelo

hidrófobo. La existencia de hidrofobia más o menos moderada puede deberse tanto a la

naturaleza del suelo como a los compuestos de que está formado.

La capacidad de un suelo para absorber agua se puede ver considerablemente

afectada por la presencia y la interacción con el material orgánico. Una única capa de

moléculas hidrófobas añadidas a un suelo pueden hacer que la superficie hidrofílica de

un mineral se vuelva hidrófoba, (Zisman, 1964). En algunos suelos las sustancias

orgánicas inducen una hidrofobia severa, especialmente en suelos arenosos (Bond,

1969; Wallis y Horne, 1992) aunque también en aquellos de textura más pesada

15

Introducción

(MacGhie y Posner, 1980). Las fracciones orgánicas responsables de la hidrofobicidad

de los suelos son: ácidos húmicos (Roberts y Carbon, 1972; Tschapek et al., 1973;

Giovannini et al., 1983), fracciones alifáticas (MacGhie y Posner, 1980; Ma’shum et

al., 1988) o restos vegetales en descomposición, (MacGhie y Posner, 1981).

Las variaciones en el contenido de humedad también pueden afectar al carácter

hidrófobo de un suelo (Dekker y Ritsema, 1994) y están relacionadas con las

condiciones climáticas. Los efectos que un mismo contenido de humedad puede

producir en distintos suelos dependerán de las características intrínsecas del suelo y de

los antecedentes climáticos.

Algunos suelos después de un periodo de desecación pueden transformarse en

hidrófobos y restaurar sus propiedades iniciales no repelentes al agua tras varios

periodos de lluvias (Dekker y Ritsema, 1994). Sin embargo existen diferentes opiniones

acerca de la influencia del agua presente en el suelo sobre este parámetro. Mientras unos

autores indican que los suelos secos son los que presentan mayores índices de

repelencia al agua (Dekker y Risetma, 1994; Goebel et al., 2004), otros como Doerr et

al. (2002) aseveran que la hidrofobia de un suelo está positivamente relacionada con su

contenido en humedad. Numerosos estudios indican que no es posible explicar la

hidrofobia como una propiedad estática, sino como una parámetro que varía en función

de las condiciones hídricas existentes en el suelo (Goebel, et al., 2004).

En el caso de que el suelo contenga sustancias que tengan repelencia al agua, en

función del porcentaje en el que se encuentren y de su naturaleza pueden provocar

diversos impactos de carácter físico (DeBano, 2000; Doerr et al., 2000): reducción de la

infiltración e incremento de la escorrentía, desarrollo de vías preferenciales de

infiltración y percolación de agua, también pueden afectar a la contribución hídrica a los

cauces y fomentar los procesos erosivos (Contreras y Solé-Benet, 2003). Por estas

razones también tiene implicaciones en la toma de agua de las raíces y en la lixiviación

de agroquímicos (Doerr et al., 2000, Goebel et al., 2004).

En cuanto al efecto de la materia orgánica, es especialmente beneficiosa en

suelos de texturas finas ya que incrementa la agregación de partículas minerales,

permitiendo que se formen poros de mayor tamaño que no restringen el movimiento del

agua. Sin embargo, si existe un elevado porcentaje de sustancias orgánicas hidrófobas

en la materia orgánica, ésta sólo incrementa levemente la agregación, ya que los

compuestos repelentes al agua recubren individualmente las partículas del suelo,

restringiendo o en algunos casos, impidiendo el movimiento de agua.

16

Introducción

A pequeña escala, una consecuencia directa del retardo en el rápido

humedecimiento es la mejora de la estabilidad estructural del suelo gracias a la

reducción de la tasa de liberación de energía y de la acumulación de presión de aire en

los poros (Piccolo y Mbarwu, 1999).

De ahí la importancia de controlar la repelencia al agua de las enmiendas

orgánicas, ya que pueden tener consecuencias beneficiosas en los cultivos a corto plazo,

pero negativas en el suelo a largo plazo ya que la erosión supone una pérdida de la

fertilidad física. Esto da lugar a una limitación en el desarrollo de las plantas, facilitando

el desplazamiento de la vegetación autóctona por especies adaptadas a las nuevas

condiciones. En el caso de los suelos agrícolas, la pérdida de fertilidad y por tanto de

productividad, limita las especies que pueden cultivarse y obliga a un aumento del uso

de fertilizantes para mantener los rendimientos de las cosechas y la producción de

alimentos, lo que provoca la devaluación de las tierras y su abandono final (Morgan,

1997).

Por este motivo, resulta interesante no sólo llevar a cabo buenas prácticas de

cultivo sino que también pueden jugar un papel muy importante acciones como la

realización de enmiendas orgánicas que mejoran las propiedades intrínsecas del suelo,

que como se ha visto hasta ahora, tienen un papel fundamental en la resistencia a la

erosión.

1.4 PROBLEMÁTICA DE LA GENERACIÓN DE RESIDUOS

1.4.1 Generalidades

La Ley 22/2011 de Residuos y Suelos contaminados establece una

diferenciación para las sustancias consideradas hasta ahora como residuos, haciendo una

doble distinción entre las sustancias y objetos que adquieren categoría de subproducto o

que finalizan su condición de residuo:

- Residuo: cualquier sustancia u objeto que su poseedor deseche o tenga la

intención o la obligación de desechar y que en el sector industrial

provenga de los procesos de fabricación, de transformación, de

utilización, de consumo, de limpieza o de mantenimiento. Dicho residuo

no tiene valor económico en las condiciones en las que se ha producido y

es preciso que sea recogido y tratado por razones de salud, por motivos

17

Introducción

de carácter ambiental y/o para evitar ocupaciones innecesarias de

espacio.

- Subproducto: sustancia u objeto, resultante de un proceso de producción,

cuya finalidad primaria no sea la producción de esa sustancia u objeto y

que vaya a ser utilizado posteriormente, sin necesidad de una

transformación distinta de la práctica industrial habitual, como materia

prima en un proceso de producción cumpliendo las normativas y

requisitos relativos a la protección de la salud humana y el medio

ambiente.

El fin de la consideración como residuo de una sustancia o subproducto es

alcanzando cuando se lleva a cabo una operación de valorización (incluido el reciclado)

y se cumplen las siguientes condiciones:

- Las sustancias u objetos resultantes se usen habitualmente para

finalidades específicas.

- Que exista un mercado o una demanda para dichas sustancias u objetos.

- Que las sustancias u objetos resultantes cumplan los requisitos técnicos

para finalidades específicas, la legislación existente y las normas

aplicables a los productos.

- Que el uso de la sustancia u objeto resultante no genere impactos

adversos para el medio ambiente o la salud.

Las posibles alternativas de gestión de los residuos se llevan a cabo siguiendo la

jerarquización establecida por la Directiva 2008/98/CE (transpuesta en el Estado

Español como Ley 22/2011 de residuos y suelos contaminados), priorizándolas en el

siguiente orden:

1. Prevención: conjunto de medidas adoptadas en la fase de concepción y

diseño, de producción, de distribución y de consumo de una sustancia,

material o producto, para reducir la cantidad de residuo, los impactos

adversos sobre el medio ambiente y la salud humana y el contenido de

sustancias nocivas en materiales y productos.

2. Preparación para la reutilización: la operación de valorización

consistente en la comprobación, limpieza o reparación, mediante la cual

productos o componentes de productos que se hayan convertido en

18

Introducción

residuos se preparan para que puedan reutilizarse sin ninguna otra

transformación previa.

3. Reciclado: toda operación de valorización mediante la cual los materiales

de residuos son transformados de nuevo en productos, materiales o

sustancias, tanto si es con la finalidad original como con cualquier otra

finalidad, incluyendo la transformación del material orgánico.

4. Valorización, (incluida la valorización energética): cualquier operación

cuyo resultado principal sea que el residuo sirva a una finalidad útil al

sustituir a otros materiales, que de otro modo se habrían utilizado para

cumplir una función particular, o que el residuo sea preparado para

cumplir esa función en la instalación o en la economía en general.

5. Eliminación: cualquier operación que no sea la valorización, incluso

cuando la operación tenga como consecuencia secundaria el

aprovechamiento de sustancias o energía.

Los principales productores de residuos y subproductos son los tres sectores que

engloban las actividades de producción, transformación y servicios:

- Sector primario: está formado por las actividades económicas

relacionadas con la transformación de los recursos naturales en productos

primarios no elaborados conocidos como materias primas. Engloba la

agricultura, la ganadería, la silvicultura, la apicultura, la acuicultura, la

caza, la pesca, la minería, etc.

- Sector secundario: es el conjunto de actividades que implican la

transformación de alimentos y materias primas a través de procesos

productivos en industrias de diversa índole: siderúrgica, química,

agroalimentaria, etc.

- Sector terciario: es el sector servicios, encargado de satisfacer las

necesidades de la población mediante los materiales manufacturados

provenientes del sector secundario. Las actividades que incluye son el

comercio, los transportes, las comunicaciones, las finanzas, el turismo, la

hostelería, el ocio, la cultura, etc.

19

Introducción

Las actividades llevadas a cabo por estos sectores generan residuos cuya

naturaleza puede ser inorgánica u orgánica:

- Residuos inorgánicos: son los que por sus características químicas sufren

una descomposición natural muy lenta. Pueden ser de origen tanto natural

como artificial pero tienen en común su naturaleza no biológica. Algunos

ejemplos son los plásticos, los formulados químicos, descartes mineros,

metales, vidrios, etc.

- Residuos orgánicos: son aquellos que tienen la característica de poder

desintegrarse o degradarse rápidamente y de forma natural

(biodegradables), transformándose en otro tipo de materia orgánica.

Ejemplo: los restos de comida, frutas y verduras, cáscaras, carne, huevos,

etc

La gestión de estos residuos se realiza atendiendo la jerarquización establecida

para su tratamiento y difiere en función de diversos factores, como son el punto de

origen, la naturaleza del compuesto, el coste económico derivado, la tecnología

existente, el espacio disponible, etc.

La legislación existente establece una serie de pasos a seguir para alcanzar el

máximo rendimiento de los materiales desechados en las diversas actividades que

componen el mercado, de modo que se incremente su vida útil y se evite, en la medida

de lo posible, la eliminación final en vertederos.

1.4.2 Importancia de la producción y gestión de los residuos orgánicos

1.4.2.1 Producción de residuos orgánicos

La importancia de los residuos orgánicos frente a los residuos inorgánicos reside

en su aplicación en el sector primario o de producción.

A lo largo de los años se han desarrollado multitud de técnicas que permiten

obtener mayores rendimientos en actividades básicas para el desarrollo humano, como

son la agricultura y la ganadería, gracias a la incorporación de materiales y sustancias

procedentes tanto del propio sector primario como de los sectores secundario y terciario.

Los residuos generados en los ámbitos industrial y urbano son los que proporcionan una

mayor variedad de materiales, tal y como se presenta en la Tabla 1.

20

Introducción

Tabla 1. Clasificación de residuos orgánicos de uso potencial en agricultura y ganadería

Origen Descripción Destino

Sólidos urbanos Fracción orgánica domiciliaria Alimentación animal, relleno, compostaje

Biosólidos Tratamiento de líquidos cloacales

Abono orgánico (aplicación directa y/o compostaje), fabricación de ladrillos, incineración, relleno

Rastrojos de cultivos, poda de frutales, etc.

Alimentación animal, incorporación al suelo o quema, compostaje

Poda y ramoneo Combustible, fabricación de aglomerados, compostaje, relleno

Explotaciones

Excretas sólidas y líquidas, camas de cría

Abono orgánico(aplicación directa y/o compostaje

Celulosa, papel, corteza, aserrín y viruta

Reciclado, compostaje, relleno o combustible

Subproductos de la elaboración de alcoholes y aceites, bebidas, etc.

Alimentación animal, incineración, compostaje, relleno

Industrias

Láctea, embutidos, mataderos, curtidos, acuicultura Alimentación animal, compostaje, relleno

Fuente: Adaptado de Seoánez (2000)

Las actividades agrarias generan el 40% de los residuos de tipo orgánico según

las estimaciones para la UE mostradas en la Tabla 2. Y es a su vez un sector que

absorbe gran cantidad de bioresiduos y subproductos debido al incremento de las

políticas de protección del medio ambiente.

Tabla 2. Estimaciones para la UE de producción de residuos orgánicos

Actividad Producción (Millones de Mg)

Agrícola-Ganadera 1000 Industria alimenticia 250

Biosólidos 500 Poda y residuos forestales 550

Basura domiciliaria 200 TOTAL 2500

Fuente: Martínez García (2004)

La Tabla 3 muestra la producción en España de residuos no peligrosos

susceptibles de ser valorizados para su uso en el sector agropecuario durante el año

2009 (sector industrial, urbano y de servicios) y durante el año 2006 (sector pesquero,

acuícola, agrícola, cinegético y ganadero). Estos datos permiten deducir la gran cantidad

de residuos orgánicos que se producen anualmente y que es necesario gestionar para

evitar su eliminación final en vertedero.

21

Introducción

Tabla 3. Producción aproximada de residuos orgánicos no peligrosos en España para varios años

Tipos de residuos Producción de No

Peligrosos (Mg)

PESCA Y ACUICULTURA (Año 2006)

Residuos de madera 3.202 Residuos animales y vegetales 3.315 Lodos comunes 829

TOTAL 7.346

AGRICULTURA, GANADERÍA Y CAZA (Año 2006)

Residuos de madera 33.038 Residuos animales y vegetales 719.310 Heces animales, orina y estiércol 13.888.814 Lodos comunes 4480

TOTAL 14.645.642

SELVICULTURA Y EXPLOTACIÓN FORESTAL (Año 2006)

Residuos de madera 55.564 Residuos animales y vegetales 643.600 Heces animales, orina y estiércol 6.426 Lodos comunes 1.1

TOTAL 705.591

INDUSTRIA (Año 2009)

Residuos de madera 478.931 Residuos animales y vegetales 1.054.548 Residuos animales de productos alimenticios y de la preparación de alimentos 723.380 Heces animales, orina y estiércol 44.193 Residuos domésticos y similares 383.764 Lodos comunes 242.492 Lodos de dragado no contaminado 674

TOTAL 2.930.052

URBANO (Año 2009)

Residuos de madera 147.448 Residuos animales y vegetales 724.268 Lodos comunes 39.942

TOTAL 938.658

SERVICIOS (Año 2009)

Residuos de madera 686.607 Residuos vegetales 792.047 Residuos de productos alimenticios y de la preparación de alimentos 1.024.564 Heces animales, orina y estiércol 20.056 Lodos comunes 8195

TOTAL 2.531.469 Fuente: Instituo Nacional de Estadística (INE, 2009)

Los compuestos de naturaleza orgánica poseen un alto contenido en materia

orgánica, por lo que, desde el punto de vista agrícola, su aplicación al suelo, tras ser

sometidos a un tratamiento adecuado, puede contribuir a la fertilidad del mismo. Así,

materiales de desecho procedentes de los tres sectores de actividad, como son los

22

Introducción

residuos agrícolas, ganaderos y forestales, los residuos industriales (agroalimentación,

papeleras, etc) y los residuos urbanos (lodos de estaciones depuradoras de agua y

residuos sólidos urbanos) son materiales con un elevado potencial en el sector agrícola,

y cuyo uso puede aportar beneficios tanto a la agricultura como al medio ambiente.

1.4.2.2 Gestión de residuos orgánicos

Históricamente se han venido realizando distintas gestiones de los residuos

orgánicos, entre las cuales destacan (Martínez García, 2004):

- Volcado a océanos

- Relleno sanitario (landfilling) – acumulación en vertederos controlados

- Incineración

- Reciclaje

El volcado a océanos fue prohibido por la UE a partir de 1998, por la agresión

que produce en los distintos ecosistemas marinos.

La acumulación de residuos en vertederos tiene grandes restricciones por la falta

de disponibilidad de terreno para su construcción, grandes inversiones para controlar

sus emisiones de olores y su producción de lixiviados, peor concepto por parte de la

sociedad, riesgo de explosiones por acumulaciones de metano fruto de la

descomposición anaerobia que se da en los vertederos, etc.

La incineración, aunque tiene algunas ventajas, como es la producción de

energía a partir de una fuente prácticamente renovable y la reducción en gran medida

del volumen de residuos existente, tiene una serie de inconvenientes de gran

importancia; entre los que destacan sus emisiones de gases, tanto por la cantidad de

dióxido de carbono liberado como por la generación de dioxinas y furanos durante la

combustión, sin olvidar la dispersión de partículas de polvo y óxidos ácidos, causantes

de graves impactos tanto en la atmósfera como en el suelo y las aguas.

El reciclaje es la opción más válida para gestionar los residuos orgánicos, ya sea

mediante su empleo en alimentación animal, reutilización industrial o la obtención de

abonos orgánicos. Con el reciclaje se consigue cerrar, en cierta medida, el ciclo

biogeoquímico de los distintos elementos.

Asimismo desde la administración europea se fomenta el estudio y utilización de

técnicas como el reciclaje y el tratamiento biológico de los residuos biodegradables, con

el fin de reducir la cantidad de residuos biodegradables que son destinados a vertedero.

23

Introducción

La nueva ley de aplicación en España en referencia a la gestión de residuos

incluye el término “biorresiduo”, definiéndolo como «residuo biodegradable de jardines

y parques, residuos alimenticios y de cocina procedentes de hogares, restaurantes,

servicios de restauración colectiva y establecimientos de venta al por menor; así como,

residuos comparables procedentes de plantas de procesado de alimentos».

Los residuos orgánicos aptos para un uso posterior y a los que se les otorga el fin

de la condición de residuo así como los biorresiduos suponen una cantidad importante,

tal y como se puede comprobar en las cifras aportadas en la Tabla 3, y su gestión viene

definida por un claro impulso del reciclaje y el compostaje a nivel comunitario (Ley

22/2011):

- Recogida separada de los biorresiduos de grandes generadores y los

biorresiduos generados en los hogares para facilitar su tratamiento, que

será o el compostado o a la digestión anaerobia (en particular de la

fracción vegetal).

- Gestión separada de los biorresiduos en instalaciones específicas sin que

se produzca la mezcla con residuos mezclados a lo largo del proceso, de

forma que se logre un alto grado de protección del medio ambiente.

- Empleo del compost producido a partir de biorresiduos y ambientalmente

seguro en el sector agrícola, la jardinería o la regeneración de áreas

degradadas, en sustitución de otras enmiendas orgánicas y fertilizantes

minerales.

Debido a la naturaleza orgánica de estos residuos, se antoja como una opción

muy válida y acertada su utilización agrícola, que, en función del tipo de residuo

orgánico, puede realizarse de forma directa o tras sufrir un proceso de maduración que

estabilice el material para su posterior aplicación.

De este modo se reducen considerablemente los problemas ambientales

generados por el elevado volumen de producción y por la naturaleza orgánica de este

tipo de residuos.

De entre las alteraciones más graves de carácter sanitario y ambiental se pueden

destacar (Jaramillo y Zapata, 2008):

- Enfermedades provocadas por vectores sanitarios que disponen de las

condiciones óptimas para su desarrollo como por ejemplo los virus, las

24

Introducción

bacterias, los parásitos, etc., así como mamíferos de pequeño tamaño e

insectos.

- Contaminación de las aguas continentales lóticas y lénticas y de las aguas

marinas, litorales, de transición, etc., provocando a su vez, la

contaminación de la biota ligada a estas masas de agua.

- Contaminación atmosférica debida a la producción de olores generados

por la descomposición derivada de la actividad microbiana.

- Contaminación de suelos debido a los lixiviados no controlados.

- Problemas paisajísticos por la acumulación de residuos en zonas no aptas

con el peligro que ello conlleva por el riesgo de accidentes

(derrumbamientos, explosiones, etc) y pérdida de valor económico de los

terrenos próximos a las zonas de vertido.

Por tanto, la problemática derivada de una mala gestión de los residuos

orgánicos biodegradables es elevada. Esto hace que sea necesario un tratamiento

adecuado en función de las características de los residuos a tratar.

A continuación se describen los residuos del sector sobre el que trata el presente

trabajo, haciendo especial hincapié en el alperujo, que el biorresiduo mayoritario del

sector de producción de aceite de oliva.

1.4.2.2.1 Los residuos de la agroindustria del olivar

1.4.2.2.1.1 Producción de aceite

La agroindustria olivarera comprende todas las fases que se establecen desde el

cultivo del olivo hasta la comercialización de sus productos, principalmente encurtidos

y aceites.

El olivar es un cultivo originario de una región geográfica que ocupa desde el

sur del Cáucaso hasta las altiplanicies de Irán, Palestina y la zona costera de Siria. Se

distribuye principalmente por las regiones de clima mediterráneo, ya que el cultivo del

olivo es óptimo bajo las características condiciones de humedad y temperatura de este

clima (Figura 4).

25

Introducción

Figura 4. Países cultivadores del olivo a escala mundial. Fuente: Adaptado a partir de los datos del

International Olive Council (IOOC, 2011)

La producción a nivel mundial ascendió, de manera aproximada, durante el año

2011 a los 3 millones de megagramos, distribuidos en unos 8 millones de hectáreas,

concentrándose el 98% de dicha superficie en los países de la cuenca mediterránea

(Tabla 4).

Tabla 4. Cifras clave del mercado mundial del aceite de oliva

País Productor Aceite producido (Miles de Mg)

Unión Europea 2199,6 Chipre 4,2 España 1375 Francia 5,6 Grecia 300 Italia 440

Portugal 71,8 Eslovenia 0,7

Siria 180 Turquía 160 Marruecos 130 Túnez 120 Algeria 50 Palestina 25 Jordania 21 Australia 18 Argentina 15 Libia 15 Líbano 14 Chile 12 Israel 9,5 Albania 8 Croacia 5 Egipto 3 EE.UU. 3 Irán 2,5 Otros países 34,5

TOTAL 3030,5 Fuente: International Olive Council (IOOC, 2011)

26

Introducción

Europa concentra en torno al 73% de la producción mundial, siendo España el

país que mayor cantidad de cultivos de olivo presenta con un 63% del total europeo y

un 46% del total mundial.

España se presenta, por tanto, como una potencia en lo que respecta a la

agroindustria del olivar. A nivel de comunidades autónomas, el balance para el período

2010 – 2011 se muestra en la Tabla 5.

Según datos publicados por la Agencia para el Aceite de Oliva, el olivar español

está presente en 34 provincias de 13 Comunidades Autónomas. Ocupa una superficie de

2.456.719 hectáreas, de las que el 96% corresponden a variedades de aceituna para

almazara y el 4% restante a variedades de aceituna de mesa, por tanto, la producción se

dedica prácticamente en su totalidad a la obtención de aceite.

Tabla 5. Balance de la producción de aceite para el período (2010-2011) en España

Comunidad Autónoma Total de aceite

producido (T)

%

Andalucía 1.127.591,70 81,04 Castilla La Mancha 104.490,88 7,51 Extremadura 50.655,00 3,64 Cataluña 43.728,43 3,14 Comunidad Valenciana 32.782,87 2,36 Aragón 12.132,35 0,87 Murcia 8.920,59 0,64 Navarra 4.090,61 0,29 Madrid 4.066,24 0,29 Castilla y León 1.343,39 0,10 La Rioja 1.051,24 0,08 Baleares 524,82 0,04 País Vasco 80,67 0,01 Galicia 0,62 0,00004

TOTAL 1.391.459,40 Fuente: Agencia para el aceite de oliva (AAO, 2012)

Como se aprecia en la tabla anterior, Andalucía es la Comunidad Autónoma con

mayor producción de aceite, con un 81% de la producción total. En la Comunidad

Valenciana el sector olivarero, a pesar de que únicamente comprende el 2,36% de la

producción, se considera de importancia y reviste una larga tradición.

Los datos de producción presentados muestran la gran importancia de gestionar

los residuos generados por este sector de forma que no sólo se evite su disposición final

en vertedero, sino que sea posible una valorización que permita incorporarlos como

enmienda orgánica, ya que la cantidad de residuos generados supone un 80% del peso

total de las aceitunas empleadas para el aceite de oliva.

27

Introducción

1.4.2.2.1.2 Elaboración de aceite de oliva

La obtención del aceite de oliva se inicia con la recolección de las aceitunas y su

posterior traslado a la almazara, donde son lavadas y molidas para formar una pasta.

Después de lo cual tiene lugar la separación de las fases sólida y líquida, obteniéndose

el aceite.

Sistema tradicional El el sistema tradicional la extracción del aceite se lleva a cabo mediante

prensado. Se trata de prensas hidráulicas en discontinuo en las que la pasta o masa se

coloca en discos que al ser sometidos a presión, filtran el mosto oleoso, reteniendo la

fracción sólida (orujo). Posteriormente, éste se decanta o centrifuga para separar la fase

oleosa (producto final) del alpelchín (efluente líquido).

Los rendimientos de este sistema son muy bajos, la falta de automatización

requiere mayor mano de obra y el tiempo empleado puede dar lugar a fermentaciones

indeseables que afectan a la calidad del producto final. Por este motivo se trata de un

sistema en desuso, únicamente empleado por pequeñas almazaras de carácter familiar.

Sistema de centrifugación en continuo de tres fases En los sistemas en continuo de tres fases la masa de aceitunas se fluidifica con

una cantidad variable de agua caliente antes de llegar a la centrífuga horizontal. La

adición de agua favorece el transporte de la masa y crea los porcentajes adecuados de

sólidos y líquidos para una correcta separación de las tres fases.

A continuación, cada una de las fases líquidas (agua y alpechín) se somete a

procesos de centrifugación vertical que tienen como objetivo limpiar el aceite y agotar

el alpechín. Del centrifugado se obtiene por un lado el aceite y por otro lado una

fracción acuosa, que se recircula a la centrífuga de alpechines. En ésta última, del

conjunto fase acuosa y alpechín, se separa por una parte alpechín y por otra un pequeña

fracción de aceite que se recircula a la centrífuga de aceite.

Este sistema está en desuso debido a la expansión del sistema de dos fases que se

describe a continuación.

Centrifugado de dos fases o sistema “ecológico” La evolución al sistema de dos fases a principios de los 90 se debió a los

inconvenientes del elevado consumo de agua y a la importante producción de alpechín

(efluente con elevado potencial contaminante) de los sistemas de tres fases. El sistema

de dos fases no requiere una adición de agua tan elevada (se reduce en un 65%-70% en

28

Introducción

función de las necesidades de las aceitunas), ya que la separación de fases consiste en

un centrifugado horizontal que separa la fase sólida de la líquida y en un centrifugado

vertical que clarifica el aceite.

El residuo final generado es el alperujo, que es altamente contaminante y con

una consistencia pastosa que dificulta su manejo. Sin embargo, este sistema ha

imperado frente al de tres fases debido a una serie de ventajas, entre las que hay que

destacar que permite obtener un aceite de mayor estabilidad y calidad gracias a su

mayor contenido en antioxidantes (Borja et al., 2006). A nivel ambiental, las ventajes

del sistema de dos fases son:

- Ahorro de agua, al reducir o suprimir la adición de agua a la

centrífuga horizontal.

- Ahorro energético debido a que no es necesario calentar el agua de

inyección a la centrífuga horizontal y a que el flujo de entrada a la

centrífuga vertical es menor.

- Producción muy reducida de alpechín (de difícil gestión y elevado

poder contaminante).

La implantación del sistema de dos fases es un hecho y por tanto sería

interesante la elaboración de una legislación específica que regule su gestión ya que en

España más del 90% de las almazaras emplean actualmente el sistema de centrifugado

en dos fases (Borja et al., 2006).

1.4.3 Generación de residuos y subproductos líquidos y sólidos de almazara en España

La elaboración del aceite de oliva comprende todas las operaciones desde el

cultivo de la aceituna hasta su envasado y comercialización, por ello tiene numerosos

pasos en los que pueden generarse residuos y subproductos.

Durante el cultivo se emplean gran cantidad de envases, ya sea de tratamientos

fitosanitarios o fertilizantes y se genera también un subproducto de la explotación del

olivar, como son los restos de poda.

Dentro de la almazara, los principales efluentes líquidos y residuos sólidos que

se generan son los que se muestran en la siguiente tabla:

29

Introducción

Tabla 6. Producción media de efluentes líquidos y residuos sólidos generados en almazara Centrifugado

Procesos Presión 3 Fases (l/kg aceituna)

2 Fases (l/kg aceituna)

Aguas de lavado de aceitunas (l/kg aceituna) 0,04 0,05 0,09 Alpechín (l/kg aceituna) 0,60 1,30 - Aguas de lavado del aceite (l/kg aceituna) 0,20 0,15 0,25 Limpieza en general (l/kg aceituna) 0,02 0,05 0,05 Orujo (kg/kg aceituna) 0,35 0,55 - Alperujo (kg/kg aceituna) - - 0,80

Fuente: Martínez García (2004)

Al realizar la separación sólido-líquido se generan los subproductos y residuos

de naturaleza sólida de mayor relevancia tanto por la cantidad producida como por los

problemas ambientales que representa su tratamiento. El sistema tradicional genera 0,35

kg de orujo y 0,60 l de alpechín por cada kilogramo de aceituna, el sistema de

centrifugado de 3 fases da lugar a 0,55 kg de orujo y 1,30 l de alpechín y el sistema de

dos fases, que es el más extendido en la actualidad, genera 0,80 kg de alperujo, lo que

supone un 80% de la aceituna molturada.

Esta elevada cantidad así como la concentración en su producción suponen un

gran problema para la protección del medio ambiente.

En total, en España, durante la última campaña y teniendo en cuenta las cifras de

producción así como la distribución actual de los sistemas empleados (en torno al 90%

de las almazaras operando bajo el sistema de dos fases), la producción aproximada de

residuos es la que muestra la siguiente tabla.

Tabla 7. Producción total para el período 2010-2011 de efluentes y residuos de almazara Centrifugado Procesos Presión

3 Fases 2 Fases Aguas de lavado de aceitunas (m3) 13.914 17.393 563.541 Alpechín (m3) 208.718 452.224 - Aguas de lavado del aceite (m3) 69.572 52.179 1.565.391 Limpieza en general (m3) 6.957 17.393 313.078 Orujo (t) 121.752 191.325 - Alperujo (t) - - 5.009.253

El compuesto que supone el mayor porcentaje de remanente tras la elaboración

del aceite es el alperujo, con 5 millones de megagramos producidos durante la reciente

campaña 2010-2011.

30

Introducción

1.4.4 Tratamiento y valorización de residuos y subproductos de almazara

Los residuos generados en la elaboración del aceite de oliva, como ya se ha

indicado anteriormente, son fundamentalmente de dos tipos, sólidos y líquidos.

Los residuos líquidos más importantes en cuanto a generación son las aguas de

lavado del aceite, las aguas de lavado de la aceituna y las aguas de limpieza en general,

relegando el alpechín a un segundo plano. Los residuos sólidos principales son el

alperujo y el orujo.

El alperujo no respondió de igual manera a los sistemas conocidos e

implementados para el tratamiento de alpechines o de orujos (CAR/PL, 2000) por lo

que la expansión del uso del sistema de dos fases ha dado lugar al desarrollo de técnicas

de gestión, buscando no sólo la eliminación del alperujo, sino su conversión de residuo

a subproducto o biorresiduo en función del método empleado, de modo que se pueda

reducir su impacto ambiental al mínimo posible.

1.4.4.1 Gestión de residuos líquidos

Las principales técnicas disponibles para el tratamiento y/o depuración de los

efluentes de almazara se presentan a continuación:

- Riego fertilizante

- Evaporación natural forzada

- Concentración térmica

- Depuración mediante digestión anaeorobia, ultrafiltración,

ósmosis inversa, adsorción/biofiltración y oxidación húmeda.

- Procesos combinados

En cuanto al uso como riego fertilizante de las aguas de lavado, la comunidad

autónoma de Andalucía ha dispuesto un decreto por el cual se regulan los efluentes

líquidos generados por el sistema de dos fases para su utilización como fertilizante

agrícola (Decreto 4/2011, de 11 de Enero), bajo una serie de restricciones, como son:

- La composición del agua debe ajustarse a los siguientes valores:

pH entre 6-9, sólidos en suspensión máximos 600 mg/kg,

DBOmáxima 2.000 mg/kg y DQOmáxima 2.500 mg/kg.

- Se debe informar a la confederación hidrográfica pertinente.

- La dosis límite es de 30 m3/ha semanales.

31

Introducción

Otros posibles destinos de estos efluentes son su empleo en la propia almazara

para el lavado de la aceituna, para la inyección del efluente correspondiente al decánter,

o su desecación para tratar posteriormente el lodo remanente.

El alpechín, sin embargo, debido a su elevado poder contaminante resulta más

difícil de tratar. Es un residuo no oleoso constituido por el agua de vegetación de la

propia aceituna, el agua añadida durante el proceso de extracción y el agua de lavado de

las instalaciones, así como por los sólidos que han escapado de los procesos de

separación. Tiene un alto contenido en grasas, polifenoles y carbohidratos, así como una

elevada demanda biológica de oxígeno, además de un pH bajo (4,8 – 5,5) lo cual

dificulta su uso en suelos de naturaleza ácida.

Algunos de los trabajos de investigación llevados a cabo para dar con la forma

más adecuada, tanto en términos tecnológicos como ambientales y económicos, de

gestionarlo han sido: su uso como fertilizante, para la fabricación de compost, para la

obtención de combustibles sólidos, etc.

Sin embargo, debido a cuestiones de diversa índole, los resultados obtenidos no

llegaron a dar con la técnica más adecuada, constituyendo éste residuo un grave

problema ambiental en las zonas de mayor producción de aceite de oliva. Pero gracias a

la sustitución del sistema de tres fases por el sistema de dos fases, la cantidad de este

residuo ha disminuido significativamente, facilitando así su gestión.

1.4.4.2 Gestión de residuos sólidos

Orujo

El orujo es un subproducto que contiene fragmentos de piel, pulpa y hueso así

como cantidades variables de aceite y agua que determinan su valor comercial para su

uso como materia prima en la obtención del aceite de orujo.

El residuo generado por las industrias encargadas de valorizar este subproducto

es el “orujillo” u “orujo extractado”, cuyas principales utilidades son:

- Utilización directa en estufas domésticas u hornos, con una

capacidad calorífica del orden de 3.500 kcal/h.

- Empleo como combustible en la generación de energía eléctrica o

para la obtención de calor.

- Formulación de piensos

- Compostaje

32

Introducción

El alperujo, por su notable importancia en el sector y por tratarse del objetivo del

presente proyecto, se detalla en el siguiente apartado.

1.4.5 Alperujo

1.4.5.1 Características

El alperujo está compuesto por la pulpa de la aceituna, aceite residual, agua de

vegetación y fragmentos de hueso, junto con el agua añadida durante el proceso de

extracción. Es una material semisólido o pastoso con escasa porosidad, abundante

humedad, rico en materia orgánica y potasio y que contiene grasas, carbohidratos

hidrosolubles y fenoles. El contenido en fósforo es bajo, así como el de micronutrientes

y nitrógeno, por lo que la relación C/N es generalmente elevada, con un valor medio de

48, demasiado alejado del óptimo establecido para el compostaje (25 – 35).

Tabla 8. Principales características de muestras de alperujo

Parámetros Media Rango Coeficiente de variación (%)

Humedad % 64 55,6 – 74,5 7,6 PH 5,32 4,86 – 6,45 6,6 CE dS/m 3,42 0,88 – 4,76 33,9 Ceniza g/kg 64,7 24,0 – 151,1 42,5 C orgánico total g/kg 519,8 495,0 539,2 2,8 C/N Ratio 47,8 28,2 – 72,9 22,1 N total g/kg 11,4 7,0 – 18,4 24,5 P g/kg 1,2 0,7 – 2,2 29,7 K g/kg 19,8 7,7 – 29,7 34,2 Ca g/kg 4,5 1,7 – 9,2 57,3 Mg g/kg 1,7 0,7 – 3,8 58,7 Na g/kg 0,8 0,5 – 1,6 36,6 Fe mg/kg 6,14 78 – 1462 74,9 Cu mg/kg 17 12 – 29 28,8 Mn mg/kg 16 5 – 39 70,2 Zn mg/kg 21 10 – 37 36,3 Materia orgánica total g/kg 932,6 848,9 – 976,0 3,1 Lignina g/kg 426,3 323,0 – 556,5 16 Hemicelulosa g/kg 350,8 273,0 – 415,8 12,7 Celulosa g/kg 193,6 140,2 – 249,0 14,8 Grasas g/kg 121,0 77,5 – 194,6 28,9 Proteínas g/kg 71,5 43,8 – 115,0 24,5 Carbohidratos hidrosolubles g/kg 95,8 12,9 – 164,0 50 Fenoles hidrosolubles g/kg 14,2 6,2 – 23,9 41

Fuente: Alburquerque et al., (2004)

La Tabla 8 presenta las principales características de la composición del

alperujo, que como se puede observar tiene una elevada humedad, aunque es inferior a

la del alpechín que ronda el 80%. La relación C/N está desequilibrada ya que contiene

un elevado contenido en carbono, por lo que para su uso como fertilizante es necesario

33

Introducción

reducirla mediante la mezcla con materiales orgánicos ricos en nitrógeno como

gallinaza, harina de plumas, urea, etc. Es rico en hierro y pobre en fósforo. Los niveles

de lignina, hemicelulosa y celulosa son elevados, lo que dificulta su degradación por

parte de los microorganismos del suelo.

La sustitución del alperujo como subproducto principal de las almazaras ha

permitido evitar en gran medida algunos de los problemas generados por el alpechín,

entre los que se pueden destacar:

- La generación de una película superficial en aguas y suelos

debido al aceite remanente.

- La elevada toxicidad al ser aplicado a campo: menor

germinación, caída prematura de los frutos, senescencia de los

vegetales, etc.

- El poder contaminante del alpechín del procesado de 1.000 kg. de

aceituna, que es equivalente a la contaminación generada por una

población de 500-1.000 habitantes.

Estos problemas se han solucionado en parte por el menor grado de humedad del

alperujo. No obstante, en la producción se mantienen otros problemas como son la

estacionalidad y la variabilidad de su producción, ya que sólo se genera durante un

período de cinco meses al año (de noviembre a marzo), con fuertes puntas de vertido (de

hasta 2'5 veces la producción media del período de actividad de la almazara).

Su composición también resulta problemática, tanto por el grado de humedad

como por las características fitotóxicas de algunos de sus componentes. Por este motivo

resulta muy recomendable someter este biorresiduo a tratamientos para su estabilización

que permitan el uso posterior en el medio natural o su adecuación para otros fines.

1.4.5.2 Aplicaciones

Una de las aplicaciones iniciales del alperujo fueron el secado y la extracción en

las industrias orujeras del aceite remanente. Sin embargo este sistema plantea varios

problemas, ya que por un lado, el elevado contenido en humedad del alperujo

incrementa los costes de deshidratación. Y por otro lado, el alto contenido en azúcares

ocasiona dificultades técnicas, ya que las elevadas temperaturas alcanzadas en los

secaderos provocan la caramelización de éstos (Martínez García, 2004).

34

Introducción

Además, el elevado peso y volumen de agua contenida en este residuo añade un

inconveniente extra, ya que condiciona tanto su almacenamiento como su transporte.

Otras posibles aplicaciones del alperujo son su uso como adsorbente de metales

pesados con el objetivo de depurar efluentes contaminados (Pagnanelli et al., 2002), su

aplicación al suelo para permitir la adsorción de herbicidas e insecticidas (Albarrán et

al.,, 2004) o para reducir la biodegradación y disminuir la infiltración reduciendo el

riesgo de contaminación de acuíferos y como fuente de bajo coste para la obtención de

diversos tipos de compuestos orgánicos valiosos, como son los compuestos fenólicos

(Obied et al., 2005)

La limitación de estos estudios y la falta de una profundización mayor han hecho

necesario el empleo de tecnologías más ampliamente distribuidas, siendo algunas de las

más interesantes las citadas a continuación:

- Fermentación en estado sólido

- Cogeneración

- Aplicación directa al suelo

- Estabilización: vermicompostaje, biometanización y compostaje

La elección de uno u otro sistema debe ser objeto de análisis particularizado para

cada almazara y cada situación productiva. En la selección del método más adecuado

interviene los siguientes factores principales:

- La ubicación de la almazara y las condiciones de su entorno.

- La dimensión o capacidad de proceso

- La existencia de industrias de segunda extracción a distancia

razonable

- La organización o grado de integración, actual o potencial, entre

almazaras de una misma zona.

Las citadas técnicas se desarrollan brevemente a continuación.

35

Introducción

1.4.5.2.1 Fermentación en estado sólido

En los últimos años se han venido realizando en España numerosos trabajos e

investigaciones encaminadas a establecer fórmulas para piensos animales a partir del

alperujo. Algunas comunidades autónomas como Andalucía, Extremadura y Castilla-La

Mancha han sido pioneras en estas investigaciones.

La fermentación en estado sólido es un tratamiento factible para aumentar el

valor nutricional de los residuos vegetales. Este proceso, desarrollado por

microorganismos en estado sólido, ha sido explotado con éxito para la producción de

piensos, combustibles y enzimas.

Los técnicos del Departamento de Producción Animal de la Consejería de

Agricultura de la Junta de Extremadura, han estudiado su uso en la alimentación de

ovejas y corderos de raza merina como aditivo de piensos. Los análisis histopatológicos

no mostraron modificaciones ni alteraciones relacionadas con piensos con alperujo

(López Gallego et al., 2003).

Otros ensayos concluyeron que la incorporación de hasta un 10% de alperujo en

el pienso destinado al cebo de corderos no producía un empeoramiento de los índices

zootécnicos asociados a ese cebo, y por tanto puede ser un destino factible para el

alperujo, controlando en todo momento su efecto, ya que es un compuesto inestable con

una elevada capacidad de fermentaciones indeseables.

1.4.5.2.2 Cogeneración

Los sistemas de cogeneración son sistemas de producción conjunta de

electricidad (o energía mecánica) y energía térmica útil, partiendo de un único

combustible. Este aprovechamiento simultáneo de electricidad y calor permite obtener

elevados índices de ahorro energético y de energía primaria.

La elevada producción de alperujo y el bajo coste de los aceites de orujo han

fomentado que una parte de estos subproductos sean utilizados como biocombustibles

en la generación de energía eléctrica. El aprovechamiento energético contempla la

combustión directa del orujillo y del hueso de aceituna (se pueden quemar directamente

en calderas para la obtención de energía térmica), la generación de energía eléctrica en

ciclos de vapor, la mecanización por procedimientos de digestión anaerobia y la

gasificación que utiliza orujo seco, orujillo o hueso. Algunas industrias del sector suelen

utilizar la cogeneración en su proceso productivo, bien mediante motor alternativo o

36

Introducción

mediante turbina de gas, generando de forma simultánea energía eléctrica y térmica y

aprovechando esta última en el secado del orujo.

De este modo, la cogeneración se presenta como un buen sistema de

reutilización, aunque produce gran cantidad de cenizas, las cuales se suelen eliminar en

vertederos. Estas cenizas podrían ser utilizadas como potenciales fertilizantes minerales,

debido al aporte de cantidades significativas de nutrientes (particularmente potasio y

fósforo) para las plantas.

1.4.5.2.3 Aplicación directa al suelo

Una alternativa más económica y sencilla que las anteriores sería la aplicación

como enmienda orgánica sin ningún tipo de tratamiento previo.

El uso del alperujo como fertilizante del suelo se ha mostrado adecuado tanto

para cultivos frutales (olivos, almendros y naranjos) (Izquierdo et al., 2006) como para

cultivos hortícolas (García de la Fuente, 2011), siempre y cuando se sigan una serie de

pautas:

- Es necesaria la adición de abonados nitrogenados para evitar la

inmovilización de nitrógeno debida al elevado ratio C/N

- Es importante la guarda de un plazo de aproximadamente 60 días

entre la aplicación del alperujo y la siembra (González Sánchez et

al., 2003).

Existen una serie de circunstancias favorables que justifican su uso agrícola. Su

riqueza en materia orgánica y elementos fertilizantes y la localización de su producción,

que facilita su distribución, ya que las almazaras suelen situarse en zonas próximas a

terrenos de cultivo.

Esta opción resulta más viable que su aprovechamiento energético, que se suele

llevar a cabo en grandes áreas productivas. En zonas de producción dispersa y reducida

como es el caso de la Comunidad Valenciana, las pequeñas cantidades de aceite

producidas no justifican los elevados costes de gestión que implica la incineración para

cogeneración.

Existen algunos inconvenientes relacionados con la aplicación directa que es

importante mencionar, como son el incremento de la salinidad del suelo y la presencia

de compuestos fitotóxicos como polifenoles y ácidos grasos volátiles.

37

Introducción

El método para reducir la interferencia de estos compuestos en los cultivos es

someterlos a procesos de estabilización que permitan reducir su carga contaminante y

optimizarlos para su empleo como enmienda orgánica.

A continuación se explica brevemente en que consisten estos métodos.

1.4.5.2.4 Sistemas de estabilización orgánica del alperujo

Existen gran cantidad de estudios que aportan información acerca de las ventajas

del uso de los residuos de la producción del aceite de oliva como fuente de nutrientes

para las plantas y como enmienda orgánica para la mejora de la fertilidad del suelo

(Albuquerque et al., 2006a; Lozano-García et al., 2011). Por este motivo son diversas

las técnicas empleadas para lograr alcanzar las características de humedad, pH,

contenido orgánico, textura, etc que permitan emplear el alperujo como mejorante del

suelo sin efectos secundarios indeseables tanto para el cultivo como para el medio

natural.

Vermicompostaje

Esta práctica de biotransformación aprovecha la actividad de ciertas especies de

lombrices para lograr la estabilización de la materia orgánica. Las especies de lombriz

más frecuentemente utilizadas para la lombricultura son Eisenia foetida, Lumbricus

rubellus, Eisenia Andrei, Eisenia hortensis y Lumbricus castaneus, aunque la especie

cuyo uso está más extendido es la Eisenia foetida o Lombriz roja de California.

El sistema se basa en un proceso de biooxidación y estabilización de la materia

orgánica por la acción combinada de lombrices y microorganismos, por el que se

obtiene un producto llamado vermicompost. En el proceso, las lombrices de tierra no

sólo usan los microorganismos que crecen en los residuos para su nutrición, sino que

también propician la actividad microbiana en el vermicompost producido, acelerando la

descomposición y humificación de la materia orgánica, ya que provocan la ruptura de

los materiales orgánicos. Todo ello da lugar a la formación de agregados estables y a la

mejora de la estructura del producto final. Aumenta el contenido en nutrientes,

convirtiéndolo, a través de la actividad microbiana, en formas solubles y asimilables por

los cultivos (Cristóbal, 2007).

Las condiciones óptimas para el desarrollo de las lombrices son: temperatura

entre 15-25ºC (siendo muy importante evitar temperaturas elevadas), contenido de

humedad en un rango elevado (60% - 90%), un bajo contenido de amoníaco (0,5 mg/g)

y sal (0,5%).

38

Introducción

Los vermicomposts obtenidos a partir de alperujo y orujillos han sido utilizados

para diferentes fines: como acolchados y enmiendas orgánicas de suelos y cultivos, para

la recuperación de suelos contaminados con hidrocarburos policíclicos aromáticos

(Benítez et al., 2010), como bioenmendante para controlar enfermedades causadas por

fitopatogénos que afectan a la germinación (Melgar et al., 2003), como bioadsorbentes

naturales de plaguicidas (Romero et al., 2005b) y como sustratos para el cultivo de

champiñones y otras setas comestibles (Saavedra et al., 2005).

Biometanización

Es la fermentación anaerobia o digestión de residuos orgánicos sólidos. Consiste

en ajustar el contenido en agua de los residuos al menos en torno a un 90%

(fermentación húmeda) y tratarlos en un biorreactor de mezcla completa. También

existe la alternativa que estriba en el tratamiento de los residuos con un contenido en

agua del 60% - 70% en un biorreactor de lecho fijo.

El proceso de degradación anaerobia comienza con la acidificación, donde se

lleva a cabo la hidrólisis de las sustancias orgánicas, y, a continuación, se produce la

formación de metano de forma anaerobia. Aproximadamente el 40%-50% de la materia

orgánica es transformada en biogás, que puede ser utilizado para producción de energía

eléctrica y calor. Sin embargo, esta alternativa posee como principal desventaja la

producción de lodo.

Compostaje

La aplicación de composts obtenidos a partir de residuos orgánicos como

residuos agroindustriales, estiércol, lodos de depuradora o residuos domésticos, entre

otros, representa una estrategia de gestión que puede contrarrestar la pobreza de materia

orgánica de los suelos mediterráneos.

El compostaje se presenta como una alternativa acorde con la conservación de

los recursos naturales ya que es un proceso que estabiliza el alperujo, haciéndolo apto

para su uso como enmienda orgánica (Álvarez et al., 2008).

Consiste en la descomposición biológica y estabilización de la materia orgánica

bajo condiciones que permiten un desarrollo de temperaturas termofílicas como

consecuencia de una producción biológica de calor. Este proceso da un producto final

estable, libre de patógenos, que aplicado al terreno produce un beneficio (Haug, 1993),

tanto en la producción de los cultivos como en el estado del suelo a nivel físico-químico

y biológico.

39

Introducción

Durante este proceso se suceden una serie de etapas caracterizadas por la

actividad de distintos organismos, existiendo una estrecha relación entre la temperatura,

el pH y el tipo de microorganismos que actúan en cada fase. Las etapas se describen

brevemente a continuación:

1. Preparación: se acondicionan y mezclan los materiales de partida para

regular su contenido en agua, el tamaño de las partículas, eliminar los

elementos no transformables y ajustar los nutrientes para lograr una

relación adecuada C/N.

2. Descomposición mesófila (< 40ºC): se produce una degradación de

azúcares y aminoácidos por la acción de cuatro grupos de bacterias

(Bacillus y Thermus ).

3. Descomposición termófila (40-60ºC): ceras polímeros y hemicelulosas

son degradadas por hongos del grupo de los actinomicetos

(Micromonospora, Streptomyces y Actinomyces ).

4. Descomposición mesófila de enfriamiento (< 40ºC): se realiza la

degradación de las celulosas y ligninas por bacterias y hongos

(Aspergilus y Mucor).

5. Maduración: se estabiliza y polimeriza el humus a temperatura ambiente,

desciende el consumo de oxígeno y desaparece la fitotoxicidad.

6. Afino: se mejora la granulometría, se regula la humedad, se elimina el

material no transformado y se realizan análisis y controles de calidad

(porosidad, equilibrio de nutrientes, relación C/N, etc.).

Uno de los principales parámetros a controlar es la difusión del oxígeno, que es

óptimo cuando la pila presenta un 67% de humedad y un espacio poroso libre del 30%.

Debido a la baja porosidad del alperujo se suelen emplear agentes estructurantes

procedentes tanto de la propia almazara (hojas de olivos) como de otras actividades

(paja de trigo, desmotado del algodón, serrín de chopo, viruta de corteza y raspajo de

uva) para asegurar que la distribución del oxígeno sea homogénea, evitando la

compactación del compost. También se emplean diversos tipos de estiércoles existentes

en la zona que actúan como fuente de nitrógeno para equilibrar la relación C/N y evitar

el secuestro de nitrógeno una vez añadido al suelo. El uso de compost como enmienda

requiere que se alcance un grado de madurez adecuado, lo que implica que la materia

40

Introducción

orgánica sea estable y la ausencia de compuestos fitotóxicos y patógenos de origen

animal o vegetal.

Los beneficios del compost de alperujo se desarrollan en un apartado

independiente dada su relevancia por tratarse del método más extendido, además de ser

parte del objeto del presente trabajo.

1.4.6 El compost del alperujo y sus beneficios para el suelo

El papel de la materia orgánica y su aplicación al suelo ha cambiado en la

agricultura moderna, donde los fertilizantes químicos son la mayor fuente de nutrientes

para los cultivos. El uso de métodos de agricultura intensiva conlleva por lo general

pérdidas de fertilidad del suelo, erosión, contaminación del agua, compactación del

suelo y una disminución del contenido en materia orgánica, que resulta especialmente

significativo en suelos pobres en origen como son los típicamente mediterráneos.

En el suelo, el contenido en compuestos orgánicos está altamente correlacionado

con su potencial productivo y su fertilidad debido a la influencia directa de la materia

orgánica en sus propiedades físicas, químicas y biológicas (Alburquerque et al., 2006a).

Por este motivo resulta interesante la aplicación de enmiendas que además de aportar

nutrientes efectivos para el crecimiento de las plantas, puedan mejorar las propiedades

físicas inherentes del suelo.

El compost de alperujo posee unas características que lo sitúan por delante de

otros residuos compostados, como son los obtenidos a partir RSU y lodos de depuradora

(Martínez García, 2004), que también pueden estar fácilmente disponibles en regiones

con producción de aceite de oliva y que podrían competir como enmienda orgánica.

Esta mejor calidad del compost de alperujo se debe principalmente a los

siguientes aspectos:

- Un contenido en N y P aceptable que permiten usarlo como

enmienda sin restricciones, mientras no se excedan los límites de

fertilización nitrogenada y fosforada.

- Ausencia prácticamente total de metales pesados, que es la

principal desventaja que tienen tanto el compost de RSU como el

de lodos.

- Elevado contenido en materia orgánica, en torno al 84%, superior

al 35% y 57% para compost de RSU y lodos respectivamente.

41

Introducción

- Niveles importantes de hierro que puede ser asimilado por las

plantas.

- Niveles adecuados de ácidos húmicos y fúlvicos.

Diferentes investigaciones han demostrado que el compost de alperujo puede ser

utilizado con éxito como fertilizante orgánico o enmienda húmica del suelo, ya que su

compostado muestra un alto grado de humificación y un elevado contenido en

nutrientes minerales (Alburquerque et al., 2006a, 2006b).

La aplicación agrícola en producción de frutales, como por ejemplo en el caso

del olivar, mejora tanto la fertilidad del suelo como el desarrollo del árbol,

especialmente en aquellos individuos más jóvenes.

También los cultivos hortícolas se ven beneficiados por el uso de este tipo de

compost. Ait-Baddi et al., (2004) demostraron que tras el compostado de alperujo con

paja de trigo se obtuvo un compost libre de componentes fitotóxicos, ya que el índice de

germinación ensayado para Lepidium sativum L. (mastuerzo o berro de jardín) fue del

99%, lo cual demuestra la reducción hasta niveles óptimos de los componentes

perjudiciales del alperujo. En un estudio de Cegarra et al., (2007) sobre el crecimiento

de Lolium perenne L. (ryegrass), Capsicum annuum cv “Orlando” (pimiento rojo),

Raphanus sativus L. (rábano) y Medicago sativa L. (alfalfa) observaron que la

productividad en los tratamientos con alperujo compostado era mayor que en aquellos

sin compostar, y que había un incremento en el peso de las plantas cuando se aplicaba

fertilización nitrogenada adicional. Esto concuerda con los resultados de Alburquerque

et al., (2006a) que observaron una mejora en el rendimiento de cultivos de Lolium

perenne L. tras la adición de un compost realizado a partir de alperujo y residuos de una

industria desmotadora de algodón y acompañado de una fertilización nitrogenada.

Una gran variedad de estudios demuestran que el producto final obtenido está

exento de toxicidad y es rico en materia orgánica, que por estar parcialmente humificada

favorece la formación y el mantenimiento de los agregados del suelo lo que confiere una

mayor resistencia a la erosión (Martínez et al., 2005).

A pesar de todo lo anterior, continúan siendo escasos e incompletos los trabajos

que abordan el estudio de los efectos del compost de alperujo sobre los suelos agrícolas,

especialmente sobre sus propiedades físicas. Por ello, se justifican adecuadamente los

objetivos del presente Trabajo Fin de Carrera, que examina la influencia sobre las

propiedades físicas de un suelo calizo de dos composts a base de alperujo en las

condiciones del Mediterráneo español.

42

OBJETIVOS

Objetivos

El objetivo de este Trabajo Fin de Carrera ha sido estudiar la influencia de la

aplicación de dos composts formulados a partir de residuos de alperujo con dos niveles

de dosificación, sobre las propiedades físicas de un calcisol a lo largo de una rotación de

cultivos típicos de la huerta valenciana. Se han estudiado tanto el efecto directo durante

el primer año de rotación tras la aplicación de la enmienda, como el efecto residual

durante el segundo año.

El objetivo general se ha abordado a través de varios objetivos parciales:

Determinación de las propiedades físicas que inciden en la resistencia del

suelo, al finalizar cada uno de los cultivos de la rotación:

- Densidad aparente y porosidad total

- Estabilidad estructural de agregados

- Velocidad de infiltración del agua en el suelo

Análisis del efecto de la aplicación inicial de compost sobre la mojabilidad

del suelo.

Análisis del efecto de la aplicación de compost sobre la capacidad de

retención de humedad al finalizar el primer año de la rotación.

43

MATERIAL Y MÉTODOS

Material y métodos

44

3.1 DESCRIPCIÓN DE LA ZONA DE ESTUDIO

3.1.1 Localización

El estudio se llevó a cabo empleando un suelo localizado en Llíria. Este

municipio está situado a 25 km. de la ciudad de Valencia, en pleno centro de la comarca

del Camp de Túria, y es al mismo tiempo la capital de la misma. Su término municipal

es uno de los de mayor extensión de la Comunidad Valenciana con 229.82 km2,

limitando con 13 municipios:

- Norte: Andilla, Alcublas y Altura.

- Este: Marines, Olocau y La Pobla de Vallbona y Benissanó, que está

incluido dentro de Llíria en la zona sur oriental.

- Sur: Benaguasil, Pedralba y Bugarra

- Este: Villar del Arzobispo y Casinos y Domeño que se encuentra incluido

dentro de Llíria en la zona centro occidental.

Posee un interesante paisaje de contrastes entre la zona norte, de carácter

montañoso, ya que presenta las primeras estribaciones de la Sierra Calderona, y la zona

de huerta que bordea el margen izquierdo del Río Turia.

La parcela de estudio se encuentra en la partida de Cabeza Rollo, situada al

noreste del término municipal de Liria. Esta zona tiene predominancia de cultivos

frutales (Anejo I.5 Vegetación y usos del suelo) y algunas zonas aisladas de bosque y

sotobosque.

Sus coordenadas geográficas son: latitud 39º43’00’’, longitud 0º36’10’’y altitud

314 m. En la Figura 5 puede observarse la geometría y disposición de la parcela.

Figura 5. Detalle de la parcela

Fi 6 D t ll d l

Escala 1:2000

Material y métodos

3.1.2 Climatología Liria

La caracterización climática de la zona de estudio se ha realizado mediante

información obtenida a partir del Atlas Climático de la Comunidad Valenciana (Pérez

Cueva, 1994) concerniente al período 1961 – 1990 y mediante el Sistema de

Información Agroclimática (S.I.A.R) para el período 2000 – 2010.

Las características de las estaciones meteorológicas de las que se han obtenido

los datos de temperatura y humedad son las siguientes:

- Estación termopluviométrica “El Carril”: 39º 40’N 0º 39’W, situada a

200 m altitud.

- Estación termopluviométrica “Maimona”, 39º 40’N 0º 34’W, situada a

220 m de altitud.

En la Figura 6 se puede observar como la parcela se encuentra localizada al

norte de las dos estaciones y en un punto aproximadamente equidistante, motivo por el

cual se han escogida ambos observatorios para la caracterización climática.

Escala 1:12700

Figura 6. Localización de las estaciones respecto a la parcela

En los climogramas obtenidos a partir de las series de datos disponibles se puede

observar como la estación de "El Carril” tiene un nivel de precipitaciones inferior a la

estación de la “Maimona” (Figura 7). Por tanto, la zona de estudio recibirá mayor o

menor aporte hídrico en función del régimen de vientos predominantes durante el

fenómeno de precipitación.

Los valores medios de precipitación indican que tiene lugar un máximo otoñal,

más marcado en octubre, y un máximo secundario entre abril y mayo, así como un

período seco en los meses de verano, donde destaca el mes de julio por sus escasas

precipitaciones. Este hecho es especialmente marcado en el período 1961 – 1990, sin

embargo, el segundo período de datos mensuales (2000 – 2010) que corresponde

45

Material y métodos

únicamente a la estación de “El Carril”, muestra una mayor homogeneidad entre las

lluvias primaverales y otoñales.

Respecto al carácter torrencial de las precipitaciones de los meses de octubre y

noviembre, aunque no alcancen valores elevados de agua precipitada, se dan en cortos

espacios de tiempo, con un valor de índice R de 104.00 (Antolín, 1998).

La temperatura media anual se sitúa en torno a los 15 ºC – 16 ºC, con una

oscilación térmica muy reducida, ya que se encuentra atenuada por el efecto suavizante

del mar. Se alcanzan máximos en los meses de julio y agosto, con temperaturas medias

alrededor de los 24ºC – 25ºC. Los meses más fríos son diciembre y enero con

temperaturas medias en torno a los 10 ºC.

Estación "El Carril"1961-1990

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

E F M A M J J A S O N D

Prec

ipita

ción

(mm

)

0

10

20

30

40

50

Tem

pera

tura

(ºC

)

Estación "La Maimona"1961-1990

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

E F M A M J J A S O N D

Prec

ipita

ción

(mm

)

0

10

20

30

40

50

Tem

pera

tura

(ºC

)

Estación "El Carril"

2000-2010

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

E F M A M J J A S O N D

Prec

ipita

ción

(mm

)

0

10

20

30

40

50

Tem

pera

tura

(ºC

)

Figura 7. Climogramas de las estaciones obtenidos a partir de las series de datos

Durante el período 2000 – 2010, el número promedio de días con precipitación

oscila en torno a los 9 días al mes, cifra que se reduce a 4-5 días durante los meses de

julio y agosto, con precipitaciones mensuales que no sobrepasan los 15 mm, lo cual deja

un suelo, seco, suelto y desprotegido frente a las lluvias torrenciales de los meses de

octubre y noviembre. Las precipitaciones en forma de granizo no son abundantes pero

pueden hacer su aparición en los meses de primavera y principios de verano, asociadas a

fenómenos tormentosos.

46

Material y métodos

Siguiendo la clasificación de Thornthwaite, Abad Melis et al., (2003)

determinaron que el clima de la zona de estudio es subhúmedo seco, con poco o nada de

superávit en invierno, mesotérmico y con una concentración de la eficacia térmica en

verano inferior a 48,00. Y según la clasificación de Rivas Martínez (1997), la zona de

estudio pertenece al piso bioclimático termomediterráneo y a un ombroclima seco,

siendo las series de Quercenion ilicis la vegetación climácica.

En cuanto a los vientos, la frecuencia en la dirección de los mismos es variable,

con una clara alternancia estacional. Predominan los vientos de componente oeste en

otoño e invierno, debido a la circulación atmosférica de latitudes medias, y con

frecuencia máxima de las componentes este en primavera y verano, ya que los vientos

marinos se ven reforzados por las brisas. Las intensidades medias del viento son, en

general, débiles al no sobrepasar los 15 - 20 Km/h. Las máximas velocidades medias se

producen en invierno, con cierto desplazamiento hacia la primavera, siendo los vientos

de componente oeste los más fuertes. El régimen de máximos diarios de viento se

caracteriza por un incremento en las frecuencias de las orientaciones de componente

este. (Abad Melis et al., 2003)

3.2 DESCRIPCIÓN DEL SUELO EMPLEADO

El suelo empleado para el ensayo se caracteriza por ser de tipo calizo y con una

composición física degradada ya que pertenece a una parcela que ha sido sometida

durante décadas a las prácticas propias de la agricultura de secano.

Se considera que el estado de la parcela la convierte en un objeto adecuado de

investigación, ya que representa fielmente la situación de marcada erosionabilidad de

muchas áreas del ámbito mediterráneo. En la Figura 8 se muestra el estado actual del

suelo.

Figura 8. Detalle del estado de la parcela

47

Material y métodos

A continuación se presenta una tabla con las propiedades del horizonte

superficial del suelo referentes a textura y contenido orgánico del mismo. Se trata de un

suelo franco-limoso, que posee una cantidad moderada de partículas de arena, una

cantidad reducida de arcilla y un porcentaje elevado de partículas pertenecientes al

tamaño limo.

Tabla 9. Análisis del suelo empleado en procentaje de materia seca

Análisis/Parámetro Valor Análisis granulométrico Arcilla (g/kg) 250 Limo (g(kg) 497 Arena (g/kg) 253 Textura Franco limosa Carbono orgánico (g/kg) 6,5 N total (g/kg) 0,5 Relación C/N 13 Fósforo asimilable (P, mg/kg) 8,1 Potasio asimilable (K, mg/kg) 202

Fuente: Cristóbal, H. (2007)

Al seguir los índices de Yáñez (1989) para el análisis de suelos, los resultados de

las analíticas llevadas a cabo por Cristóbal (2007) muestran que se trata de un suelo

muy pobre en materia orgánica, con una relación C/N relativamente alta y un nivel bajo

de fósforo asimilable y alto de potasio asimilable.

El reducido contenido en materia orgánica resulta adecuado para el estudio del

efecto que la adición de los composts puede tener sobre las propiedades físicas del

suelo.

3.3 DESCRIPCIÓN DEL COMPOST

Los compost empleados se obtuvieron en la Planta Piloto de Compostaje del

CEBAS-CSIC, Murcia. Las materias primas empleadas en su formulación son las

siguientes:

- Alperujo de dos fases producido por la almazara Aceites Guadalentín S.L.

(Pozo Alcón, Jaén).

- Cama de caballo procedente de la Yegüada JJ Montes (Finca Santa Ana,

Totana, Murcia).

- Hidrolizado enzimático graso de proteínas animales en suspensión alcalina

procedente de la industria farmacéutica, BIOIBERICA S.S., Barcelona.

48

Material y métodos

Tabla 10. Formulación de los tipos de compost empleados en el estudio Materiales empleados*

Compost Alperujo Cama de caballo Hidrolizado A 85% 15% ---

A+H 74% 13% 13% * (Porcentaje expresado en peso seco)

El compost A se obtuvo utilizando un sistema abierto (al aire libre) dinámico,

con volteos periódicos, cuya duración fue de 195 días para la fase bio-oxidativa a los

que siguieron 66 días en los que se llevó a cabo la fase de maduración.

Para la obtención del compost A+H se empleó un sistema de compostaje con

volteos periódicos. Entre los días 9 y 38 del proceso, la mezcla de los dos residuos

sólidos se regó con el hidrolizado (4.450 litros por pila de 10.000 kg de peso fresco), y

posteriormente con agua de pozo. La duración del proceso fue de 195 días durante la

fase activa, seguida de otros 66 días de maduración.

La Tabla 11 muestra las propiedades más importantes de los dos composts

estudiados.

Tabla 11. Principales propiedades físicas de los composts estudiados (A y A+H) Compost

Propiedad Unidades A A+H

Diámetro medio geométrico (mm) 1,47 1,52

Índice de grosor (% p/p) 69 71 Fracción granulométrica más abundante (mm) 1-2 1-2

Densidad aparente (kg/m3) 376 490

Densidad de partícula (kg/m3) 1707 1663

Porosidad total (% v/v) 78,0 70,5

Volumen de agua (% v/v) 66,2 77,4

Volumen de aire (% v/v) 11,8 0

Contracción de volumen (% v/v) 15,8 7,0 Fuente: Cristóbal, H. (2007)

49

Material y métodos

3.4 ENSAYO EN MACETAS. TRATAMIENTOS Y DISTRIBUCIÓN

El desarrollo ex situ del estudio tuvo lugar en una parcela de 260 m2 de

superficie, con cubrición de malla de plástico agrotextil, situada en el campus de la

Universidad Politécnica de Valencia.

Se emplearon contenedores de cultivo de gran volumen de plástico negro

(Figura 9) y forma tronco-cónica de ø 40 cm, altura 31 cm y 35 L de capacidad.

Figura 9. Detalle de contenedores y parcela

El estudio completo incluyó 8 tratamientos, resultantes de la combinación

factorial de los 2 tipos de compost (alperujo y alperujo + hidrolizado) con dos dosis de

aplicación de 12 y 24 megagramos de materia orgánica total/ha (D1 y D2

respectivamente), y dos programas de fertilización mineral (Cristóbal, 2007), F1

(reducida), siguiendo las recomendaciones de Maroto, (2002) y F2, (estándar) con

menor contenido en nitrógeno (70% del N aportado en F1) y sin potasio.

En adición, se emplearon dos controles (CO) que no recibieron compost, pero

que fueron abonados con los programas de fertilización mineral F1 y F2. En la tabla 12

se presenta la clave de los tratamientos.

Previamente a la realización de las mezclas, el suelo y los composts se tamizaron

con objeto de homogeneizar el sustrato resultante. El suelo se pasó por una luz de 1 cm

y los composts a través de una luz de 6 mm.

50

Material y métodos

Tabla 12. Clave de los tratamientos

Tratamiento Tipo de compost Dosis de compost Fertilización

T1 Alperujo 12 Mg/ha Reducida T2 Alperujo 12 Mg /ha Estándar T3 Alperujo 24 Mg /ha Reducida T4 Alperujo 24 Mg /ha Estándar

T5 Alperujo+Hidrolizado 12 Mg /ha Reducida T6 Alperujo+Hidrolizado 12 Mg /ha Estándar

T7 Alperujo+Hidrolizado 24 Mg t/ha Reducida T8 Alperujo+Hidrolizado 24 Mg/ha Estándar

CO1 --- --- Reducida CO2 --- --- Estándar

Tras mezclar el suelo con las cantidades correspondientes de compost, se

procedió a llenar los contenedores desde la base (mediante los orificios de drenaje)

hasta la superficie, de la siguiente manera: capa de grava para drenaje de 3 cm, capa de

suelo original puro de 8 cm, y capa de mezcla de suelo y compost homogeneizada con

hormigonera (de 100 L de capacidad) de 20 cm. Los contenedores se dispusieron según

un dispositivo experimental de bloques al azar, con tres repeticiones de 7 contenedores

por tratamiento, tal y como se puede ver en el croquis (Figura 10). También se

colocaron contenedores sin ningún tipo de tratamiento en todo el perímetro exterior para

poder minimizar el efecto borde.

Este diseño resultó en un total de 21 repeticiones por tratamiento (3 bloques con

7 macetas cada uno), que se consideraron suficientes para que a nivel estadístico se

pudiese asegurar la validez de los resultados obtenidos. Factores externos tales como

actividad biológica no deseada (plagas, enfermedades, etc.) o fallos en el riego, entre

otros, influyen en el desarrollo vegetal y por tanto, en la evolución del estado del suelo

generando errores aleatorios que con las repeticiones disponibles se minimizan.

El cultivo es también un factor a tener en cuenta en lo que respecta a los factores

edafológicos físicos estudiados, tal y como se comprobará en el apartado de resultados.

51

Material y métodos

T6 T6 T2 T2 T3 T3 T7 T7 T6 T6 T7 T2 T3 T8 T7 T7 T6 CO2 T7 T2 T3 T8 T5 T7 T6 CO2 T7 T2 T3 T8 T5 T7 T6 CO2 T7 T2 T3 T8 T5 T7 T1 CO2 T7 T2 T3 T8 T5 T6 T1 CO2 T7 T4 CO1 T8 T5 T6 T1 CO2 T7 T4 CO1 T8 T5 T6 T1 CO2 T2 T4 CO1 T1 T5 T6 T1 T5 T2 T4 CO1 T1 CO1 T6 T1 T 5 T2 T4 CO1 T1 CO1 T6 T1 T5 T2 T4 CO1 T1 CO1 T6 T3 T5 T2 T4 CO1 T1 CO1 CO2 T3 T5 T2 CO2 T6 T1 CO1 CO2 T3 T5 T2 CO2 T6 T1 CO1 CO2 T3 T5 T4 CO2 T6 T4 CO1 CO2 T3 T8 T4 CO2 T6 T4 T2 CO2 T3 T8 T4 CO2 T6 T4 T2 CO2 T3 T8 T4 CO2 T6 T4 T2 CO2 CO1 T8 T4 CO2 T6 T4 T2 T8 CO1 T8 T4 T1 T5 T4 T2 T8 CO1 T8 T4 T1 T5 T4 T2 T8 CO1 T8 T7 T1 T5 T3 T2 T8 CO1 T7 T7 T1 T5 T3 T3 T8 CO1 T7 T7 T1 T5 T3 T3 T8 CO1 T7 T7 T1 T5 T3 T3 T8 T1 T5

Bordes Bloque I Bloque II Bloque III

Figura 10. Croquis de la distribución de las macetas-ensayo

3.4.1 Elección de los tratamientos para el estudio de las propiedades físicas del suelo

Los tratamientos que se escogieron para medir las propiedades físicas del suelo

fueron aquellos con adición de fertilizante mineral reducida: C01, T1, T3, T5 y T7, cuya

correpondencia en el presente trabajo se presenta en la Tabla 13.

Tabla 13. Relación de los tratamientos y su correspondiente nomenclatura.

Nomenclatura: Tipo de compost Nomenclatura: Dosis

CO1 C D0

T1 A D1

T3 A D2

T5 A+H D1

T7 A+H D2

52

Material y métodos

El objetivo de esta elección fue estudiar únicamente el efecto del compost, de

modo que se evitase las posibles interferencias de la interacción de los fertilizantes con

el desarrollo de los cultivos.

3.4.2 Cultivos y labores realizadas

Se establecieron tres siembras de hortalizas típicas de la huerta valenciana

durante dos años. Los cultivos escogidos fueron el rábano (Raphanus sativus), la

lechuga (Lactuca sativa var. Longifolia) y la judía (Phaseolus vulgaris var. vulgaris).

En la Tabla 14 se presenta el calendario de siembra y recogida durante los dos años de

estudio, entendiendo como fecha de siembra el momento en el que se planta la semilla,

tanto en semillero como en contenedor (no se ha incluido la fecha de transplante). Los

riegos se llevaron a cabo mediante un sistema por goteo automatizado que se programó

a la demanda.

Tabla 14. Labores culturales realizadas y momento de aplicación Cultivo

Primera rotación Segunda rotación Labor Realizada

Rábano* Lechuga** Judía Rábano* Lechuga**

Siembra 5/06/06 3/10/06 11/05/07 30/10/07 1/11/07

Recogida 11/07/06 8/02/07 11/07/07 4/12/07 5/12/07 5/03/08

*Siembra directa (semilla) **Siembra en bandeja y transplante posterior.

3.5 ESTUDIO DE LAS PROPIEDADES FÍSICAS DEL SUELO

Las propiedades físicas estudiadas se indican a continuación, así como el lugar

de determinación:

Mediciones realizadas en laboratorio:

- Densidad aparente.

- Estabilidad estructural

- Mojabilidad

- Curva de retención de humedad

Mediciones realizadas en campo:

- Conductividad hidráulica mediante miniinfiltrómetro de tensión

53

Material y métodos

La toma de muestras para el estudio de cada una de las propiedades se llevó a

cabo en torno al período de recolección, empleando el equipo de sonda de muestra

inalterada. En el caso de la conductividad hidráulica se midió in situ mediante

miniinfiltrómetro de tensión.

Al finalizar el primer año de rotación se tomaron muestras inalteradas

adicionales para determinar la curva de retención de la humedad.

El calendario seguido para la toma de muestras se presenta en la Tabla 15.

Tabla 15. Calendario de muestreo para las propiedades físicas estudiadas Cultivo

Primera rotación Segunda rotación Propiedad física

Rábano Lechuga Judía Rábano Lechuga

Densidad aparente 11/07/06 13/07/06 8/02/07 11/07/07 4/12/07

5/12/07 5/03/08

Estabilidad estructural de agregados 11/07/06 8/02/07 11/07/07 4/12/07

5/12/07 5/03/08

Conductividad por Miniinfiltrómetro

6/07/06 10/07/06 7/02/07 11/07/07 30/11/07

3/12/07 3/03/08

Mojabilidad 11/07/06

Curva de retención de la humedad 06/09/07

A continuación pasaremos a detallar el procedimiento de muestreo y el análisis

llevado a cabo en laboratorio, distinguiendo para cada una de las propiedades físicas del

suelo.

3.5.1 Densidad aparente

3.5.1.1 Toma de muestras

Las muestras tomadas para la determinación de la densidad aparente se

obtuvieron conjuntamente con las muestras para determinar la estabilidad estructural en

el momento de la recogida del cultivo, siguiendo el procedimiento que se detalla a

continuación.

Se empleó un equipo muestreador Eijkelkamp, consistente en un dispositivo

desarmable compuesto por mango, varilla de 50 cm, cabezal muestreador para toma de

muestras inalteradas y 4 cilindros contenedores de acero inoxidable (Figura 11).

54

Material y métodos

Figura 11. Detalle de barrena de muestreo y esquema de colocación de cilindros

0- 2 cm de profundidad Desechada

2- 5 cm de profundidad Densidad Aparente

5- 8 cm de profundidad Estabilidad estructural

Con el fin de ser preservadas para su posterior tratamiento en laboratorio, las

muestras de suelo contenidas por los cilindros fueron colocados en recipientes tubulares

metálicos debidamente etiquetados.

A lo largo de la rotación se tomaron 75 muestras, 15 de cada cultivo, lo que

supone 3 repeticiones por tratamiento y cultivo.

3.5.1.2 Análisis en laboratorio

La determinación de la densidad aparente se llevó a cabo siguiendo los pasos

que se indican a continuación, Coile (1936):

1. Se pesaron los recipientes metálicos debidamente identificados que

contendrían posteriormente la muestra de suelo, P1.

2. Se tomaron las muestras.

3. Se pesaron los conjuntos cilindro-suelo a humedad de campo, P2.

4. Se desecaron en estufa a 105 ºC hasta alcanzar peso constante (24 horas)

y se pesaron, P3.

5. Se determinó el volumen interno de los cilindros muestreadores mediante

Calibre o “Pie de Rey”.

Empleando el siguiente procedimiento matemático se obtuvo el valor de la

densidad aparente:

Peso de suelo seco (gramos): 13 PP − (Ecuación 1)

Volumen de muestra (cm3): (Ecuación 2) )()(2 alturahradior ⋅⋅π

Densidad aparente: muestradeVolumen

osuelodePeso sec (g/cm3) (Ecuación 3)

55

Material y métodos

A partir de la densidad aparente y tomando 2.65 (g/cm3) como valor de densidad

del suelo (Duchafour, 1987) se obtuvo el valor de la porosidad total:

Porosidad total: 1- sueloDensidad

aparenteDensidad (Ecuación 4)

3.5.2 Estabilidad de agregados

3.5.2.1 Toma de muestras

Tal y como se ha indicado anteriormente, el muestreo fue llevado a cabo

simultáneamente con la toma de muestras para la densidad aparente, variando en este

caso el modo de preservación, que viene descrito a continuación:

1. Toma de muestras.

2. Tamizado del suelo húmedo mediante tamiz de 4 mm de luz. Fue

necesario controlar el grado de humedad, ya que con niveles elevados, el

suelo adquiería una consistencia plástica, perdiendo su estructura

original, dando lugar a agregados de mayor tamaño. Este procedimiento

se realizó con el objetivo de homogeneizar las muestras, eliminando los

elementos gruesos que pudieran contener.

3. Se secaron al aire y posteriormente fueron almacenadas en bolsas de

plástico.

A lo largo de la rotación se tomaron 75 muestras, 15 de cada cultivo, lo que

supone 3 repeticiones por tratamiento y cultivo.

3.5.2.2 Análisis en laboratorio

La determinación de la estabilidad estructural se llevó a cabo empleando un

método adaptado a partir de los propuestos por Spaccini et al., (2004) y Martens (2000),

siguiendo el procedimiento que se describe a continuación:

1. Se pesaron las cápsulas de porcelana debidamente identificadas, P1.

2. Se pesaron 15 gramos de suelo en cápsulas de porcelana previamente

taradas, P2.

3. La muestras se tamizaron en húmedo mediante el siguiente

procedimiento:

56

Material y métodos

- Se conectaron en serie 4 tamices de forma que el tamaño de luz

siguiera un orden descendente:

2 mm – 1 mm – 500 μm – 250 μm

- Se volcó la muestra seca sobre el tamiz superior, y se separaron los

4 tamices humedeciendo lentamente el suelo retenido en cada tamiz

mediante nebulización para evitar sobrepresiones de aire en el

interior de los agregados que pudiesen alterar su estructura, dejando

transcurrir 5 minutos.

- Se introdujeron los tamices nuevamente conectados (siguiendo el

mismo orden) en una vaso de precipitados y éste se rellenó

lentamente con agua destilada y desgasificada, de forma que el

nivel máximo de agua alcanzase el nivel del suelo del tamiz

superior.

- Posteriormente, y mediante un movimiento rítmico marcado por un

metrónomo, se pasó al tamizado en húmedo. Se realizó de la

manera más homogénea posible, de forma que por oscilación

vertical la distancia recorrida fuera de 1.7 cm y el tiempo empleado

de 10 minutos, con un ritmo de 35 oscilaciones/minuto.

- A continuación se arrastró la muestra retenida en cada tamiz,

empleando para ello agua destilada y desgasificada, depositándose

los agregados en cápsulas de porcelana. Se extrajo el agua en

exceso para evitar condensaciones en la estufa mediante un

cuentagotas, con el objetivo de evitar el arrastre de partículas

suspendidas.

- Las muestras se secaron en estufa a 45 ºC durante 48 horas, se

enfriaron en desecador y se pesaron para determinar el peso de los

agregados retenidos en cada tamiz, P3.

Dado que cada fracción tamizada está formada, no solo por agregados,

sino también por partículas elementales, es necesario disgregar con calgón el

contenido de cada cápsula, y volver a tamizar, obteniendo únicamente partículas

elementales. De este modo se obtiene el porcentaje real de agregados de cada

tamaño, siendo el procedimiento seguido el que se indica a continuación:

57

Material y métodos

4. Se añadieron 25 mL de Hexametafosfato sódigo (calgón) con una

concentración de 50 mg/L, a cada una de las cápsulas previamente

pesadas, dejando transcurrir 5 minutos.

5. Se introdujo el contenido de cada capsula mediante arrastre con agua

destilada y desionizada a un vaso de batidora de laboratorio,

manteniendo el agitado durante 5 minutos.

6. Las muestras, una vez dispersas, se tamizaron nuevamente a través de un

tamiz de 53 μm de luz. Las partículas superiores a este tamaño se

pasaron a cápsulas previamente pesadas para ser desecadas en estufa a

45ºC durante 48 horas.

7. El peso final obtenido permitió obtener el peso de las partículas

elementales, P4.

Los valores obtenidos a partir de las pesadas de agregados y partículas en los

distintos rangos de tamaño permitieron la determinación del Diámetro Medio de

Agregados mediante el siguiente procedimiento de cálculo:

- Peso de agregado: 13 PPi−

- Peso de partículas elementales: 14 PPi−

- Proporción de agregados estables en agua, AEA:

AEA =( ) ( )

2

1413

P

PPPPii−−−

(%) (Ecuación 5)

- Diámetro medio de agregados en cada tamiz, xi:

xi,= 2

TAMIZSUPERIORTAMIZ φφ − (mm) (Ecuación 6)

A partir de los datos experimentales se puede calcular el Diámetro medio de

agregados (DMG), que responde a la siguiente fórmula, obtenida de Van Bavel (1949):

DMG = (mm) (Ecuación 7) i

n

iWSAi1

x=Σ

Donde i = 1,2,3…, n y corresponde a la fracción recogida en cada uno de los

tamices empleados.

58

Material y métodos

3.5.3 Conductividad hidráulica mediante Infiltrómetro Minidisco de Tensión

3.5.3.1 Medición directa en campo

En este caso se realizó la medición en campo mediante el empleo de

miniinfiltrómetro de tensión, antes de la recogida del cultivo. El funcionamiento se basa

en el llenado con agua desionizada a través de la apertura superior (que posteriormente

es sellada mediante cierre a presión) evitando que el agua escape por los orificios

inferiores de entrada de aire.

Figura 12. Detalle de infiltrómetro de minidisco.

Una vez preparado y debidamente cerrado, el infiltrómetro se colocó

verticalmente en un águlo de 90º sobre una superficie homogénea (libre de piedras,

hendiduras, restos orgánicos, etc), nivelada horizontalmente, de modo que a través del

disco de porcelana porosa que se encuentra situado en la base del infiltrómetro, el agua

pasase a la matriz del suelo por efecto de succión.

En la base del tubo, por encima del disco poroso, hay un pequeño capilar

insertado en la pared lateral. Una vez que se produce un buen contacto hidráulico, el

agua del tubo se infiltra en el suelo, a una tensión igual a la que produce el capilar (-0.5,

-2.0 o -6.0 cm de columna de agua). La función del pequeño poro lateral es crear una

succión constante sobre la superficie de contacto entre el disco y el suelo. En el caso del

infiltrómetro de -0.5 de succión, el diámetro del capilar es mayor y se crea una menor

succión; al ser el capilar más grueso, la fuerza vertical creada por la cohesión y la

tensión superficial es menor. En el infiltrómetro de -6.0 cm de succión, al ser el capilar

más delgado, la fuerza vertical es mayor. La velocidad de infiltración también es

dependiente de factores tales como la humedad del suelo, la superficie de contacto, etc.

En el supuesto de considerar al suelo como un conjunto interconectado de tubos

capilares de diferente diámetro, cuando el agua del infiltrómetro empiece a circular sólo

59

Material y métodos

se llenarán los poros que provoquen una tensión superior a la succión creada por el

infiltrómetro sobre la superficie de contacto (Ruiz Sinoga et al., 2003).

Mediante este sistema, a medida que el nivel del agua desciende, se registra el

volumen a intervalos regulares de tiempo hasta que se alcanza un régimen permanente

caracterizado por una variación del nivel de agua constante en un mismo período de

tiempo.

En total se realizaron 150 determinaciones, 30 de cada tratamiento, lo que

supone 6 determinaciones por tratamiento y cultivo.

3.5.5.2 Determinación de la Conductividad Hidráulica Saturada

Para el cálculo de la conductividad hidráulica medida mediante el infiltrómetro

de minidisco se emplea el método propuesto por Zhang (1997). Este método requiere

contabilizar la infiltración acumulada vs. tiempo. El ajuste de los resultados se realiza

con la función:

( )tCtCI 21 += (Ecuación 8)

Donde:

I es la infiltración acumulada

t es el tiempo transcurrido

C son las constantes 1 y 2

La conductividad hidráulica del suelo se calcula a partir de:

ACk 1= (Ecuación 9)

Obteniéndose A de:

( ) ( )[ ]( ) 91.0

01.0 9,192,2exp165.11

orhnn

Aα

α−−= n ≥ 1.9 (Ecuación 10)

( ) ( )[ ]( ) 91.0

01.0 9,15,7exp165.11

orhnn

Aα

α−−= n ≤ 1.9 (Ecuación 11)

60

Material y métodos

Donde:

n y α son los parámetros de Van Genuchten para el suelo

r0 es el radio del disco

h0 es la succión en la superficie del disco

Los parámetros de Van Genuchten para las 12 clases texturales de suelo (Tabla

16) se obtuvieron de Carsel y Parrish (1988). El Infiltrómetro de Minidisco tiene un

radio de 1.59 cm y tres succiones de infiltración de agua disponibles: 0.5, 2.0, y 6.0 cm,

de las cuales se empleó la correspondiente a h0 = 2.0 cm.

Tabla 16. Parámetros de Van Genuchten para las 12 clases texturales de suelo

Clase Textural α (cm-1) n A

h0 = 0.5 cm A

h0 = 2.0 cm A

h0 = 6.0 cm

Arenosa 0.145 2.68 5.4 8.9 33.3 Arenosa Franca 0.008 2.28 4.7 5.8 10.0 Franca arenosa 0.075 1.89 5.3 5.2 5.1 Franca 0.036 1.56 6.8 6.0 4.1 Limosa 0.016 1.37 10.2 9.3 7.2 Franca limosa 0.02 1.41 9.1 8.1 6.0 Franca arcillo arenosa 0.059 1.48 3.7 2.8 1.3 Franca arcillosa 0.019 1.31 7.4 6.5 4.7 Franca arcillo limosa 0.010 1.23 10.3 9.5 7.8 Arcillo arenosa 0.027 1.23 4.0 3.3 1.9 Arcillo limosa 0.005 1.09 8.1 7.7 6.8 Arcillosa 0.124 1.09 5.2 4.9 4.0

Fuente: Carsel y Parrish (1988)

Para calcular la altura de agua infiltrada (cm), se restó el volumen inicial a la

lectura de volumen (cm) y el resultado se dividió por el área del disco del infiltrómetro

empleado (7.94 cm2).

El cálculo de la conductividad se realizó empleando la raíz cuadrada del tiempo

como variable independiente y la altura de agua infiltrada como variable dependiente,

ajustando a una ecuación cuadrática, donde el valor de la pendiente para cada serie de

datos corresponde a C1 y A viene definido por la textura del suelo, que en este caso se

determinó como Franco-Limosa. (Figura 13).

61

Material y métodos

Figura 13. Ejemplo de la gráfica obtenida para l os tres tipos de disco..

3.5.4 Mojabilidad

3.5.4.1 Toma de muestras

El ensayo de mojabilidad se llevó a cabo empleando el suelo que había sido

muestreado para el estudio de la estabilidad estructural de agregados del primer cultivo

(rábano), ya que había sido tamizado y homogeneizado, y por tanto tenía una menor

heterogeneidad granulométrica.

Se seleccionaron 180 agregados de cada tratamiento lo que supuso un total de

900 medidas.

3.5.4.2 Análisis en laboratorio

Es importante destacar la importancia que tiene el ángulo de contacto de la gota

sobre la superficie del agregado. Un líquido no mojará totalmente la superficie

horizontal cuando el ángulo de contacto que se forme sea diferente a cero, y en cambio

mojará totalmente la superficie cuando se forme un ángulo igual a cero (Fowkes, 1964).

En este caso, resulta más conveniente estudiar la mojabilidad desde el punto de vista del

tiempo de absorción, sin embargo, muchos estudios avalan la interrelación de ambos

métodos, como muestran Leelamanie et al., (2008) y Letey et al., (1975).

El test WDPT (Waterdrop Penetration Time), ha sido considerado como el más

indicativo de las consecuencias hidrológicas de la repelencia al agua (Doerr, 1998) y

está directamente relacionado con la erosión, ya que la cantidad de superficie del suelo

que es arrastrada por escorrentía depende del tiempo requerido para la infiltración de las

gotas de lluvia (Doerr 1998; Wessel 1988).

62

Material y métodos

63

En este estudio, el citado test se llevó a cabo realizando ligeras modificaciones

respecto al método indicado por Letey et al. (1975) y DeBano (1975), estableciendo

como ti (tiempo inicial) el momento en el que la gota tiene contacto con la superficie y

como tf (tiempo final) el instante en el que la superficie del agregado pierde el brillo

adquirido por efecto de la lámina de agua formada. La iluminación fue constante y

uniforme en todo momento.

El procedimiento empleado fue adaptado del método empleado por Chenu et al.,

(2000), y es el que se indica a continuación:

1. Se seleccionaron los agregados inferiores a 4 mm. con un peso

comprendido entre 40 mg. y 70 mg., desechaando los agregados que

presentaron evidencias de contener elementos gruesos o que eran de peso

superior o inferior al rango escogido.

2. Mediante una micropipeta se dosificaron 0.01±0.005 ml de agua

desionizada en la superficie de cada agregado, controlando el tiempo que

tardaba en ser absorbida la gota, siendo el criterio escogido la pérdida de

brillo en la superficie del agregado. Para tiempos inferiores o iguales a 1

segundo se adoptó 1 segundo.

3.5.3 Curva característica de humedad

3.5.3.1 Toma de muestras

La muestra se tomó empleando el equipo Eijkelkamp, desechando los 2 cm

superficiales y escogiendo para su determinación las muestras a profundidad 2-5 cm y

5-8 cm. En este caso, una vez tomada la muestra, era necesario evitar su alteración, y

para ello se sellaron los cilindros con tapas plásticas circulares, ajustándolas mediante

gomas elásticas.

Figura 14. Detalle de selección de profundidades y de la conservación de la muestra

En total se tomaron 100 muestras, 20 de cada tratamiento.

0- 2 cm de profundidad Desechada

2- 5 cm de profundidad Curva de retención

5- 8 cm de profundidad Curva de retención

Material y métodos

3.5.3.2 Análisis en laboratorio

La curva característica de humedad se determinó mediante el procedimiento de

la curva de desorción, según el cual las muestras inalteradas de suelo son previamente

saturadas con agua destilada para después ser sometidas a potenciales matriciales

negativos en el siguiente orden:

- 0.25 > - 1 > - 3.3 > - 6.1 > - 10.2 > - 33 > - 100 > - 300 > - 1500 (kPa)

En función del potencial matricial, se emplearon dos métodos diferentes:

- Método de la Mesa de Tensión: potenciales de -0.25 kPa hasta -10 kPa

- Método de las Placas Richards: potenciales de -33 kPa hasta -1500 kPa.

Se empleó el modelo Eijkelkamp de mesa de tensión para los potenciales hasta -

10 kPa, y el dispositivo de las ollas de presión del método de las Placas Richards para

los potenciales superiores. Ambos se presentan en la Figura 15.

A

B C

Figura 15. Detalle de métodos empleados. A) Mesa de Tensión, B) Ollas de Presión y C) Placa

Richards

64

Material y métodos

El procedimiento seguido se describe a continuación:

1. Toma de muestras

2. Determinación en la Mesa de Tensión:

- Se pesaron los cilindros empleados en la toma de muestras, P1.

- Se colocaron y pesaron un filtro y una malla de tela en la base de

los cilindros, sujetos por una goma elástica para evitar pérdidas de

suelo durante el ensayo, (P2).

- Se colocaron las muestras en la cámara de arena (Figura 14A), a

presión atmosférica, y se saturaron por ascenso capilar, empleando

para ello agua desionizada y desgasificada.

Una vez saturadas, las muestras (i = 1, 2, 3, 4, 5) se sometieron a

succiones crecientes en el siguiente orden: -0.25 kPa, -1 kPa, -3.36

kPa, -6.12 kPa y -10.2 kPa. Donde i = 1, 2, 3, 4 y 5, corresponden

al peso de la humedad retenida por los capilares a cada uno de los

valores de presión.

- Tras alcanzar el equilibrio en cada punto de succión, (que se

detectó por una pérdida nula de agua), se pesó cada una de las

muestras, (P3i).

3. Determinación por el método de las Placas Richards:

- Se colocaron las muestras sobre las placas, (Figura 14C), dejando

que alcanzasen el estado de saturación mediante ascenso capilar

empleando agua desionizada y desgasificada.

- Una vez saturadas las muestras, las placas fueron introducidas en

las ollas de presión. Se empleó una olla para el rango de presiones

de -10 kPa a -300 kPa, pasando tras este proceso a otra olla de

mayor resistencia a la presión para poder alcanzar los -1500 kPa.

En ambos casos se conectó el capilar de la placa con la salida a

presión atmosférica de agua de la olla y se sometieron a presiones

crecientes en el siguiente orden: -10 kPa, -33 kPa, -100 kPa, -300

kPa y -1500 kPa.

- Una vez alcanzado el equilibrio (pérdida nula de agua) en cada uno

de los puntos de presión, se pesaron las muestras, (P4i).

65

Material y métodos

- El peso de suelo seco se obtuvo introduciendo cada una de las

muestras en estufa a 105 ºC hasta alcanzar peso constante, (P5i)

Una vez finalizado el ensayo, el contenido en humedad gravimétrica se

determinó mediante la aplicación del método gravimétrico (Reynolds, 1970):

Peso suelo en equilibrio a cada potencial: P3i,4i – ( P1+P2 ) (g) (Ecuación 12)

Humedad gravimétrica: 1005

5 ⋅−

i

iequilibriosuelo

PPPeso

(Ecuación 13) (g/g)

El contenido en humedad volumétrica se obtuvo del producto de la humedad

gravimétrica y la densidad aparente:

Humedad volumétrica: θgravimétrica · Densidad aparente (cm3/cm3) (Ecuación 14)

Se determinaron la porosidad total, la macroporosidad y la microporosidad (agua

a capacidad de campo) mediante la aplicación del siguiente procedimiento de cálculo:

Densidad aparente: osuelo

cilindro

PesoVolumen

sec

(g/cm3) (Ecuación 15)

Porosidad Total: ( )65.21 aparenteDensidad− (cm3/cm3) (Ecuación 16)

Macroporosidad: kPaTotalPorosidad avolumétric 33θ− (cm3/cm3) (Ecuación 17)

Microporosidad: kPaavolumétric 33θ (cm3/cm3) (Ecuación 18)

También se determinaron el agua útil y el agua residual mediante la aplicación

del siguiente procedimiento de cálculo:

Agua residual: θvolumétrica 1500 kPa (cm3/cm3) (Ecuación 19)

Agua útil: θvolumétrica 33 kPa - θvolumétrica 1500 kPa (cm3/cm3) (Ecuación 20)

66

Material y métodos

3.6 ANÁLISIS ESTADÍSTICO DE LOS DATOS

El estudio estadístico de los resultados se realizó empleando el programa

Statgraphics Plus 5.1 para Windows. Los resultados experimentales obtenidos se

analizaron mediante las correspondientes técnicas del Análisis de la Varianza

(ANOVA). Para determinar la existencia de diferencias significativas entre las medias

de los niveles establecidos se aplicó el Contraste Múltiple de Rango empleando el test

de Scheffé para el caso de grupos de muestras con heteroedasticidad y LSD para

muestras con homoedasticidad.

67

RESULTADOS

Resultados

4.1 DENSIDAD APARENTE

4.1.1 Influencia del tipo de compost y la dosis sobre la densidad aparente y la porosidad

La densidad aparente es una propiedad física del suelo que se ve afectada por la

adición de materia orgánica, que por lo general reduce su valor (Soane, 1975; Ekwue

and Stone, 1997). Sin embargo, en este ensayo la adición de composts de alperujo no ha

influido en el valor de la densidad aparente.

El suelo control presenta una densidad aparente media de 0.994 g/cm3, indicando

que no se encuentra compactado, ya que los suelos de textura franco limosa presentan

un rango típico de densidades entre 0.9 y 1.5 g/cm3 (Brady y Weil, 2008).

La adición de materia orgánica y las dosis empleadas (12 y 24 Mg/ha) no han

disminuido significativamente la densidad aparente del suelo (Figura 16).

aaa

0,0

0,5

1,0

1,5

C A A+H

Den

sidad

apa

rent

e (g

/cm3 )

aaa

0,0

0,5

1,0

1,5

D0 D1 D2

Den

sidad

apa

rent

e (g

/cm3 )

A) B)

Figura 16. Efecto sobre la densidad aparente de la aplicación de compost de alperujo y compost de alperujo más hidrolizado (A) y del incremento de la dosis de aplicación (B). (Valores medios de

toda la rotación)

Letras iguales indican que no existen diferencias significativas a P≤ 0.05 según el Contraste de Múltiple Rango

En relación con la densidad aparente, la porosidad total se mantiene en torno al

60%, lo cual indica que el suelo no está compactado. Con este valor de densidad tan

bajo no se refleja ningún efecto de la adición de compost sobre la porosidad (Figura 17).

68

Resultados

aaa

0%

20%

40%

60%

80%

100%

C A A+H

Poro

sidad

(cm

3 /cm

3 )

a a a

0%

20%

40%

60%

80%

100%

D0 D1 D2

Poro

sidad

(cm

3 /cm

3 )

A) B)

Figura 17. Efecto sobre la porosidad total de la aplicación de compost de alperujo y compost de alperujo más hidrolizado (A) y del incremento de la dosis de aplicación (B). (Valores medios de

toda la rotación)

Letras iguales indican que no existen diferencias significativas a P≤ 0.05 según el Contraste de Múltiple Rango

4.1.2 Efecto del cultivo sobre la densidad aparente en el tratamiento control

El presente estudio se ha realizado en macetas bajo condiciones de ensayo

controladas y por tanto uno de los factores principales a considerar es el desarrollo

radicular de las tres especies hortícolas empleadas: rábano (Raphanus sativus), lechuga

(Lactuca sativa var. Longifolia) y judía (Phaseolus vulgaris var. Vulgaris).

El rábano presenta una raíz napiforme, el sistema radicular de la lechuga es de

tipo pivotante, mientras que la judía tiene una raíz ramificada caracterizada por la

formación de nódulos derivados de la actividad de la flora microbiana formada por

bacterias gram-negativas del género rhizobium que están en simbiosis con el género

Phaseolus, y son capaces de fijar nitrógeno.

La comparación del efecto del cultivo sobre la densidad del suelo sin adición de

materia orgánica se muestra en la Figura 18. La judía es el cultivo que da lugar a una

menor densidad aparente, ya que es un 13% y un 7% inferior en comparación con el

cultivo de lechuga de primera y segunda rotación respectivamente. Y un 16% y un 9,5%

inferior para el cultivo de primera y segunda rotación de rábano respectivamente.

El efecto del sistema radicular axonomorfo de la judía, con gran cantidad de

raíces secundarias, reduce la densidad del suelo. Este efecto positivo se mantiene

durante la segunda rotación, ya que tanto tras el rábano como tras la lechuga, los valores

obtenidos son inferiores al año anterior.

69

Resultados

ababa

bb

0,0

0,5

1,0

1,5

Rábano Lechuga Judía Rábano LechugaD

ensi

dad

apar

ente

(g/c

m3 )

Figura 18. Influencia del cultivo sobre la densidad aparente del suelo en el tratamiento control

Letras iguales indican que no existen diferencias significativas a P≤ 0.05 según el Contraste de Múltiple Rango

4.1.3 Interacción del cultivo con los tratamientos sobre la densidad aparente

La Tabla 17 muestra como la evolución del grado de compactación del suelo

sigue una tendencia acorde a la estructura radicular de los cultivos empleados, sin que el

efecto de la adición de compost sea significativo.

Tabla 17. Efecto del cultivo y el tipo de compost sobre la densidad aparente y la porosidad total

.

Densidad aparente (g/cm3)

Porosidad total (%)

A. Cultivo Rábano 0,999 62,28 Lechuga 1,046 60,51

Judía 0,912 65,58 Rábano 1,021 61,45 Lechuga 0,990 62,66

P *** *** B. Tipo de compost

C 0,994 62,50 A 0,982 62,94

A+H 1,006 62,05 P ns ns

C. Interacción AxB * *

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

El ANOVA factorial realizado para los efectos cultivo y tipo de compost indica

que aunque no existan diferencias significativas en cuanto al tipo de compost si que

existe un efecto de interacción entre el tipo de compost y el cultivo.

No existe ningún tipo de efecto significativo de la interacción entre la dosis de

aplicación y el cultivo (Tabla 18)

70

Resultados

Tabla 18. Efecto del cultivo y la dosis de aplicación sobre la densidad aparente y la porosidad total

Densidad aparente (g/cm3)

Porosidad total

Cuando se analiza la evolución en el tiempo se observa que en el primer año de

la rotación, la adición de compost disminuye ligeramente la densidad aparente del suelo.

Sin embargo, esta tendencia no se repite en el segundo año (Figura 19).

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

Den

sidad

apa

rent

e (g

/cm3 )

Rábano Lechuga Judía Rábano Lechuga

C

A

A+H

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

Den

sidad

apa

rent

e (g

/cm3 )

Rábano Lechuga Judía Rábano Lechuga

D0

D1

D2

Figura 19. Evolución de la densidad aparente bajo la influencia de los cultivos en función del tipo

de compost (A) y la dosis de aplicación (B)

La aplicación de compost disminuye la densidad aparente del suelo respecto al

suelo control en los dos primeros cultivos de la rotación. En el cultivo de judía, la

densidad aparente se incrementa en el tratamiento de alperujo más hidrolizado y esa

tendencia se mantiene en el cultivo de rábano de la segunda rotación. En general la

dosis de aplicación más alta (24 Mg/ha) tiende a disminuir más la densidad que la dosis

más baja. Respecto a la influencia del cultivo, se observa que la judía es el cultivo que

presenta menor densidad aparente bajo todos los tratamientos.

A) B)

(%) A. Cul vo ti

Rábano 0,999 62,28 Lechuga 1,046 60,51

Judía 0,912 65,58 Rábano 1,021 61,45 Lechuga 0,990 62,66

P *** *** B. Dosis

D0 0,994 62,50 D1 0,997 62,62 D2 0,991 62,37 P ns ns

C. Interacción AxB ns ns

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

71

Resultados

4.2 ESTABILIDAD ESTRUCTURAL DE AGREGADOS

4.2.1 Influencia del tipo de compost y la dosis sobre la estabilidad estructural de agregados

El método de laboratorio empleado permite evaluar la resistencia a la dispersión

por efecto del humedecimiento de los agregados del suelo. La adición de materia

orgánica debería generar agregados más estables y dar como resultado un mayor

diámetro medio de agregados (DMA).

Puesto que los microagregados (inferiores a 250 µm) se han excluido de la

medición, el índice estudiado es el diámetro medio de macroagregados (DMMA)

obtenido tal y como se describe en la ecuación 7 del apartado de material y métodos.

Los cuatro rangos de tamaño estudiados (Figura 20) muestran comportamientos

diferentes. El porcentaje de agregados de 4 – 2 mm aumenta un 18,7% respecto al

control cuando se añade alperujo y un 30,6% cuando se añade el alperujo más

hidrolizado. Un incremento de la dosis también produce un incremento significativo en

el porcentaje de agregados superiores a 2 mm, que aumentan un 18,5% para la dosis 1

(12 Mg/ha) y un 30,8% para la dosis 2 (24 Mg/ha). Sin embargo los agregados de

menor diámetro no reflejan esta tendencia, tanto si analiza el efecto del tipo de compost

como la dosis del mismo.

a

abb

aa a

aa a

a a a

0

2,5

5

7,5

10

12,5

15

17,5

20

Porc

enta

je d

e ag

rega

dos (

%)

4 - 2 mm 2 - 1 mm 1 - 0,5 mm 0,5 - 0,25 mm

C

A

A+H

a

ab

b

a a a

aa a

a a a

0

2,5

5

7,5

10

12,5

15

17,5

20

Porc

enta

je d

e ag

rega

dos (

%)

4 - 2 mm 2 - 1 mm 1 - 0,5 mm 0,5 - 0,25 mm

D0

D1

D2

A) B)

Figura 20. Influencia del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre la agregación de los 4 rangos de tamaño estudiados

Letras iguales indican que no existen diferencias significativas a P≤ 0.05 según el contraste de múltiple rango

El diámetro medio de macroagregados en el suelo control es de 0.6 mm (Tabla

19) y aunque la adición de alperujo produce un incremento del diámetro medio de un

8% y el alperujo hidrolizado de un 13%, el análisis de la varianza indica que no existe

efecto significativo del tipo de compost empleado sobre el DMMA.

72

Resultados

73

Tabla 19. Efecto del tipo de compost sobre el diámetro medio de macroagregados (DMMA) de todas las muestras realizadas durante la rotación

Diámetro medio de macroagregados

(mm) Tipo de compost

C 0,600 A 0,649

A+H 0,676 P ns

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

Se observa un resultado similar en lo que respecta a la dosis empleada. La dosis

más baja de alperujo produce un incremento del 7% y la dosis más alta del 14%, sin

embargo no se trata de un efecto significativo sobre la formación de macroagregados

(Tabla 20).

Tabla 20. Efecto de la dosis de aplicación sobre el diámetro medio de macroagregados (DMMA) de todas las muestras realizadas durante la rotación

Diámetro medio de macroagregados

(mm) Dosis

D0 0,600 D1 0,642 D2 0,683 P ns

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

En la Figura 21 se puede observar claramente que existe una tendencia al

incremento del diámetro de los macroagregados con el aporte de materia orgánica. El

tipo de compost que más aumenta el diámetro de macroagregados es el alperujo

hidrolizado así como la dosis más alta de compost.

Figura 21. Evolución de la tendencia del efecto del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre el diámetro medio de macroagregados

Las barras superior e inferior indican el valor de la mínima diferencia significativa respecto al valor medio

Compost

DM

MA

(mm

)

0,55

0,59

0,63

0,67

0,71

0,75

0,79

11 12 13

C A A+H

Compost Dosis

DM

MA

(mm

)

0 1 20,55

0,58

0,61

0,64

0,67

0,7

0,73

0,76

A) B)

Resultados

4.2.2 Efecto del cultivo sobre la estabilidad de agregados en el suelo control

La formación de macroagregados se ve favorecida por factores como el

crecimiento radicular, el desarrollo de hifas y micorrizas y la actividad de la fauna y la

microfauna (Celik et al. 2004; De Gryze et al. 2006), que ayudan a compactar las

partículas de suelo mediante procesos mecánicos y bioquímicos. En este caso son los

procesos mecánicos los que han dado lugar a un mayor grado de generación de

agregados debido al bajo índice de degradación de la materia orgánica empleada.

La interacción de los sistemas radiculares con el suelo afecta a la formación de

agregados, de modo que un haz radicular más complejo y desarrollado, con mayor

número de raicillas, incrementará la formación de macroagregados.

Cuando se analiza el efecto del cultivo sobre el suelo control se observa que

existe una tendencia clara por la cual los cultivos con el sistema radicular más

desarrollado mejoran el nivel de agregados estables al agua. Los cultivos de lechuga y

judía durante el primer año de rotación incrementan el DMMA en un 25% y un 57%

respectivamente tomando como referencia el valor del diámetro medio de

macroagregados del rábano (Tabla 21).

Tabla 21. Efecto del cultivo sobre el diámetro medio de macroagregados (DMMA) para el tratamiento control

Diámetro medio de macroagregados

(mm) Cultivo Control

Rábano 0,507 Lechuga 0,638

Judía 0,799 Rábano 0,496 Lechuga 0,559

P ns P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

En la segunda rotación, tras el cultivo de la lechuga, el incremento del DMMA

es de un 13% respecto al rábano. Sin embargo el valor obtenido es inferior al de la

primera rotación, que fue de 0,638 mm.

74

Resultados

4.2.3 Interacción del cultivo con los tratamientos sobre la estabilidad estructural

Si se analiza la relación del cultivo con el tipo de compost y la dosis (Figura 22)

se observa que para el DMMA, los efectos del tipo de alperujo y la dosis son distintos

en función del cultivo, con un nivel de variabilidad superior durante la primera rotación.

A) B)

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

C A A+H C A A+H C A A+H C A A+H C A A+H

RÁBANO LECHUGA JUDÍA RÁBANO LECHUGA

Diá

met

ro m

edio

de

mac

roag

rega

dos (

mm

)

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

D0 D1 D2 D0 D1 D2 D0 D1 D2 D0 D1 D2 D0 D1 D2

RÁBANO LECHUGA JUDÍA RÁBANO LECHUGA

Diá

met

ro m

edio

de

mac

roag

rega

dos (

mm

)

Figura 22. Evolución del diámetro medio de macroagregados bajo la influencia de los cultivos en

función del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B)

Las letras indican el valor de contraste de múltiple rango. (Sin letra común difieren estadísticamente a P ≤ 0,05)

Los ANOVA realizados del cultivo y el tipo de compost (Tabla 22) y la dosis

empleada (Tabla 23) muestran un efecto significativo del cultivo tanto para el diámetro

medio de macroagregados como en el porcentaje de agregación en los distintos rangos

de tamaño estudiados.

Tabla 22. Efecto del cultivo y el tipo de compost sobre el diámetro medio de macroagregados y sobre los rangos de tamaño

DMMA (mm)

Rango 4-2 (%)

Rango 2-1 (%)

Rango 1-0,5 (%)

Rango 0,5-0,25 (%)

A. Cultivo Rábano 0,572 10,8 8,2 10,1 13,1 Lechuga 0,733 13,7 11,4 13,4 13,8

Judía 0,763 15,5 11,6 10,5 11,8 Rábano 0,502 9,9 6,8 7,8 11,9 Lechuga 0,638 12,2 10,3 10 11,4

P *** ** *** *** * B. Tipo de compost

C 0,600 10,7 9,9 11,2 12,6 A 0,649 12,7 9,7 10,1 12,6

A + H 0,676 13,9 9,4 9,7 12 P ns ns ns * ns

C. Interacción AxB ns ns ns ns ns

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

75

Resultados

Tanto en el DMMA como en los agregados de mayor tamaño se encuentra la

misma tendencia que en el suelo control. El valor del diámetro medio es mayor en el

cultivo de judía (0.733 mm), seguido de la lechuga (0.686 mm, promedio de las dos

rotaciones), y del rábano (0.537 mm, promedio de las dos rotaciones). También se da

una disminución del tamaño de agregados durante el segundo ciclo de cultivo. Esto

puede deberse a que los microorganismos del suelo han degradado gran parte de la

materia orgánica añadida al suelo, por lo que los cultivos, al no realizarse enmiendas

posteriores, no son capaces de alcanzar el nivel de desarrollo del primer año, lo que

supone un nivel de macroagregados inferior.

De media en cada cultivo se reduce el valor del DMMA del orden de un 12%

durante la segunda rotación, por tanto el efecto directo del compost disminuye de

manera considerable tras el primer año, sin que el efecto residual logre alcanzar los

valores iniciales.

El DMMA y los macroagregados comprendidos en los rangos de 4 – 2 mm se

incrementan ligeramente con el alperujo hidrolizado, aunque este efecto se pierde

cuando disminuye el rango de tamaño llegando los porcentajes a homogeneizarse para

los dos tratamientos y el control (Tabla 22).

La dosis de 24 Mg/ha incrementa el DMMA y los agregados entre 4 y 2 mm de

diámetro, repitiéndose el efecto visto para el tipo de compost, ya que según disminuye

el tamaño de agregados, las diferencias se suavizan (Tabla 23).

Tabla 23. Efecto del cultivo y la dosis de aplicación sobre el diámetro medio de macroagregados y sobre los rangos de tamaño

DMMA (mm)

Rango 4-2 (%)

Rango 2-1 (%)

Rango 1-0,5 (%)

Rango 0,5-0,25 (%)

A. Cultivo Rábano 0,572 10,8 8,2 10,1 13,1 Lechuga 0,733 13,7 11,4 13,4 13,8

Judía 0,763 15,5 11,6 10,5 11,8 Rábano 0,502 9,9 6,8 7,8 11,9 Lechuga 0,638 12,2 10,3 10 11,4

P *** ** *** *** * B. Dosis

D0 0,600 10,7 9,9 11,2 12,6 D1 0,642 12,6 9,4 10,1 12,5 D2 0,683 14 9,7 9,8 12,1 P ns * ns * ns

C. Interacción

AxB ns ns * ns ns

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

76

Resultados

En las Figura 23 y 24 se presenta la evolución temporal del DMMA para cada

cultivo en función del compost y la dosis.

En ambas se observa que la adición de compost incrementa el DMMA tanto para

el cultivo de rábano, como para el de lechuga. Sin embargo, el cultivo de judía no sigue

esta tendencia. El compost de alperujo da lugar a un valor menor del DMMA (Figura

23), mientras que para los restantes cultivos es el tratamiento control el que presenta

valores menores de diámetro medio. La dosis superior de compost (24 Mg/ha) también

da lugar a un menor valor del DMMA para el cultivo de la judía en contraposición con

los restantes cultivos (Figura 24). Esto hecho puede deberse a la presencia de cierto

efecto fitotóxico del compost de alperujo sobre la flora microbiana de la judía.

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

Diá

met

ro m

edio

de

mac

roag

rega

dos (

mm

)

Rábano Lechuga Judía Rábano Lechuga

C

A

A+H

Figura 23. Evolución del diámetro medio de macroagregados bajo la influencia de los cultivos en

función del tipo de compost

0,00

0,25

0,50

0,75

1,00

Diá

met

ro m

edio

de

mac

roag

rega

dos (

mm

)

Rábano Lechuga Judía Rábano Lechuga

D0

D1

D2

Figura 24. Evolución del diámetro medio de macroagregados bajo la influencia de los cultivos en

función de la dosis de aplicación

77

Resultados

En apoyo al efecto observado existen evidencias de que el alpechín (fracción

líquida del alperujo en la producción de tres fases) tiene efectos negativos en la flora

microbiana de los olivos, al limitar el desarrollo las micorrizas arbusculares (Mechri et

al., 2008).

4.3 CONDUCTIVIDAD HIDRÁULICA

4.3.1 Efecto del tipo de compost y la dosis de aplicación sobre la conductividad hidráulica

La conductividad hidráulica se presenta como un parámetro de elevada

variabilidad (Figura 25) coincidiendo con las observaciones de Ruiz et al., (2003), sin

que se hayan encontrado diferencias significativas entre los tratamientos empleados.

a

aa

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

C A A+H

Kh

(cm

/h)

aa

a

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

D0 D1 D2

Kh

(cm

/h)

A) B)

Figura 25. Influencia del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre la conductividad hidráulica. (Valores medios de toda la rotación)

Letras iguales indican que no existen diferencias significativas a P≤ 0.05 según el Contraste de Múltiple Rango

El compost de alperujo aumenta la conductividad hidráulica en un 4% y el de

alperujo más hidrolizado la reduce en un 4% respecto al control. En cuanto a la dosis, se

produce un incremento del 8% para la dosis baja respecto al control y una reducción del

4% para la dosis alta respecto al tratamiento control.

4.3.2 Efecto del cultivo sobre la conductividad hidráulica en el suelo control

Al igual que las otras propiedades físicas analizadas a largo de la rotación, se ha

estudiado el efecto del cultivo en el tratamiento control. Se observa que la mayor

conductividad hidráulica se da al inicio del ensayo y durante el cultivo de la judía

(Figura 26).

78

Resultados

b

a

b

aa

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Rábano Lechuga Judía Rábano Lechuga

Kh

(cm

/h)

Figura 26. Influencia del cultivo sobre la conductividad hidráulica en el tratamiento control

Letras iguales indican que no existen diferencias significativas a P≤ 0.05 según el Contraste de Múltiple Rango

En el caso del rábano, el elevado valor de la conductividad es debido a que el

suelo posee un menor grado de compactación al estar recién colocado en los

contenedores, lo cual incrementa la capacidad de movimiento del agua, favoreciendo su

flujo a través de la matriz del suelo. Durante la segunda rotación, este valor se reduce en

un 68% respecto al valor obtenido en el primer cultivo del rábano. La judía incrementa

la conductividad hidráulica alrededor de un 70% respecto a los restantes cultivos, sin

contar el rábano de la primera rotación.

4.3.3 Interacción del cultivo con los tratamientos sobre la conductividad hidráulica

El tipo de compost empleado no da lugar a diferencias significativas, aunque la

tendencia observada es que el compost de alperujo presenta una mayor conductividad

hidráulica.

Tabla 24. Efecto del culivo y el tipo de compost sobre la conductividad hidráulica

Conductividad hidráulica (cm/h) A. Cultivo

Rábano 1,620 Lechuga 0,507

Judía 2,441 Rábano 0,436 Lechuga 0,466

P *** B. Tipo de compost

C 1,095 A 1,135

A+H 1,052 P ns

C. Interacción AxB ns

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

79

Resultados

La dosis de aplicación presenta una tendencia clara al incremento de la

conductividad hidráulica al aumentar la adición de compost aunque no resulte

significativa. Con incrementos del 3% y del 8% respectivamente para la dosis baja y

alta.

Tabla 25. Efecto del cultivo y de la dosis de aplicación sobre la conductividad hidráulica

Conductividad hidráulica (cm/h)

A. Cultivo Rábano 1,602 Lechuga 0,507

Judía 2,441 Rábano 0,436 Lechuga 0,464

P *** B. Dosis

0 t/ha 1,052 12 t/ha 1,081 24 t/ha 1,138

P ns C. Interacción

AxB

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Cond

uctiv

idad

hid

rául

ica

(cm3 /h

)

Rábano Lechuga Judía Rábano Lechuga

C

A

A+H

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

Cond

uctiv

idad

hid

rául

ica

(cm3 /h

)

Rábano Lechuga Judía Rábano Lechuga

D0

D1

D2

ns P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

A) B)

Figura 27. Influencia del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre la conductividad hidráulica

La Figura 27 presenta la evolución de la conductividad en función del tipo de

compost y la dosis para los cultivos estudiados.

No se observa una tendencia clara. En el caso del rábano de la primera rotación

es destacable la menor conductividad hidráulica obtenida con el compost de alperujo

más el hidrolizado, efecto que no se repite en ninguno de los otros cultivos. Este hecho

puede deberse a que durante el primer cultivo se produjo una inmovilización del

80

Resultados

nitrógeno, tal y como indica Cristóbal (2007), y por tanto, la menor disponibilidad de

nitrógeno supuso un menor desarrollo del sistema radicular del rábano.

Resulta destacable el incremento de la conductividad hidráulica tras el cultivo de

la judía. Tanto el compost de alperujo como el compost de alperujo más el hidrolizado

dan lugar a una mayor conductividad respecto al tratamiento control, del orden de un

30% y un 40% respectivamente. Del mismo modo ocurre con la dosis, ya que el

aumento de la dosificación produce un aumento de la conductividad hidráulica.

Si se comparan los valores obtenidos con los que han sido establecidos por el

“National Soil Survey Handbook” (Tabla 27) vemos que la conductividad se puede

considerar de lenta a moderada, propia de suelos franco-limosos (Antolín, 1998) por lo

que resulta interesante cualquier incremento que se puede lograr, ya que al aumentar la

velocidad de infiltración de agua en el suelo, se reducen los efectos de los procesos

erosivos hídricos.

Tabla 27. Índices de permeabilidad en función de la conductividad hidráulica saturada

Clase Conductividad hidráulica saturada (cm/h)

Extremadamente lenta < 0,0036 Muy lenta 0,036

Lenta 0,36 Moderada 3,6

Rápida 36 Muy rápida > 36

Fuente: National Soil Survey Handbook (2003)

4.4 MOJABILIDAD

4.4.1 Efecto del tipo de compost y la dosis de aplicación sobre la hidrofobia del suelo

Las pruebas de mojabilidad realizadas por Cristóbal (2007) sobre los composts,

muestran que esta materia orgánica presenta un comportamiento hidrofóbico, aunque en

ese estudio previo no se incluyó la influencia del suelo.

En el presente ensayo de mojabilidad se ha empleado el suelo muestreado

previamente para el estudio de la estabilidad estructural del primer cultivo de rábano.

Los tiempos de absorción han oscilado entre un valor medio mínimo de 7,55

segundos para la dosis menor de compost alperujo y un valor medio máximo de 16,65

segundos para la dosis mayor de compost de alperujo hidrolizado.

81

Resultados

82

b

aa

0

10

20

30

40

C A A+H

Compost

Tiem

po (s

)

b

aa

0

10

20

30

40

D0 D1 D2

Dosis

Tiem

po (s

)

Figura 28. Efecto del tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) sobre el tiempo medio de

absorción de la gota de agua

Las barras verticales indican el valor de la desviación estándar y las letras, el valor de contraste de múltiple rango. (Sin letra común difieren estadísticamente a P ≤ 0,05)

La Figura 28 muestra que el tratamiento de compost de alperujo presenta un

tiempo menor de absorción respecto al tratamiento de compost de alperujo más el

hidrolizado y prácticamente igual al tratamiento control. También se observa que al

incrementar la dosis, se incrementa el tiempo necesario por los agregados para absorber

la totalidad de la gota de agua.

El análisis factorial del efecto del tipo de compost y la dosis (Tabla 27) muestra

que ambos factores influyen de manera significativa.

Tabla 27. Interacción del tipo de compost y la dosis de aplicación sobre el tiempo de absorción de la gota de agua

Tiempo de absorción (s)

A. Tipo de compost Alperujo 10,47

Alperujo + Hidrolizado 16,17 P ***

B. Dosis de compost 12 t/ha 11,62 24 t/ha 15,02

P ** C. Interacción

AxB * P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

Tanto el tipo de compost empleado como la dosis aumentan significativamente

el tiempo necesario para la absorción de la gota de agua. El compost de alperujo con el

hidrolizado aumenta un 54% el tiempo necesario y la dosis más elevada supone un

incremento del 43%.

A B

Resultados

La interacción entre ambos factores (Figura 29) resulta significativa. El compost

de alperujo con el hidrolizado aumenta la hidrofobia independientemente de la dosis,

mientras que el compost de alperujo solamente la aumenta con la dosis alta.

Compost

Tiem

po

DosisAN

5

8

11

14

17

20

A A+H

Dosis A B

Figura 29. Efecto de la interacción del tipo de compost y la dosis de aplicación sobre el nivel de mojabilidad del suelo.

Las barras superior e inferior indican el valor de la mínima diferencia significativa respecto al valor medio

Si se comparan los valores de hidrofobia presentados con los que han sido

publicados por De Bano (1981) (Tabla 28), se observa que estamos trabajando con

valores de repelencia débiles, y que por tanto el efecto de la adición de los composts de

alperujo no será significativo en la absorción de agua por los agregados del suelo.

Tabla 28. Clases de hidrofobia en función del tiempo de absorción. Test de la gota (WDPT)

A. Clases de repelencia Tiempo de absorción (s)

Ausente < 5 Débil 5 – 60

60 – 300 Moderada 300 – 600 600 – 3600 Extrema > 3600

Fuente: DeBano (1981)

4.4.2 Influencia del peso de los agregados en el tiempo de absorción

Con el objeto de estudiar el efecto que el peso tiene en el tiempo necesario para

la absorción de la gota de agua, los agregados se han dividido en 7 grupos, que van

desde aquellos con un peso inferior a 40 mg hasta lo que superan los 65 mg., en

intervalos que se incrementan en 5 mg de peso (Tabla 29).

83

Resultados

84

Tabla 29. Grupos de agregados establecidos en función del peso.

Entre estos siete grupos únicamente se presentan diferencias significativas al

comparar los valores extremos de peso, clase A y G, ya que entre los 41 mg y los 65

mg, todos presentan un tiempo de absorción semejante. Se observa (Figura 29) una

tendencia a la reducción del tiempo cuando se incrementa el peso de los agregados. Esto

puede ser debido a que la superficie de contacto con la gota es mayor y por tanto el

agregado tarda menos tiempo en absorber la totalidad del agua.

Clase

Tiem

po

A B C D E F G0

5

10

15

20

25

30

Figura 29. Influencia del peso de los agregados en el tiempo de absorción de la gota

El solape de los intervalos indica la mínima diferencia significativa (Scheffe)

Cuando se realiza el análisis en función del compost empleado y de la dosis se

observa una tendencia general de disminución del tiempo de absorción al incrementar el

peso medio de los agregados, junto con una elevada variabilidad para todos los

tratamientos (Figura 30 y Figura 31).

Grupo Intervalo de peso (mg)

A < 40 B 41 – 45 C 46 – 50 D 51 – 55 E 56 – 60 F 61 – 65 G > 65

Resultados

a

abab

abab

ab

b

a

a

aaaa

a

a

aaa

aa

a

0

10

20

30

40

50

60

A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G

Control Alperujo Alperujo Hidrolizado

Tiem

po (s

)

Figura 30. Influencia del tipo de compost en el tiempo de absorción de la gota en función del peso

medio de agregado

Las barras verticales indican el valor de la desviación estándar y las letras, el valor de contraste de múltiple rango. (Sin letra común difieren estadísticamente a P ≤ 0,05)

a

abab

ab

c

ab

b

aa

aa

aaa

a

aaa

aa

a

0

10

20

30

40

50

60

A B C D E F G A B C D E F G A B C D E F G

Dosis 0 Dosis 1 Dosis 2

Tiem

po (s

)

Figura 31. Influencia del la dosis de aplicación en el tiempo de absorción de la gota en función del

peso medio de agregado.

Las barras verticales indican el valor de la desviación estándar y las letras, el valor de contraste de múltiple rango. (Sin letra común difieren estadísticamente a P ≤ 0,05)

Dada la relevancia que tiene el peso de los agregados en el tiempo de absorción

de la gota, se ha comparado el peso medio de los agregados de cada tratamiento (Figura

32). La distribución de agregados es homogénea en todos los tratamientos, y por tanto,

las diferencias en la repelencia al agua no deben atribuirse a diferencias en el peso

medio.

Mediante este estudio se ha determinado la importancia de trabajar con

agregados cuyo peso se encuentre entre los 40 mg. y los 65 mg en los estudios de

repelencia al agua.

85

Resultados

0

10

20

30

40

50

60

70

D0 D1 D2 D1 D2

CONTROL ALPERUJO ALPERUJO + HIDROLIZADO

Peso

(mg)

Figura 32. Peso medio de los agregados en cada tratamiento.

Las barras verticales indican el valor de la desviación estándar y las letras, el valor de contraste de múltiple rango. (Sin letra común difieren estadísticamente a P ≤ 0,05)

4.5 CURVA DE RETENCIÓN DE LA HUMEDAD

4.5.1 Efecto del tipo de compost y la dosis sobre la curva de retención

Las curvas de retención de la humedad se han determinado al finalizar el primer

año de la rotación. Indican unas diferencias poco notables entre los tratamientos

estudiados, con una capacidad de retención de humedad a potenciales de -0.25 kPa en

torno a los 0.45 cm3/cm3 y una diferencia en el contenido de humedad en torno al 4%

para los tipos de compost y en torno al 3% para la dosis de aplicación (Tabla 30).

Tabla 30. Efecto del tipo de compost, la dosis y la profundidad sobre la curva de retención de la humedad

Humedad Gravimétrica (g/g)

Potencial -0,25 kPa -0,98 kPa -3,25 kPa -6,5 kPa -10 kPa -33 kPa -100 kPa -300 kPa -1500 kPa

A. Compost A 0,435 0,403 0,334 0,293 0,279 0,218 0,181 0,159 0,126

A+H 0,429 0,397 0,333 0,296 0,274 0,218 0,177 0,154 0,086 P ns ns ns ns ns ns ns ns ns

B. Dosis D1 0,427 0,396 0,331 0,292 0,274 0,217 0,177 0,155 0,115 D2 0,437 0,404 0,336 0,297 0,279 0,220 0,182 0,158 0,097 P ns ns ns ns ns ns ns ns ns

C. Profundidad 2-5 cm 0,442 0,411 0,343 0,300 0,280 0,219 0,180 0,158 0,110 5-8 cm 0,422 0,388 0,325 0,289 0,273 0,218 0,179 0,155 0,102

P ** *** ** ns ns ns ns ns ns D. Interacción

AxB * * ** * ns ns ns ns ns AxC ns ns ns ns ns ns ns ns ns BxC ns ns ns ns ns ns ns ns ns

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

86

Resultados

La profundidad presenta un efecto significativo sobre la retención de humedad a

potenciales próximos a saturación, pero este efecto desaparece a potenciales más

negativos.

La figura 33 muestra diferencias en la retención de humedad que se manifiestan

principalmente en los potenciales más altos, con mayores valores de humedad para el

compost de alperujo y la dosis superior.

B A

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

-0.25 kPa -0.98 kPa -3.25 kPa -6.5 kPa -10 kPa -33 kPa -100 kPa -300 kPa -1500 kPa

h (kPa)

Hum

edad

Gra

vim

étric

a (c

m3 /cm

3 )

C

A

A+H

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

-0.25 kPa -0.98 kPa -3.25 kPa -6.5 kPa -10 kPa -33 kPa -100 kPa -300 kPa -1500 kPa

h (kPa)

Hum

edad

Gra

vim

étric

a (c

m3 /cm

3 )

D0

D1

D2

Figura 33. Evolución de la curva de retención de la humedad en función del tipo de compost (A) y

la dosis de aplicación (B) para la profundidad de 2- 5 cm.

Sin embargo, en la capa inferior de suelo (Figura 34) los resultados obtenidos

para la retención de humedad son homogéneos para todos los valores de succión.

A B

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

-0.25 kPa -0.98 kPa -3.25 kPa -6.5 kPa -10 kPa -33 kPa -100 kPa -300 kPa -1500 kPa

h (kPa)

Hum

edad

Gra

vim

étric

a (c

m3 /cm

3 )

C

A

A+H

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

-0.25 kPa -0.98 kPa -3.25 kPa -6.5 kPa -10 kPa -33 kPa -100 kPa -300 kPa -1500 kPa

h (kPa)

Hum

edad

Gra

vim

étric

a (c

m3 /cm

3 )

D0

D1

D2

Figura 34. Evolución de la curva de retención de la humedad en función del tipo de compost (A) y

la dosis de aplicación (B) para la profundidad de 5 - 8 cm.

4.5.2 Efecto de los tratamientos y la profundidad sobre la porosidad total, la macroporosidad y la microporosidad

El compost de alperujo aumenta de manera significativa la porosidad total y la

macroporosidad, sin embargo, no afecta la microporosidad (Tabla 31).

87

Resultados

Los suelos a los que se les ha añadido el compost de alperujo respecto a los que

se les ha añadido el compost alperujo más hidrolizado presentan mayor porosidad total

y mayor porcentaje de macroporos. La porosidad total aumenta en torno al 4% y la

macroporosidad en torno al 5%, mientras que la microporosidad no cambia

significativamente. Por otro lado, el incremento de la dosis no afecta de forma

significativa.

La profundidad también muestra diferencias significativas. Las muestras

tomadas entre los 2 cm. y los 5 cm. presentan una porosidad total un 2% superior y una

macroporosidad un 6,5% superior respecto a las muestras tomadas entre los 5 cm. y los

8 cm. Por otro lado, la microporosidad es un 6% superior en las muestras tomadas a

mayor profundidad, aunque el efecto no resulta significativo.

Tabla 31. Efecto del tipo de compost, la dosis de aplicación y la profundidad sobre la porosidad total, la macroporosidad y la microporosidad.

Porosidad total Macroporosidad Microporosidad

A mayor profundidad, si no existe encostramiento superficial, debe observarse

una menor porosidad. Por este motivo la porosidad total y la macroporosidad

disminuyen ligeramente para todos los tratamientos en la profundidad de 5-8 cm y a su

vez se incrementa la microporosidad.

4.5.3 Efecto de los tratamientos y la profundidad sobre la disponibilidad del agua

La adición de compost incrementa ligeramente el contenido en agua del suelo a

capacidad de campo respecto al tratamiento control. En la profundidad de 2 cm. a 5 cm.

es el compost de alperujo el que incrementa un 3% el agua a capacidad de campo,

(cm3/ cm3) (cm3/cm3) (cm3/cm3) A. Compost

A 0.652 0.460 0.192 A+H 0.635 0.436 0.199

P * * ns B. Dosis

D1 0.644 0.453 0.191 D2 0.642 0.442 0.199 P ns ns ns

C. Profundidad 2-5 cm 0.652 0.462 0.190 5-8 cm 0.634 0.433 0.201

P ** ** ns D. Interacción

AxB * ns ns AxC ns ns ns BxC ns ns ns

P: nivel de significación. ns,*, ** y *** indican diferencias no significativas o estadísticamente significativas a P≤0.05, P≤0.01 y P≤0.001, respectivamente

88

Resultados

89

mientras que a mayor profundidad es el compost de alperujo más hidrolizado el que

incrementa un 5% la capacidad de almacenamiento de agua respecto al tratamiento

control (Figura 35A).

La humedad residual es aquella que se encuentra en los poros que no están

interconectados o adsorbida fuertemente en la superficie de las arcillas y que no es

fácilmente extraíble por las raíces de las plantas. La adición de compost incrementa el

agua menos disponible, con un aumento del 6% y el 5% para el compost de alperujo y

alperujo más hidrolizado respectivamente.

Y el agua útil, aquella fácilmente disponible paras las plantas, se incrementa un

5% con el compost de alperujo más hidrolizado en la profundidad de 5cm. a 8 cm.

respecto al tratamiento control mientras que a menor profundidad el compost de

alperujo incrementa el agua disponible un 3%.

0,0

0,1

0,2

0,3

2 - 5 cm 5 - 8 cm

C

A

A+H

0,0

0,1

0,2

0,3

2 - 5 cm 5 - 8 cm

C

A

A+H

0,0

0,1

0,2

0,3

2 - 5 cm 5 - 8 cm

C

A

A+H

Figura 35. Influencia de los tipos de compost sobre el agua a capacidad de campo (A), la humedad

residual (B) y el agua útil (C) para las profundidades 2-5 cm y 5-8 cm.

Al incrementar las dosis de los composts aumenta ligeramente el agua retenida a

capacidad de campo respecto del tratamiento control, principalmente en el compost de

alperujo más hidrolizado que supone un incremento del 7% a menor profundidad. La

humedad residual se ve incrementada tanto con la dosis baja como con la dosis alta

respecto al tratamiento control, sin que se observen diferencias significativas. La dosis

mayor aumenta el agua útil para el tratamiento con alperujo más hidrolizado respecto al

A B

C

Resultados

tratamiento control un 7% en la profundidad de 2 cm. a 5 cm. y un 14% en la

profundidad de 5cm. a 8 cm.

0,0

0,1

0,2

0,3

2 - 5 cm 5 - 8 cm

D0

D1

D2

0,0

0,1

0,2

0,3

2 - 5 cm 5 - 8 cm

D0

D1

D2

0,0

0,1

0,2

0,3

2 - 5 cm 5 - 8 cm

D0

D1

D2

Figura 36. Influencia de la dosis de aplicación sobre el agua a capacidad de campo (A), la humedad

residual (B) y el agua útil (C) para las profundidades 2-5 cm y 5-8 cm.

El volumen de espacio poroso y la distribución del tamaño de los poros son los

rasgos fundamentales que explican la capacidad hídrica de retención de un suelo

(Courtney y Trudgill, 1984), ya que existe una relación causa-efecto entre la

organización del espacio poroso y los valores de humedad del suelo (Ingelmo y

Cuadrado, 1986).

Por este motivo se ha estudiado el agua almacenada en el espacio poroso en

función del diámetro de poro, y se observa que no existen diferencias significativas en

el agua almacenada en función del tipo de compost y de la dosis para ningún tamaño de

poro (Figura 37 y 38).

90

Resultados

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

>1200 µm 1200 µm -300 µm

300 µm -100 µm

100 µm -50 µm

50 µm - 30µm

30 µm - 9µm

9 µm - 3µm

3 µm - 1µm

Hum

edad

Alm

acen

ada

(cm

3 /cm

3 )CAA+H

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

>1200 µm 1200 µm -300 µm

300 µm -100 µm

100 µm -50 µm

50 µm - 30µm

30 µm - 9µm

9 µm - 3µm

3 µm - 1µm

Hum

edad

Alm

acen

ada

(cm

3 /cm

3 )

D0D1D2

A) B)

Figura 37. Humedad almacenada en función del tamaño de poro según el tipo de compost (A) y la dosis de aplicación (B) para la profundidad 2 - 5 cm.

A) B)

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

>1200 µm 1200 µm -300 µm

300 µm -100 µm

100 µm -50 µm

50 µm - 30µm

30 µm - 9µm

9 µm - 3µm

3 µm - 1µm

Hum

edad

Alm

acen

ada

(cm

3 /cm

3 )

CAA+H

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

>1200 µm 1200 µm -300 µm

300 µm -100 µm

100 µm -50 µm

50 µm - 30µm

30 µm - 9µm

9 µm - 3µm

3 µm - 1µm

Hum

edad

Alm

acen

ada

(cm

3 /cm

3 )D0D1D2

Figura 38. Humedad almacenada en función del tamaño de poro según el tipo de compost (A) y la

dosis de aplicación (B) para la profundidad 5 - 8 cm.

91

DISCUSIÓN

Discusión

La superficie del suelo es la zona más dinámica y que sufre mayor cantidad de

cambios con el paso del tiempo. Está expuesta no sólo a los efectos de los procesos

erosivos naturales, sino también a los métodos llevados a cabo por el hombre para

adaptar el estado del suelo a sus necesidades.

De entre las propiedades químicas, físicas y biológicas que caracterizan un

suelo, en este ensayo se ha tratado de obtener una mejora de las propiedades físicas a

través de una única enmienda de compost de alperujo, subproducto de la agroindustria

del olivar, que posee una elevada carga orgánica.

Tras la aplicación a dos niveles de dosificación, 12 y 24 Mg/ha de los composts

A y A+H, (alperujo y alperujo más un compuesto hidrolizado proteico

respectivamente), se han estudiado los efectos sobre las siguientes propiedades:

densidad aparente, estabilidad estructural, conductividad hidráulica, mojabilidad y curva

de retención, todas ellas relacionadas con la susceptibilidad del suelo a sufrir las

consecuencias de los procesos erosivos.

La adición de materia orgánica suele conllevar una reducción de la densidad

aparente (Tester, 1999), especialmente cuando se trata de suelos con cierto grado de

compactación. En este ensayo, tras la aplicación de las enmiendas orgánicas, el efecto

sobre la densidad aparente no ha sido significativo ya que el valor del suelo control de

0,9 g/cm3 no se ha reducido en los suelos tratados. Es necesario tener en cuenta que la

densidad aparente de un suelo franco limoso se encuentra entre 0,9 y 1,5 g/cm3 según

Brady y Weil (2008), lo que dificulta reducir de manera significativa nuestro valor de

partida.

Las dosis empleadas han sido mucho menores a las utilizadas en otros trabajos,

como Lozano-García et al., (2011) que alcanzaron una disminución de la densidad

aparente de un 5% tras un período de cultivo de 3 años en una parcela de olivos, con

una aplicación de alperujo de 270 Mg/ha, lo que supone una dosis 10 veces superior a la

dosis máxima empleada en este ensayo.

Por otro lado, la rotación de cultivos ha permitido observar la capacidad del

sistema radicular de las plantas para modificar la densidad aparente del suelo. Tras el

cultivo de judía se ha alcanzado una reducción de esta propiedad entre el 7% y el 16%

respecto a los restantes cultivos en el tratamiento control. Este efecto positivo de la

judía se ha observado también en la estabilidad estructural de agregados y en la

conductividad hidráulica.

92

Discusión

Los resultados del ensayo de la estabilidad estructural muestran que no ha

existido efecto significativo sobre el diámetro medio de macroagregados tras la adición

de los composts. Este resultado coincide con el obtenido por López-Piñeiro et al.,

(2007), que para una dosis de alperujo de 20 Mg/ha no obtuvieron diferencias

significativas respecto al tratamiento control, en cambio sí lograron una mejora cercana

al 26% con la aplicación de la dosis de 40 Mg/ha. Otros autores, (Sun et al., 1995), tras

realizar enmiendas orgánicas (principalmente estiércoles) hallaron mejoras leves en la

estabilidad de agregados, pero que se mantuvieron en el tiempo.

Los cultivos han ejercido un efecto significativo sobre la estabilidad estructural.

La lechuga ha incrementado el índice de macroagregación respecto del cultivo del

rábano, y el cultivo de la judía ha dado lugar a una mayor cantidad de agregados de

rango 4 - 2 mm a pesar del efecto negativo hallado con las dosis más altas. El alperujo

ha influído pero no de manera considerable en la actividad microbiana que tiene lugar

en el sistema radicular de este cultivo, que contribuye no sólo a la formación de

agregados sino sobretodo a su estabilidad, tal y como indican Morel et al. (1991),

Abbott et al., (1992) y Ortas (2002).

Sin embargo, en la segunda rotación tras el cultivo de rábano se ha observado

una disminución de la estabilidad de los agregados, que aún manteniendo un valor más

elevado que en el cultivo anterior, ha acusado la falta de materia orgánica, coincidiendo

con los resultados aportados por Albiach et al., (2001), que en su último año de ensayo

obtuvieron menores valores de estabilidad de agregados debido a la falta de materia

orgánica por el elevado ratio de descomposición durante los primeros años.

Los resultados obtenidos muestran el carácter dinámino de los efectos de la

aplicación de materia orgánica. Para obtener resultados más significativos convendría

incrementar el tiempo de estudio así como las dosis de aplicación de materia orgánica.

En este trabajo no se han obtenido resultados concluyentes, ya que se ha realizado una

única aplicación para una rotación de cultivos de dos años y la agregación es un proceso

dilatado en el tiempo que por lo general es difícil de modificar. Más aún si se tiene en

cuenta que se ha empleado una materia orgánica que presenta bajos índices de

degradación debido en gran parte a su elevado contenido en lignina, celulosa y

hemicelulosa (Ordóñez et al., 1999; Albuquerque et al., 2004) y por tanto, la falta de

compuestos orgánicos fácilmente biodegradables reduce el efecto aglomerante de los

exudados microbianos (De Gryze et al., 2006).

93

Discusión

En nuestro trabajo, este efecto aglomerante se debe en mayor medida al

desarrollo del sistema radicular de los cultivos que afecta principalmente a los

agregados de mayor tamaño. Esto coincide con los resultados obtenidos por Lozano-

García et al. (2011), que observaron un incremento de la macroporosidad y una

reducción de la microporosidad tras la aplicación del alperujo.

Debido al contenido en sustancias hidrófobas de la materia orgánica empleada,

se ha estudiado la mojabilidad para poder determinar si se da un aumento de la

repelencia al agua del suelo tras la aplicación de alperujo y alperujo más hidrolizado.

Este ensayo ha resultado en una mayor hidrofobia del alperujo con el hidrolizado,

debida probablemente a que el compuesto añadido en el proceso de compostaje es de

naturaleza grasa, y por tanto, incrementa la repelencia al agua de los agregados del suelo

ya de por si elevada por la naturaleza hidrófoba del alperujo, coincidiendo con los

resultados aportados por Lozano-García et al., (2011).

El tamaño de los agregados resulta significativo para el tiempo de absorción de

la gota, siendo superior en los agregados de menor peso. Estos resultados concuerdan

con Goebel, et al., (2004), que encontraron una mayor repelencia al agua en los

agregados de menor tamaño debido a una acumulación de compuestos hidrofóbicos en

su superficie. Este efecto es más notable en los agregados de menor tamaño debido a la

menor superficie en relación al volumen total. Es necesario, por tanto, emplear

agregados que se encuentren entre los 40 mg y los 60 mg de peso, ya que resultan más

representativos en relación con la cantidad de agua empleada. De este modo se reduce la

variabilidad aportada por el factor peso, incrementando la fiabilidad del análisis.

No se han encontrado diferencias significativas en la curva de retención de la

humedad de los suelos enmendados con compost. Sin embargo, para potenciales

matriciales altos la capa superior del suelo presenta una mayor cantidad de agua

almacenada lo que coincide con el mayor valor de macroporosidad del suelo en la capa

superficial (2 – 5 cm). Diversos autores (Bloemen, 1980; Buttle y House, 1997; Rawls

et al., 2003) señalan la importancia del contenido de materia orgánica en la capacidad

de retención, principalmente a rangos de potencial mátrico altos, ya que aumenta la

retención de agua donde la acción de las propiedades texturales no es tan activa (Rubio

y Llorens, 2003).

No obstante, Abu-Zreig y Al-Widyan (2003) y Lozano-García et al., (2011)

obtuvieron resultados que contradicen esta opinión, ya que el incremento en la retención

de agua tras la aplicación de alperujo se dio a potenciales inferiores a -300 kPa, y en el

94

Discusión

punto de marchitamiento (-1500 kPa), aunque es necesario destacar que las dosis

empleadas por Lozano-García et al., (2011) de 236 y 270 Mg/ha no alcanzaron más que

una mejora del 3% en la capacidad de retención de agua, por lo tanto es de suponer que

es necesario un incremento de la dosis de materia orgánica aportada al suelo para

mejorar los resultados observados en este ensayo.

Una propiedad fundamental que determina la erosionabilidad del suelo es la

conductividad hidráulica. A pesar del aumento de la hidrofobia debido a la aplicación

del compost de alperujo, los resultados han mostrado un incremento leve de la

conductividad. El rango de valores habituales está entre 0.45 cm/h y 2 cm/h para un

suelo de textura franco limosa (Robbins, 1977; Azooz y Arshad, 1996; Leij et al.,

(1996), y los valores obtenidos han sido de 1,09 cm/h para el tratamiento control y de

1.14 cm/h y 1.05 cm/h para el tratamiento con compost de alperujo y compost de

alperujo más hidrolizado respectivamente. Por tanto podemos decir que este suelo tiene

un conductividad hidráulica acorde a su textura y que incluso para el tratamiento control

el estado del suelo era adecuado, lo que dificulta la obtención de resultados más

significativos ya que como se ha visto hasta ahora en las restantes propiedades

estudiadas, el efecto de la materia orgánica empleada no es suficiente debido a que se

han utilizado dosis bajas, que son las recomendadas para la aplicación agronómica.

El tipo de cultivo influye considerablemente en esta propiedad, ya que la judía

da un valor de conductividad hidráulica de 1.97 cm/h para el tratamiento control, lo que

incrementa en torno a un 70% los valores de conductividad de los restantes cultivos.

Esto se debe a su sistema radicular, que mejora la estructura del suelo de manera más

efectiva gracias al elevado grado de desarrollo de raíces, junto con el efecto positivo de

la simbiosis con Rhizobium. El mayor índice de agregación y la menor densidad

aparente producen un mayor porcentaje de macroporos que incrementan la

conductividad hidráulica. Estos resultados coinciden con los presentados por otros

autores (Aoki y Sereno, (2005); Agassi et al., (1985)) que encontraron mayores valores

de conductividad hidráulica saturada con mayor nivel de materia orgánica, así como

mayor índice de agregación y menor densidad aparente.

El aumento de la conductividad hidráulica y por tanto el incremento del índice

de infiltración del agua en el suelo supone una menor susceptibilidad a los procesos

erosivos de arrastre (Spaans et al., 1998). Por lo tanto la mejora aportada por la adición

de materia orgánica, aunque leve, reduce las posibilidades de que tengan lugar estos

procesos, especialmente cuando la cubierta vegetal está formada por especies con

95

Discusión

sistemas radiculares vigorosos que presentan muchos haces, como es el caso de la judía,

ya que potencian los efectos beneficiosos de la materia orgánica.

96

CONCLUSIONES

Conclusiones

La aplicación de los dos tipos de composts de alperujo ha tenido efectos

positivos sobre las propiedades físicas del suelo. Sin embargo, los resultados obtenidos

no han sido estadísticamente significativos debido a que las dosificaciones empleadas,

que son las recomendadas a nivel agrícola, han sido insuficientes.

La densidad aparente no se ha visto influenciada por la adición de compost ya

que el valor propio del suelo era óptimo. No obstante, se ha observado un efecto del

cultivo y su sistema radicular sobre la densidad aparente, ya que el cultivo de Phaseolus

vulgaris var. Vulgaris (judía), que posee un haz de raíces más desarrollado ha

disminuido significativamente la densidad, tanto en el suelo control como en los suelos

con adición de compost.

Los resultados de la estabilidad de agregados no han sido significativos, pero se

ha producido un incremento del diámetro medio de macroagregados estables en agua,

así como de los agregados de mayor tamaño, especialmente en la dosis más elevada.

Este hecho resulta muy beneficioso para suelos con predominancia de elementos finos,

como es el franco-limoso.

El diámetro medio de macroagregados del suelo después del cultivo de judía ha

sido menor con la dosis más alta respecto al tratamiento control, hecho que indica un

cierto efecto negativo de las dosis altas. Parece indicar que los compost de alperujo han

producido cierto efecto perjudicial sobre las bacterias que están en simbiosis con el

género Phaseolus. Es importante cuando se vaya a incorporar este tipo de materia

orgánica a un suelo, determinar si existe interacción de los compuestos con la actividad

de la flora microbiana.

La conductividad hidráulica del suelo también se ha visto influida por el tipo de

cultivo y su sistema radicular, revelándose el cultivo de la judía como mejorante de las

propiedades físicas del suelo. Sin embargo, no se han llegado a observar resultados

significativos en relación al tipo de compost o la dosis de aplicación.

La repelencia del suelo al agua ha aumentado en el cultivo posterior a la

aplicación de la enmienda orgánica, especialmente en el tratamiento con el compost de

97

Conclusiones

98

alperujo más el hidrolizado proteico y la dosis más alta. No obstante, la hidrofobia

resultante permanece en un rango de valores débil.

Se ha encontrado un efecto significativo del tamaño de agregado sobre el tiempo

de absorción del agua. Los agregados de mayor tamaño han presentado un tiempo

menor de absorción de agua.

La retención de la humedad no ha variado significativamente en función del tipo

de compost o la dosis excepto para las capas más superficiales del suelo, donde se ha

aumentado el volumen de poros, mejorando el desarrollo de las plantas con sistemas

radiculares más superficiales, y que en los primeros estadíos de un suelo sometido a

erosión son las principales barreras para evitar su arrastre tras un fenómenos de lluvias,

especialmente si éstas son de carácter torrencial.

En cuanto al efecto residual, no se ha observado una tendencia clara que indique

la influencia de la adición de los compost, aunque sí se han obtenido peores resultados

durante el segundo año. Esto puede deberse a que la fracción más biodegradable de la

materia orgánica se descompuso durante la primera rotación, reduciéndose por tanto su

efecto durante la segunda rotación.

En resumen, y debido a que las mejoras sobre las propiedades físicas del suelo

mediante aplicación de materia orgánica son lentas y producen efectos sólo a largo

plazo, este ensayo no ha mostrado resultados claramente significativos. Sin embargo se

han observado tendencias muy claras que dan a entender que un incremento en la dosis

aplicada, así como un intervalo menor en el tiempo de aplicación podrían dar lugar a

resultados más satisfactorios en cuanto a la mejora del estado del suelo frente a los

procesos erosivos de tipo físico.

El efecto mejorante de la materia orgánica empleada debe tener como objetivos

principales los suelos franco limosos, los suelos francos y aquellos compuestos por

arenas finas y limos arenosos, que son los que se ven más afectados al inicio de una

precipitación intensa y por tanto tienen una mayor predisposición a dispersarse y sufrir

procesos erosivos.

Conclusiones

También es importante tener en cuenta los efectos positivos indirectos, ya que la

adición de materia orgánica, por lo general, mejora el desarrollo de las plantas

incrementando el crecimiento de las raíces, lo cual afecta de manera positiva el estado

de las propiedades físicas del suelo.

El empleo de residuos compostados, que en fresco tienen un poder fitotóxico

considerable, tras ser estabilizados son más fácilmente manejables y proporcionan

beneficios de carácter ambiental, como son la mejoran del estado físico de los suelos y

el incremento de su resistencia a la erosión. Por otro lado, el compostado del alperujo

requiere de la adición de residuos y subproductos procedentes de otras actividades

agrarias y agroindustriales, lo cual minimiza la problemática de la gestión de estos

materiales y los incluye en un sistema de ciclo cerrado, en el que los residuos generados

son mínimos y los beneficios ambientales máximos.

Finalmente, como puntos a destacar, podemos concluir lo siguiente:

- La aplicación al suelo del residuo de alperujo compostado permite su

valorización al incrementar la resistencia del suelo frente a los procesos

erosivos.

- Cuando las enmiendas se aplican a un suelo con vegetación, existe una

interacción entre propiedades químicas y biológicas que pueden afectar

al comportamiento físico del suelo.

- Las propiedades físicas del suelo son un parámetro difícil de modificar

mediante enmiendas orgánicas, siendo el desarrollo radicular de las

plantas un punto clave en la mejora del estado del suelo.

- El efecto residual de los tratamientos no llega a alcanzar los valores del

efecto directo, por lo tanto convendría realizar enmiendas sucesivas en

función del estado del suelo, con una mayor dosificación.

99

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DIRECTIVA 2008/98/CE del Parlamente Europeo y del Consejo de 19 de noviembre de 2008 sobre los residuos.

107

ANEJOS

Anejo I

I.1 Subregiones Fitoclimáticas

Figura I.1 Subregiones fitoclimáticas de la provincia de Valencia (Fuente: Modelo Digital del Terreno del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino)

La erosión potencial tiene en cuenta exclusivamente las condiciones de clima,

geología y relieve, sin tener en cuenta la cobertura vegetal. Por ello es conveniente

matizar este dato en función de la capacidad de recuperación de la vegetación. La zona

bajo estudio pertenece al fitoclima IV3 (Mediterráneo genuino), que supone para la

vegetación una capacidad climática de recuperación baja, por tanto es vital disponer de

un suelo bien estructurado frente a procesos erosivos.

108

Anejo I

I.2 Pendiente

Figura I.2 Pendientes de la provincia de Valencia (Fuente: Modelo Digital del Terreno del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino)

La pendiente se considera baja cuando es inferior al 15%, media entre el 15% y

30%, alta entre el 30% y el 100% y muy alta cuando supera el 100%. En este caso el

valor de la zona de estudio se estima ente un 20% y un 50%, con un valor promedio

para toda la provincia de Valencia del 17.2%.

109

Anejo I

I.3 Cualificación de la erosión según la fragilidad del suelo

Figura I.3 Cualificación de la erosión de la provincia de Valencia (Fuente: Modelo Digital del Terreno del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino)

La fragilidad del suelo viene definida en base a la profundidad media del

horizonte orgánico superficial. En la zona de estudio la cualificación de la erosión varía

de moderada a grave.

110

Anejo I

I.4 Factor litología por unidades hidrológicas

Figura I.4 Erosionabilidad de la provincia de Valencia (Fuente: Modelo Digital del Terreno del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino)

La erosionabilidad del suelo indica la sensibilidad del suelo para erosionarse y

va en función de ciertos parámetros intrínsecos en el suelo. Como se observa en la

figura la mayor parte de la provincia de Valencia está afectada por procesos erosivos,

que generan una erosionabilidad entre media y alta en gran número de municipios.

111

Anejo I

I.5 Vegetación y usos del suelo

Figura I.5 Vegetación y usos del suelo de la provincia de Valencia (Fuente: Modelo Digital del Terreno del Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino)

El suelo agrícola de la zona bajo estudio está compuesto en su mayor parte por

cultivos frutales, lo que unido a la pendiente, la baja capacidad de regeneración de la

cobertura vegetal y la fragilidad del suelo, supone un incremento de las posibilidades de

sufrir procesos erosivos hídricos graves, lo que viene confirmado mediante el cálculo de

la erosionabilidad de la zona, que da como resultado un índice alto.

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