Impacto de la producciImpacto de la producción vegetal sostenible ón vegetal sostenible sobre la gestión medioambientalsobre la gestión medioambiental
Institut National Polytechnique de Lorraine - ENSAIAInstitut National Polytechnique de Lorraine - ENSAIA
• Michel KaemmererMichel Kaemmerer• E-mail : [email protected] : [email protected] Institut National Polytechnique de Toulouse – ENSATInstitut National Polytechnique de Toulouse – ENSAT
• Guillaume EchevarriaGuillaume Echevarria• E-mail : [email protected] : [email protected]
Programa Precac 2003Programa Precac 2003
Universidad Agraria de La HabanaUniversidad Agraria de La Habana Universidad AutUniversidad Autóónoma Chapingonoma Chapingo
Los biosólidos como fuente:
• de materia orgánica del suelo,
• de fertilizantesde fertilizantes,
• de sustratos,
• de contaminantes ?
Composición química de los biosólidos (elementos fertilizantes)
Biosólido líquido
Biosólidopastoso
Biosólidoseco
Biosólidoencalado
Biosólidocompostado
Tenor en materia seca (MS)(% del producto
bruto)
2 - 7 16 - 22 90 - 95 25 - 40 40 – 60
Tenor en materia orgánica (% de la MS)
65 - 70 50 - 70 50 - 70 30 - 50 80 – 90
Tenor en materia mineral (% de la MS)
30 - 35 30 - 50 30 - 50 50 - 70 10 – 20
pH
6.5 - 7 7 - 8 6 - 8 9 - 12 6 – 7
RelaciónCarbón/nitrógeno (C/N)
4 - 5 5 - 6 4 - 6 8 - 11 15 - 25
Nitrógeno(kg N/t bruto)
2 - 4 8 - 12 30 - 50 6 - 9 5 – 9
Biosólido líquido
Biosólidopastoso
Biosólidoseco
Biosólidoencalado
Biosólidocompostado
Fósforo(kg P2O5/t bruto)
2 - 3 6 - 9 50 - 70 6 - 10 6 - 8
Potasa(kg K2O/t bruto)
0.9 0.8 5 1 1 - 2
Cal(kg CaO/t bruto)
1 - 3 5 - 15 40 - 60 60 - 90 10 - 30
Magnesia(kg MgO/t bruto)
0.5 1 - 2 5 1 - 2 1 - 2
Biodisponibilidad del nitrógeno total de los biosólidos en año 1 (en % de la cantidad esparcida)
Tipo Biosólido líquido
Biosólidopastoso
Biosólidoseco
Biosólidoencalado
Biosólidocompostado
Biodisponibilidad 40 – 60% 30 – 35% 25 – 40% 30 – 40% 10%
Biodisponibilidad del Fósforo total de los biosólidos(en % de la cantidad esparcida)
Mas o menos el 70%
según los tratamientos. El aporte de sulfato de hierro o de aluminio, o un tratamiento térmico, modifican la disponibilidad del fósforo.
Ejemplos de Exportaciones medias de macroelementos por cultivos en kg/ha
(campaña 1998)
rendimiento N P2O5 K2O CaO MgO
Trigo (grano)
7,7 t/ha
146
69
39
5
12
Maíz (grano)
8,5 t/ha
136
60
43
3
15
Colza (grano)
3,3 t/ha
119
50
33
26
13
Remolacha (raiz
entera)
6,8 t/ha
136
68
252
61
54
Integración de los biosólidos en el plan de fertilización
Tipos de biosólidos aconsejados
Cultivos implicados Antes de la siembra
Sobre cultivos
Cereales de invierno (trigo, cebada, ...)
Biosólidos compostados
Biosólidos liquidos al final del invierno
Cultivos de primavera (maíz, sorgo, girasol, pápas,...)
Todos tipos de Biosólidos
Biosólidos liquidos localizados(antes del estadio 7-8 hojas para el maíz por ejemplo)
Colza de invierno sembrado temprano
Todos tipos de Biosólidos
Biosólidos liquidos localizados
Praderas Todos tipos de Biosólidos
Biosólidos liquidos (sobre pasto rasado) o Biosólidos compostados
Leguminosas (arveja, soya,…)
No precisan aportes de N
No precisan aportes de N
Se distingue dos tipos de Biosólidos según la relación C/N :- Tipo I : biosólidos con C/N>8. El nitrógeno es poco biodisponible, a corto y medio plazo (biosólidos compostados, unos biosólidos encalados, biosólidos de lagunaje natural). Los periodos de esparcidos de este tipo son más extendidos. Tipo II : biosólidos con C/N<8. La biodisponibilidad del nitrógeno es más elevada a corto y medio plazo. Hay una restricción de los periodos de esparcido.
Cálculo de la dosis de biosólidos a esparcir Es como en fertilización clásica. El cálculo se hace en cuatro etapas :1. Cálculo de lo que precisan los cultivos en nitrógeno y fósforo, teniendo
en cuenta lo que ya trae el suelo,2. Evaluación de las biodisponibilidades del nitrógeno y del fósforo de los
biosólidos,3. Determinación de las dosis posibles de biosólidos a esparcir, para
satisfacer la alimentación en nitrógeno o en fósforo de los cultivos considerados.
Se selecciona la dosis la más baja, para no tomar el riesgo de aportar el otro elemento en exceso. Habrá que complementar con un fertilizante mineral clásico para equilibrar lo que precisan los cultivos.
4. Cálculo de la fertilización complementaria mineral.En numerosos casos, particularmente con los biosólidos proviniendo de
estación depuradora praticando la desfosfatación de las aguas servidas (dos a tres veces más ricos en fósforo que los otros biosólidos), hay que ajustar la disi de biosólidos sobre la base de la alimentación en fósforo. Una fertilización complementaria mineral en nitrógeno y potasa es necesaria.
En conclusión, el fósforo es frecuentemente el elemento que condiciona la dosis de esparcido.
Ejemplos de dosis de esparcidos
Biosólidos liquidos: 50 A 70 m3/ha cada año o cada dos años Biosólidos pastosos: 15 a 25 toneladas frescas/ha cada dos, tres o cuatro años Biosólidos encalados: 20 a 30 toneladas frescas/ha cada tres o cuatro años
Biosólidos secados: 2 a 4 toneladas frescas/ha cada dos o tres años Biosólidos compostados: 15 a 25 toneladas frescas/ha cada dos o cuatro años Expresada en peso de materia seca, la dosis media para una parcela dada, por año, se encuentra en general entre 1 y 2 t MS/ha/año.
Hay que tener en cuenta unas características de unos biosólidos · Biosólidos encalados: una tierra agricola no calcárea pierde un
promedio de 400 kg de equivalente CaO/ha/año. Se compensa esta perdida con un aporte de 1200 a 1600 kg de equivalente CaO/ha cada 3 o 4 años.
Esto corresponde a un aporte de 20 t/ha, cada 3 o 4 años, de unos biosólidos conteniendo 70 kg de equivalente CaO/tonelada de producto fresco. La dosis es más elevada si la concentración en cal de los biosólidos es más baja.
· Biosólidos compostados: para un compost maduro, se considera que
el 50% de la materia orgánica aportada contribuira a mantener la materia orgánica estable del suelo.
El horizonte arado de un suelo, de textura con limos y con un 2% de materia
orgánica estable, pierde por mineralización entre 3500 y 5000 kg/ha de materia orgánica estable en tres años. Así que el balance orgánico de un horizonte arado depende de los cultivos y de las restituciones (residuos de las cosechas).
Un aporte de 10 t/ha de biosólidos compostados, con un contenido de 400
kg de MO/t de producto fresco, procurará el equivalente de 2000 kg de MO estable al suelo.
Ejemplo de aporte de biosólidos líquidos sobre maíz irrigado con objetivo de producción 9 t/ha. Etapa 1 - Cálculo de la fertilización total en N, P y K: Nitrógeno: 180 kg/ha, teniendo en cuenta lo que queda en el suelo después del cultivo anterior,Fósforo: 90 kg/ha (P2O5)
Potasio: 60 kg/ha (K2O).
Etapa 2 – Características de los biosólidos líquidos con 6 % de MS:
Nitrógeno: 7 % de la MS y con una biodisponibilidad de 40 %Fósforo: 5,8 % de la MS y con una biodisponibilidad de 70 %Potasio: 0,9 % de la MS y con una biodisponibilidad de 100 %
Etape 3 – Selección de la dosis:
Dosis permitiendo una buena alimentación en N: 107 m3/ haDosis permitiendo una buena alimentación en P: 37 m3/ haDosis permitiendo una buena alimentación en K: 111 m3/ ha En conclusión : la dosis más baja debe ser retenida y corresponde a 37 m3/ha. Este ejemplo ilustra bien el papel que tiene el fósforo como factor limitante de la dosis de biosólidos que se puede aportar. Aqui, la cantidad de MS aportada es de 2,2 t MS/ ha. Etapa 4 - Cálculo de la fertilización mineral complementaria: Nitrógeno: 120 kg/ha (o sea, por ejemplo, 360 kg de amonitrato 33,5 %)Fósforo: : 0Potasio: 40 kg/ha (o sea, por ejemplo, 70 kg de chloruro de potasio 60 %)
Ensayo de producción de maíz con biosólidos
Disposición de las parcelas
El sistema de drenaje
Características del biosólido
La fertilización utilisada para los ensayos
Producción de biomasa por pie y por panoja
Ensayo de campo con especies anuales
Caracterización analítica de los biosólidos
Humedad % MB 28,1
Materia sólida % MB 71,9
MO % MS 42,9
pH 7,2
Nitrógeno total % MS 2,0
Fósforo total % MS 1,6
Calcio g/kg 34,6
Magnesio g/kg 9,1
Potasio g/kg 0,5
Disposición de las parcelas
N P K S N P K S
kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1
Testigo 0 0 0 0 0 0 0 0
100% Fertilizantes Urea, SFT 172 80 0 0 300 100 0 0
50% Fert y 50% Lodo Urea, SFT, lodo 86 + 86 40 + 68,8 2,1 7,6 150 + 150 50 + 120 3,7 13,3
100 % Lodo lodo 172 137,6 4,2 15,3 300 240 7,35 26,7
N P K S N P K S
kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1 kg ha- 1
Testigo 0 0 0 0 0 0 0 0
100% Fertilizantes Urea, SFT 250 100 0 0 50 60 0 0
50% Fert y 50% Lodo Urea, SFT, lodo 125 + 125 50 + 100 3,1 11,1 25 + 25 30 + 20 0,6 2,2
100 % Lodo lodo 250 150 6,1 22,2 50 40 1,2 4,4
Nutrientes agregados a los cultivos
TRATAMIENTO Insumo
TRATAMIENTO Insumo
TRIGO Y AVENA MAÍZ CHOCLERO
TOMATE VERDE
Fertilizantes minerales y biosólidos aplicados a las parcelas de trigo y avena, según tratamiento
TRATAMIENTOTRATAMIENTO
Dosis, kg haDosis, kg ha-1-1
UREAUREA11 SFTSFT11 LODOLODO11
TestigoTestigo 00 00 00
100 % Fert. (Urea-SFT)100 % Fert. (Urea-SFT) 382382 174174 00
50 % Fert y 50% Lodo50 % Fert y 50% Lodo 191191 8787 4.5594.559
100 % Lodo100 % Lodo 00 00 9.1199.119
1 1 Considerando Urea con 45% de N; SFT con 46% de PConsiderando Urea con 45% de N; SFT con 46% de P22OO55; Lodo seco con ; Lodo seco con
2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residual2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residual
Fertilizantes minerales y biosólidos aplicados a las parcelas de maíz, según tratamiento
TRATAMIENTOTRATAMIENTO
Dosis, kg haDosis, kg ha-1-1
UREAUREA11 SFTSFT11 LODOLODO11
TestigoTestigo 00 00 00
100 % Fert. (Urea-SFT)100 % Fert. (Urea-SFT) 667667 217217 00
50 % Fert y 50% Lodo50 % Fert y 50% Lodo 333333 109109 10.06010.060
100 % Lodo100 % Lodo 00 00 21.12121.121
1 1 Considerando Urea con 45% de N; SFT con 46% de PConsiderando Urea con 45% de N; SFT con 46% de P22OO55; Lodo seco con ; Lodo seco con
2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residual2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residual
Fertilizantes minerales y lodo aplicado a las parcelas de frijol, según tratamiento
TRATAMIENTOTRATAMIENTO
Dosis, kg haDosis, kg ha-1-1
UREAUREA11 SFTSFT11 LODOLODO11
TestigoTestigo 00 00 00
100 % Fert. (Urea-SFT)100 % Fert. (Urea-SFT) 111111 130130 00
50 % Fert y 50% Lodo50 % Fert y 50% Lodo 3636 6565 1.6771.677
100 % Lodo100 % Lodo 00 00 3.3533.353
1 1 Considerando Urea con 45% de N; SFT con 46% de PConsiderando Urea con 45% de N; SFT con 46% de P22OO55; Lodo ; Lodo
seco con 2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residualseco con 2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residual
Fertilizantes minerales y lodo aplicado a las parcelas de tomate, según tratamiento
TRATAMIENTOTRATAMIENTO
Dosis, kg haDosis, kg ha-1-1
UREAUREA11 SFTSFT11 LODOLODO11
TestigoTestigo 00 00 00
100 % Fert. (Urea-SFT)100 % Fert. (Urea-SFT) 556556 217217 00
50 % Fert y 50% Lodo50 % Fert y 50% Lodo 278278 109109 8.3848.384
100 % Lodo100 % Lodo 00 00 16.76716.767
1 1 Considerando Urea con 45% de N; SFT con 46% de PConsiderando Urea con 45% de N; SFT con 46% de P22OO55; Lodo seco ; Lodo seco
con 2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residualcon 2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residual
Avena en temporada 2002/02: rendimiento de granos, como promedios por tratamiento
TRATAMIENTOTRATAMIENTO RendimientoRendimiento(qq ha(qq ha-1-1))
Test LSDTest LSDAlfa= 0,05Alfa= 0,05
TestigoTestigo 13,513,5 CC
100 % Fert. (Urea-SFT)100 % Fert. (Urea-SFT) 46,446,4 AA
50 % Fert y 50% Lodo50 % Fert y 50% Lodo 40,740,7 AA
100 % Lodo100 % Lodo 25,425,4 BB
Trigo en temporada 2002/02: rendimiento de granos, como promedios por tratamiento
TRATAMIENTOTRATAMIENTO RendimientoRendimiento(qq ha(qq ha-1-1))
Test LSDTest LSDAlfa= 0,05Alfa= 0,05
TestigoTestigo 12,912,9 CC
100 % Fert. (Urea-SFT)100 % Fert. (Urea-SFT) 21,021,0 BB
50 % Fert y 50% Lodo50 % Fert y 50% Lodo 27,727,7 AA
100 % Lodo100 % Lodo 26,226,2 AA
Maíz choclero en temporada 2002/03: rendimiento promedio por tratamiento, expresado como peso de mazorcas ha-1
TRATAMIENTO
Rendimiento Total de
Mazorcaskg ha-1
Peso Promedio de las Mazorcasg unidad-1
1ª. Calidad 2ª. Calidad
Testigo 18.905 b 635,3 ns. 267,0 b
100 % Fert. (Urea-SFT) 24.669 a 610,4 458,9 a
50 % Fert y 50% Lodo 22.771 ab 677,2 324,7 ab
100 % Lodo 19.170 b 656,3 330,2 ab
Frijol verde en temporada 2002/03: rendimiento expresado en kg ha-1 de vainas verdes
TRATAMIENTO
Rendimiento Total de Vainas Verdes
Rendimiento de Vainas Verdes/Cosecha kg ha-1
kg ha-1 1ª. Cosecha 2ª. Cosecha
Testigo 4.856 ns 3.017 ns 1.839 ns
100 % Fert. (Urea-SFT) 3.944 2.790 1.154
50 % Fert y 50% Lodo 4.950 3.226 1.724
100 % Lodo 4.705 3.309 1.396
Tomate en temporada 2002/03: rendimiento de frutos, expresado en kg ha-1
TRATAMIENTORendimiento de Total de Frutos
kg ha-1
Rendimiento de Frutos
comercialeskg ha-1
Relación entre Rend. Comercial
y Total%
Testigo 30.146 b 15.259 b 50,6
100 % Fert. (Urea-SFT) 42.372 ab 29.874 a 70,5
50 % Fert y 50% Lodo 43.376 a 28.982 a 66,8
100 % Lodo 47.850 a 35.986 a 75,2
Tomate Rendimiento por Cosecha.
0
1 000
2 000
3 000
4 000
5 000
6 000
7 000
8 000
Cos. 1 Cos. 2 Cos. 3 Cos. 4 Cos. 5 Cos. 6
kg fr
utos
ha
-1
100% Lodo
100 % Fert50-50
Testigo
Avena sembrada después de cosecha refleja tratamientos aplicadosAvena sembrada después de cosecha refleja tratamientos aplicados
Conclusiones
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