Impacto de la producción vegetal sostenible sobre la gestión medioambiental Programa Precac 2003 Universidad Agraria de La Habana Universidad Autónoma Chapingo Institut National Polytechnique de Lorraine - ENSAIA Michel Kaemmerer E-mail : kaemmerer@ensat.fr Institut National Polytechnique de Toulouse – ENSAT Guillaume Echevarria E-mail : guillaume.echevarria@ensaia.inpl-nancy.fr

Los biosólidos como fuente: de materia orgánica del suelo, de fertilizantes, de sustratos, de contaminantes ?

Composición química de los biosólidos (elementos fertilizantes)   Biosólido líquido Biosólido pastoso seco encalado compostado 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 30 - 50 80 – 90 Tenor en materia mineral (% de la MS) 30 - 35 10 – 20 pH 6.5 - 7 7 - 8 6 - 8 9 - 12 6 – 7 Relación Carbón/nitrógeno (C/N) 4 - 5 5 - 6 4 - 6 8 - 11 15 - 25 Nitrógeno (kg N/t bruto) 2 - 4 8 - 12 6 - 9 5 – 9

Biosólido líquido Biosólido pastoso seco encalado compostado Fósforo   Biosólido líquido Biosólido pastoso seco encalado compostado 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

Biodisponibilidad del nitrógeno total de los biosólidos en año 1   Biodisponibilidad del nitrógeno total de los biosólidos en año 1 (en % de la cantidad esparcida) Tipo Biosólido líquido Biosólido pastoso seco encalado compostado 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.

Remolacha (raiz entera) 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 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 Biosólidos liquidos (sobre pasto rasado) o Biosólidos compostados Leguminosas (arveja, soya,…) 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/ ha Dosis permitiendo una buena alimentación en P: 37 m3/ ha Dosis 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: : 0 Potasio: 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

Fertilizantes minerales y biosólidos aplicados a las parcelas de trigo y avena, según tratamiento   TRATAMIENTO Dosis, kg ha-1 UREA1 SFT1 LODO1 Testigo 100 % Fert. (Urea-SFT) 382 174 50 % Fert y 50% Lodo 191 87 4.559 100 % Lodo 9.119 1 Considerando Urea con 45% de N; SFT con 46% de P2O5; Lodo seco con 2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residual

Fertilizantes minerales y biosólidos aplicados a las parcelas de maíz, según tratamiento   TRATAMIENTO Dosis, kg ha-1 UREA1 SFT1 LODO1 Testigo 100 % Fert. (Urea-SFT) 667 217 50 % Fert y 50% Lodo 333 109 10.060 100 % Lodo 21.121 1 Considerando Urea con 45% de N; SFT con 46% de P2O5; Lodo seco con 2,7% de N y Lodo húmedo con 30,14 % de agua residual

Fertilizantes minerales y lodo aplicado a las parcelas de frijol, según tratamiento   TRATAMIENTO Dosis, kg ha-1 UREA1 SFT1 LODO1 Testigo 100 % Fert. (Urea-SFT) 111 130 50 % Fert y 50% Lodo 36 65 1.677 100 % Lodo 3.353 1 Considerando Urea con 45% de N; SFT con 46% de P2O5; Lodo seco 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   TRATAMIENTO Dosis, kg ha-1 UREA1 SFT1 LODO1 Testigo 100 % Fert. (Urea-SFT) 556 217 50 % Fert y 50% Lodo 278 109 8.384 100 % Lodo 16.767 1 Considerando Urea con 45% de N; SFT con 46% de P2O5; Lodo seco con 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   (qq ha-1) Test LSD Alfa= 0,05 Testigo 13,5 C 100 % Fert. (Urea-SFT) 46,4 A 50 % Fert y 50% Lodo 40,7 100 % Lodo 25,4 B

Trigo en temporada 2002/02: rendimiento de granos, como promedios por tratamiento   (qq ha-1) Test LSD Alfa= 0,05 Testigo 12,9 C 100 % Fert. (Urea-SFT) 21,0 B 50 % Fert y 50% Lodo 27,7 A 100 % Lodo 26,2

Rendimiento Total de Mazorcas Peso Promedio de las Mazorcas Maíz choclero en temporada 2002/03: rendimiento promedio por tratamiento, expresado como peso de mazorcas ha-1   TRATAMIENTO Rendimiento Total de Mazorcas kg ha-1 Peso Promedio de las Mazorcas g 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

Rendimiento Total de Vainas Verdes 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   TRATAMIENTO Rendimiento de Total de Frutos kg ha-1 Rendimiento de Frutos comerciales 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

Avena sembrada después de cosecha refleja tratamientos aplicados

Conclusiones