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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 : kaemmerer@ensat.frE-mail : kaemmerer@ensat.fr Institut National Polytechnique de Toulouse – ENSATInstitut National Polytechnique de Toulouse – ENSAT

• Guillaume EchevarriaGuillaume Echevarria• E-mail : guillaume.echevarria@ensaia.inpl-nancy.frE-mail : guillaume.echevarria@ensaia.inpl-nancy.fr

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