evaluación de la aplicación de dos composts con base de alperujo sobre las propiedades físicas de...
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Estudio de 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.TRANSCRIPT
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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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.
112
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