programa nacional de formación especializada y...

1

Memorias: Seminario Internacional de Fertilización y Nutrición de la Caña de Azúcar

Programa nacional de formación especializada y actualización

tecnológica del talento humano

Convenio Especial de Cooperación No. 0104 de 2009, suscrito entre el Sena y Asocaña

Cali, Colombia

Noviembre 2009

2

Programa nacional de formación especializada y actualización tecnológica del talento humano


3


Memorias

Seminario Internacional de Fertilización y Nutrición

de la Caña de Azúcar

4



© Tecnicaña

Noviembre de 2009

ISBN 978-958-95904-5-4

Cita bibliográfi ca

Tecnicaña, Memorias Seminario Internacional de Fertilización

y Nutrición de la Caña de Azúcar. Cali. 232 páginas

Publicación Sena-Asocaña

Recopilación de textos: Tecnicaña

Dirección Postal

Calle 58 norte No. 3BN-110

Cali, Valle del Cauca, Colombia

Impresión: Feriva S.A.

5


Sistema radical de la caña de azúcar

Fernando Villegas Trujillo. Ingeniero Agrícola,

M.Sc. Ingeniero de Mecanización Agrícola de Cenicaña. .............................................. 9

El suelo y la sostenibilidad para la caña de azúcar

La materia orgánica en el suelo

Fernando Muñoz Arboleda. Ingeniero Agrónomo,

Edafólogo de Cenicaña PhD. ......................................................................... 16

Los residuos de la caña de azúcar


Edafólogo de Cenicaña PhD, .............................................................................................19

Los sistemas de preparación de suelos

Luis Arnoby Rodríguez Hurtado.

Ingeniero Mecánico, PhD. Asesor en Mecanización de Cenicaña .....................................21

Sistema planta-agua y su relación con la fertilización

José Ricardo Cruz Valderrama. Ingeniero Agrícola M.Sc. en Ciencias.

Ingeniero de Suelos y Aguas de Cenicaña ........................................................................26

Conferencia: La materia orgánica del suelo. Origen y propiedades

Raúl Darío Zapata Hernández. Químico, M.Sc. en Ciencias del Suelo,

Docente Universidad Nacional de Colombia .............................................................................33

Necesidades nutricionales de la caña de azúcar

Extracción de nutrimentos mayores y menores

Fernando Muñoz Arboleda. Ingeniero Agrónomo, Ph.D.

Edafólogo de Cenicaña PhD, ................................................................................ 48

Tabla de contenido

6



Los fertilizantes de síntesis química Fernando Muñoz Arboleda. Ingeniero Agrónomo,

Ph.D. Edafólogo de Cenicaña PhD. ...........................................................................................51

Fuentes orgánicas de nutrimentos

La cachaza. Caracterización y producción.

Jesús Eliécer Larrahondo Aguilar.

Químico PhD. Jefe de Cenicaña. ..................................................................... 55

La vinaza Caracterización de la vinaza

Jesús Eliécer Larrahondo Aguilar. Químico PhD. Jefe de Cenicaña. ......................... 69

Resultados experimentales del uso de la vinaza


Ph.D. Edafólogo de Cenicaña PhD. .................................................................. 91

Legislación ambiental de aplicaciones de vinaza

Gloria Isabel Páez. Geóloga. Profesional Especializada

del Grupo de Recursos Hídricos de la CVC. ....................................................... 93

Fertilización líquida de la caña de azúcar con vinurea

Jaime Fernando Gómez Peña. Ingeniero Agrónomo,

M.Sc Suelos y aguas. Asesor. .........................................................................................102

Conferencia: Manejo, aplicación y valor fertilizante

de la vinaza para la caña de azúcar y otros cultivos

Gaspar H. Korndorfer. Prof. Titular, Grupo de Investigación “Silicio en la Agricultura”,

Instituto de Ciencias Agrarias, Universidad Federal de Uberlândia. .......................................106

Conferencia: Impacto ambiental del uso de la vinaza en la agricultura

y su infl uencia en las características químicas y físicas del suelo

Gaspar H. Korndorfer. Prof. Titular, Grupo de Investigación “Silicio en la Agricultura”,

Instituto de Ciencias Agrarias, Universidad Federal de Uberlândia. .......................................115

El Compost

Producción, caracterización, legislación y aplicación del compost

Elkin Geovanni Sánchez Roncancio. Ingeniero Agrónomo. Coordinador

de aplicaciones de Compost y Vinaza, Ingenio Providencia. .........................................123

7


Ácidos húmicos y fúlvicos Jairo Gómez. Ingeniero Agrónomo, M.Sc. en riego y drenaje. Asesor ...........................128

Aplicaciones foliares de elementos mayores y menores Fernando Muñoz Arboleda. Ingeniero Agrónomo, Ph.D. Edafólogo de Cenicaña .............132

Productos hormonales Aplicación de bioestimulantes en la caña de azúcar

Fernando Villegas Trujillo. Ingeniero Agrícola, M.Sc.

Ingeniero de Mecanización Agrícola de Cenicaña. .........................................................135

Conferencia: Compostaje

Jairo Gómez. Ingeniero Agrónomo, M.Sc. en riego y drenaje. Asesor .................................143

Microorganismos y procesos en el suelo

Marina Sánchez de Prager. Ingeniero Agrónomo.

Ph.D. Profesora Titular de la Universidad Nacional de Colombia. ..........................................151

El análisis de suelos

Jesús Eliécer Larrahondo Aguilar. PhD. Químico Jefe de Cenicaña. .....................................161

Variabilidad espacial de la producción de caña de azúcar en

el valle del río Cauca, características físicas y químicas de los

suelos y equipos de aplicación variable de fertilizantes Javier Ali Carbonell González. Ingeniero Agrícola, M.Sc.,

Director del programa de Agronomía y Superintendente de

la Estación experimental de Cenicaña ............................................................................191

Conferencia: Fijación biológica de nitrógeno para la eco-

nomía de fertilizante nitrogenado en caña de azúcar

Segundo Urquiaga. Ingeniero Agrónomo, Ph.D. Asesor Centro Nacional

de Pesquisa de Agrobiología ..................................................................................................202

Suelos salinos, principios para su manejo y recuperación

Álvaro García Ocampo. Ingeniero Agrónomo. Ph.D. Asesor,

Presidente de la Comisión de fertilidad de suelos y nutrición de plantas

de la Unión Internacional de Sociedades de la ciencia del suelo. ..........................................215

8



9


Sistema radical de la caña de azúcar

Fernando Villegas Trujillo*

1. Importancia de las raíces

Las raíces juegan un rol fundamental en la producción de los cultivos. En

condiciones naturales la provisión de agua y nutrimentos a la planta depende

en gran medida de la posibilidad y capacidad de absorción de las raíces. La

disponibilidad de los nutrimentos depende a su vez de las reservas del medio, su

dinámica en el suelo y la colonización que hagan de éste las raíces de la planta.

El crecimiento del sistema radical está estrechamente ligado a la provisión de

carbohidratos de la parte aérea; por lo tanto, todo factor que actúe sobre esta últi-

ma también incidirá en el crecimiento y funcionamiento de la parte subterránea.

Numerosas propiedades del suelo, de índole física, química y biológica

(afectadas por el manejo), junto con las características climáticas y el compo-

nente genético del vegetal, están involucradas en los procesos que regulan el

comportamiento radical y de la parte aérea. Por ende, sus interrelaciones impac-

tarán la respuesta fi nal en la producción de los cultivos. Pocos estudios en caña

de azúcar han evaluado el sistema radical del cultivo, a pesar de su importancia.

Esto se debe principalmente a la difi cultad de la evaluación y a la alta variabilidad

de los resultados.

2. Tipos de sistemas radicales

Sistema fi broso, denominado también fasciculado u homorrizo. Es un siste-

ma sin una raíz dominante, que presenta forma similar. La raíz proveniente de la

radícula embrionaria se atrofi a y es reemplazada por numerosas raíces que se

originan en la parte basal del tallo. Pueden ser raíces adventicias o adventivas.

* Ingeniero Agrícola, M.Sc. Ingeniero de Mecanización Agrícola de Cenicaña

10



No presenta crecimiento secundario en grosor y es característico de las monoco-tiledóneas, como la caña de azúcar.

Sistema pivotante, denominado también axonomorfo, alorrizo o tap root, en inglés. Es un sistema con una raíz dominante cuyo origen lo constituye la radícula del embrión. Presenta una raíz principal y numerosas laterales. Es característico de las dicotiledóneas.

3. Funciones del sistema radical

Las funciones de las raíces se pueden ver desde diferentes perspectivas:

• Red de absorción de agua y nutrimentos.

• Estructuras mecánicas que soportan las plantas, consolidan el suelo, construyen canales, rompen rocas, etc.

• Conductos hidráulicos que redistribuyen el agua del suelo y los nutrien-tes.

• Bombas de carbono que alimentan a los organismos del suelo y contribu-yen a aumentar el contenido de materia orgánica.

• Órganos de almacenamiento.

• Fábricas químicas que cambian el pH del suelo, fi ltran toxinas, concen-tran elementos raros, etc.

• Red de sensores que ayuda a regular el crecimiento de las plantas.

• Hábitat para las micorrizas y los organismos de la rizosfera.

La función de la raíz está controlada en cierta medida por su anatomía, así por ejemplo las funciones de la caliptra o cofi a, por mencionar sólo una parte de la raíz, son proteger la región meristemática, servir de sensor de la gravedad y producir mucílago (ácido poligalacturónico). Su papel en el crecimiento de las raíces a través del suelo afecta indirectamente la longitud del sistema radical. No hay absorción de nutrimentos en la caliptra, y miles de células se eliminan por fricción cada día.

4. Absorción de nutrimentos por parte de la raíz

La absorción de nutrimentos por el sistema radical está dada por la ecua-ción

A = 2 π ã L α Cla

11


Donde:

A es la absorción de nutrimentos a través del sistema radical (µg s-1).

ã representa el radio promedio del sistema radical que contribuye a la

absorción de nutrimentos (cm).

L es la longitud total del sistema radical (cm).

α es el coefi ciente de absorción de la raíz (cm3 de solución cm-2 de raíz

s-1).

Cla es la concentración de la solución del suelo en la superfi cie de la raíz

(µg nutrimentos cm-3 de solución).

Lo anterior demuestra que para que haya una buena absorción de nutrimen-

tos por parte de la planta es importante que el medio tenga un alto contenido de

nutrimentos y que las raíces no tengan limitación en su desarrollo. Además de

esto, los mecanismos envueltos en el movimiento de nutrimentos en la interfase

suelo-raíz son: 1. La absorción de nutrientes y el agua por las raíces como un

proceso principal; 2. El transporte desde el suelo hasta la superfi cie de las raíces

es a través de fl ujo de masas y difusión; 3. La desorción de los iones desde la

fase sólida repone la solución del suelo; 4. La exudación de sustancias desde la

raíz disuelve nutrientes desde el suelo de la rizosfera (Claassen y Steingrobe,

1999).

Las plantas absorben agua y nutrimentos. La absorción de agua provee el

transporte de nutrimentos a través del fl ujo de masas desde el suelo hacia las

raíces. La absorción de nutrientes tiende a vaciar la solución del suelo cerca de

las raíces, creando un gradiente de concentración desde el suelo hacia la raíz y

disturbando el equilibrio entre los iones disueltos en la solución del suelo y los

adsorbidos en la fase sólida del suelo. Estos procesos causan tanto el transporte

del nutrimento desde el suelo hacia la raíz como la desorción del material sólido

del suelo que abastece la solución del suelo. Esta secuencia es una de las es-

trategias básicas de las plantas para obtener nutrimentos distantes de la raíz y

adquirir los nutrimentos desde la fase sólida del suelo, aunque los nutrimentos

sean absorbidos solamente desde la solución del suelo. Cuando las raíces ab-

sorben un nutrimento su concentración puede cambiar drásticamente a la super-

fi cie de la raíz. Si el fl ujo de masas es mayor que la absorción, los nutrimentos

se acumulan e incluso pueden precipitarse alrededor de las raíces. Esto ha sido

mostrado en la formación de sales de calcio. Por contraste, los nutrimentos de

concentración relativamente baja en la solución del suelo, tales como fosfato y

potasio, decrecen rápidamente en la interfase suelo-raíz.

12



Otro mecanismo muy importante para la absorción de nutrimentos es la aso-

ciación simbiótica planta-hongo (micorrizas), las cuales extienden la exploración

de las raíces en el suelo y hacen más efi ciente el proceso de absorción, especial-

mente importante en ambientes desfavorables. La superfi cie de absorción de las

raíces colonizadas con micorrizas se puede incrementar hasta en mil veces.

5. Factores que afectan el desarrollo del sistema radical

Recordemos que la ecuación de absorción de nutrimentos es A = 2 π ã L

α Cla. Hay factores genéticos y factores ambientales que controlan el desarrollo

de la raíz (ã y L). Entre los factores ambientales se cuentan la temperatura, los

factores químicos y los factores físicos del suelo.

Factores químicos

Acidez (Aluminio y H+)

Contenidos altos de Al pueden dañar las células inhibiendo la división en

el periciclo, reduciendo la ramifi cación de las raíces y como consecuencia se

tendrán raíces cortas y achatadas.

Concentración de nutrimentos

Se sabe que la densidad radical cambia en respuesta a las concentraciones

de nutrimentos: en presencia del ion HPO4 aumenta y de NO

3 disminuye. La

ramifi cación es mayor con alta concentración de nutrimentos, y el diámetro de la

raíz tiende a aumentar con una mayor fertilidad.

Materia orgánica

Altos contenidos de M.O. causan ramifi cación, posiblemente debido a los

subproductos microbianos y la descomposición del mucílago. La producción de

oligosacáridos promueve la formación de enzimas que inician la ramifi cación.

Salinidad

El potencial osmótico alto en el suelo disminuye la turgencia en la raíz y re-

duce su elongación. La salinidad puede impedir que las raíces entren en algunos

espacios del suelo.

Factores físicos

Pobre aireación / Exceso de agua

Si las raíces están adaptadas al exceso de agua, la porosidad de la raíz

aumentará (aerénquima). La porosidad de las raíces en las plantas acuáticas

13


puede ser igual a la porosidad de las raíces de las plantas en suelos con buen

drenaje. En condiciones de exceso de humedad, la porosidad en plantas adapta-

das es del 30% o más, en tanto la porosidad en plantas no adaptadas se reduce

entre el 1% y el 6%. Con el estrés por falta de aireación se suprime la aparición

de pelos radicales, aumenta el diámetro de la raíz, disminuye la ramifi cación de

las raíces y cambia la distribución de las raíces en el perfi l del suelo.

Resistencia mecánica del suelo

Tiene gran infl uencia en la distribución de las raíces en el suelo y el cre-

cimiento en el tiempo. La tasa de crecimiento de la raíz (EL) es función de la

presión que actúa sobre la pared celular (Pw), que la obliga a extenderse, y un

factor de extensibilidad (m), que describe la capacidad de la pared celular para

deformarse o ampliarse.

EL= P

w * m

[cm sec-1] = [MPa] * [cm MPa-1 sec-1].

La anterior se denomina la ecuación de elongación de la raíz, que mediante

desarrollo matemático puede expresarse en los siguientes términos:

EL = (Ψ

PT – Ψ

PO – Ψ

Pth - σ)

* m

Donde:

ΨPT

es el potencial total de agua de la planta.

ΨPO

es el potencial osmótico de la planta.

ΨPth

es el umbral crítico de presión, valor mínimo que debe ser excedido

para que haya elongación.

σ es la resistencia mecánica del suelo.

Como puede apreciarse, al aumentar la resistencia mecánica del suelo (σ)

el resultado de la sumatoria de términos dentro del paréntesis disminuye, y por

consiguiente la elongación de la raíz es menor.

6. Locación de carbono en el sistema radical

No se conoce exactamente la cantidad de carbono que la caña de azúcar

localiza en su sistema radical, pero como referencia se puede tomar un balance

14



de carbono en una planta de trigo (Swinnem et al., 1994; Pritchard and Rogers,

2000). Mediante el uso de carbono radiactivo etiquetado se determinó que el

29% del C fi jado por la planta se localiza en la parte subterránea. Del carbono

localizado en la parte subterránea el 22% se recuperó en las raíces vivas al

momento de la cosecha, el 40% se perdió como respiración de la raíz, el 22%

correspondió a exudados de la raíz a la rizosfera y el 16% restante se gastó en

la renovación de las raíces fi nas.

7. Renovación del sistema radical en caña de azúcar

Con el uso 32P como un indicador, Wood y Wood (1967) encontraron acti-

vidad de las raíces a una profundidad de 2 m, catorce semanas después de la

cosecha. Determinaron que era demasiado pronto para que se tratara de raíces

de la nueva soca a esta profundidad y concluyeron que la cepa se mantiene viva

después de la cosecha y el viejo sistema radical conserva alguna funcionalidad.

Esta hipótesis fue comprobada por Glover (1968), quien, mediante el uso de un

rizotrón, encontró que el crecimiento de las raíces cesó después de tres días de

la cosecha y el viejo sistema radical aparentemente murió. Nuevas raíces surgie-

ron de los nudos basales de los brotes jóvenes en las semanas siguientes, pero

siete semanas después de la cosecha algunas raíces nuevas surgieron de las

raíces viejas que estaban activas al momento de la cosecha. El sistema radical

de la caña de azúcar después de cada cosecha se renueva parcialmente a una

velocidad que depende de las condiciones ambientales y las necesidades del

cultivo. Así, por ejemplo, si después de la cosecha se tienen unas condiciones de

sequía fuerte, la renovación del sistema radical es lenta y las raíces del cultivo

anterior continúan sosteniendo el crecimiento de los tallos de la nueva soca.

8. Conclusiones

• La compactación del suelo afecta el desarrollo tanto de la parte aérea

como de las raíces de la caña de azúcar. Los suelos tienden a compac-

tarse de manera natural por acción de los ciclos de humedecimiento y

secado. La producción de caña dependerá en buena parte de que se

puedan hacer las prácticas de cultivo necesarias para airear el suelo y

facilitar la infi ltración del agua.

• Valores altos en la densidad aparente del suelo no son tan perjudiciales

para el desarrollo de las raíces siempre y cuando se maneje un contenido

adecuado de humedad que disminuya la resistencia mecánica del suelo

y no se causen problemas por falta de aireación del mismo.

15


• En presencia de factores limitantes para el desarrollo normal de las raí-

ces la planta destina un mayor porcentaje de los carbohidratos totales

producidos para tratar de aumentar el desarrollo radical y compensar las

defi ciencias hídricas y nutricionales.

• El sistema radical tiene enorme infl uencia en la productividad de la caña

de azúcar debido a sus efectos en:

– La entrega de recursos del suelo.

– La economía de C de la planta y la partición de asimilados entre los

componentes de la biomasa.

– El intercambio de gases y la asimilación.

• Mejorar la salud del suelo en cuanto a su estructura, condiciones quí-

micas y biológicas conduce a una mejor asimilación de los nutrimentos,

aun cuando el suministro de agua y nutrimentos del suelo se considere

adecuado.

9. Bibliografía

Claassen, N., Steingrobe, B., 1999. Mechanistic simulation models for a better

understanding of nutrient uptake from soil. In: Rengel Z.: Mineral Nutri-

tion of Crops. Fundamental Mechanisms and Implications. New York, NY:

Haworth Press, p 327-367.

Glover, J., 1968. The behaviour of the root-system of sugarcane at and after har-

vest. Proc. S. Afr. Sugar Technol. Assoc. 42, 133–135.

Pritchard, S.G., Rogers, H.H., 2000. Spatial and temporal deployment of crop

roots in CO2-enriched environments. New Phytol. 147, 55–71.

Smith, D.M., Inman-Bamber, N.G., Thorburn, P.J. 2005. Growth and function of

the sugarcane root system. Field Crops Res. 92, 169-183.

Swinnen, J., van Veen, J.A., Merckx, R., 1994. 14C pulse-labelling of fi eld-grown

spring wheat: an evaluation of its use in rhizosphere carbon budget esti-

mations. Soil Biol Biochem. 26, 161–170.

Wood, G.H., Wood, R.A., 1967. The estimation of cane root development and

distribution using radiophosphorus. Proc. S. Afr. Sugar Technol. Assoc. 41,

160–168.

16



El suelo y la sostenibilidad para la caña de azúcar

La materia orgánica en el suelo Fernando Muñoz Arboleda*

En el suelo existe una inmensa cantidad de organismos, incluyendo las

plantas, que obtienen la energía necesaria para su ciclo de vida de compuestos

orgánicos presentes en el medio edáfi co. Los organismos vivos van desde lom-

brices de tierra e insectos (macrofauna), nemátodos (mesofauna), protozoos

y arqueozoos (microfauna), algas, hongos, actinomicetos y bacterias (micro-

organismos), hasta animales excavadores y raíces de plantas. Todos estos

organismos y la gran cantidad de compuestos bioquímicos que producen son

conocidos como la biomasa del suelo (Essington, 2004).

El carbono juega un papel vital para los seres vivos, ya que es el principal

encargado de proveer la estructura sobre la cual se forman las diversas sustan-

cias bioquímicas que hacen parte de la biomasa de los organismos. El carbono

(C) contenido en la biomasa y en las sustancias excretadas por los seres vivos

del medio edáfi co es llamado C orgánico. El C orgánico (CO) se halla en todos

los materiales presentes en los seres vivos o procedentes de ellos. De esta

forma el C orgánico se encuentra en el suelo en tres grandes fracciones: C en

la biomasa, C en residuos de organismos en descomposición y C en la materia

orgánica (MO) o humus.

La fracción conocida como materia orgánica del suelo o humus se halla a

su vez dividida en sustancias no-húmicas y sustancias húmicas. Las sustan-

* Ingeniero Agrónomo, Edafólogo de Cenicaña PhD.

17


cias no-húmicas provienen de la descomposición de los residuos de biomasa

presentes en el suelo. Esta fracción está compuesta por sustancias orgánicas

químicamente reconocibles, tales como ácidos orgánicos, carbohidratos sim-

ples, polisacáridos, aminoazúcares, aminoácidos, lignina, cutina, melanina. Al

provenir de los organismos presentes en un ambiente ecológico determinado

se encuentran en diferentes proporciones.

La segunda fracción de la materia orgánica del suelo la componen las

sustancias húmicas. Estas se forman a partir de las sustancias no-húmicas.

El proceso de formación de la fracción húmica es controversial entre los cien-

tífi cos que la estudian. La teoría clásica es la polimerización de sustancias

no-húmicas para formar las sustancias húmicas; esta teoría no es aceptada por

otro grupo de estudiosos, que sugiere que lo que hay es un arreglo de sustan-

cias no-húmicas que forman una estructura conformacional (Essington, 2004).

Al provenir de una gran diversidad de sustancias no-húmicas las sustancias

húmicas son casi exclusivas del lugar en que se formaron.

La fracción húmica es una fracción estructuralmente estable, aunque pre-

senta una alta Capacidad de Intercambio Catiónico (CIC). Esta propiedad es

muy importante para los suelos de explotación agrícola, ya que permite retener

los nutrimentos en forma disponible para las plantas; propicia la estabilidad de

agregados, lo que a su vez mejora la estructura del suelo; incrementa la poro-

sidad (macro y mesoporos) y la infi ltración y crea microambientes (aeróbicos

y anaeróbicos); por lo tanto favorece la diversidad de organismos edáfi cos.

Además, su alta CIC le permite retener moléculas de plaguicidas (herbicidas,

fungicidas) para que estos sean degradados por los microorganismos presen-

tes en el medio edáfi co.

El contenido de C orgánico de un suelo es usado para predecir de manera

indirecta la necesidad de N de los cultivos. Actualmente, en muchos lugares

la metodología para estimar el contenido de C orgánico de los suelos es el

método de oxidación húmeda (Walkley y Black, 1934). El valor de C orgánico

estimado por este método es multiplicado por un factor (generalmente 1.5 –

1.9) para estimar porcentaje de MO. Este método estima un valor aceptable

del contenido del CO del suelo; pero la estimación de la necesidad de N para

los cultivos basada en este método no es muy confi able, ya que como vimos

anteriormente la gran variabilidad en la composición de la fracción no-húmica

del suelo hace que la estimación del N disponible para mineralización sea

imprecisa. Ante los problemas que implica el no contar con una metodología

18



confi able para predecir la necesidad de N para los cultivos se han propuesto

metodologías como el Illinois Soil Nitrogen Test (ISNT) (Khan et al., 2001) y

el Direct Steam Distillation (DSD) (Roberts et al., 2009), los cuales miden la

cantidad de aminoazúcares presentes en la materia orgánica del suelo, pues

esta es la fracción de sustancias no-húmicas que se encuentran más próximas

a la mineralización y por lo tanto disponibles para los cultivos.

Bibliografía

Essington, M.E. 2004. Soil and water chemistry. An integrative approach. CRC

Press. Boca Ratón, Florida. 534 p.

Khan, S.A., Mulvaney, R.L., y Hoef, R.G. 2001. A simple soil test for detecting

sites that are nonresponsive to nitrogen fertilization. Soil Science Society

of America Journal 65, 1751-1760.

Walkley, A. & Black, I.A. 1934. An examination of the Degtjareff method for de-

termining soil organic matter, and a proposed modifi cation of the chromic

acid titration method. Soil Science, 37, 29–38.

Roberts, T.L., Norman, R.J., Slaton, N.A., Wilson, C.E., Ross, W.J. y Bushong, J.T.

2009. Direct steam distillation as an alternative to the Illinois Soil Nitrogen

Test. Soil Science Society of America Journal. 73, 1269-1275.

19


Los residuos de la caña de azúcar

Fernando Muñoz Arboleda*

El corte de la caña en verde deja en el campo una gran cantidad de resi-

duos que deben ser arreglados (encallados) de manera que causen el menor

efecto al rebrote de la siguiente soca y la menor interferencia con las labores

de levantamiento. Al fi nal del ciclo las plantas de caña de azúcar alcanzan una

gran acumulación de biomasa. Es así como en la biomasa aérea (hojas, yaguas

y tallos) de la variedad CC 85-92 en la zona productora del Valle del Cauca, ésta

extrae 136, 31 y 245 kg ha-1 de N, P y K por cada 100 toneladas de tallos de caña

producidos. De la extracción de elementos mayores en la biomasa aérea, 57, 9

y 103 kg ha-1 de N, P y K, respectivamente, quedan en el campo en los residuos

de cosecha (hojas y yaguas). Desde el punto de vista nutricional es de resaltar la

importancia del retorno de los residuos al suelo, ya que estos representan 42%

del N y K y 29% del P presente en la biomasa aérea total (hojas, yaguas y tallos),

necesaria para producir 100 toneladas de tallos de caña.

Un factor determinante en la velocidad de descomposición de residuos es la

relación C/N. Como regla general se tiene que si la relación C/N es mayor que 30

se presentará inmovilización del N porque los microorganismos del suelo estarán

limitados por el escaso N presente en los residuos y puede haber competencia

por el N entre los microorganismos y el cultivo. Cuando la relación C/N está entre

20 y 30 se presenta equilibrio entre inmovilización y mineralización. Si la relación

es menor que 20 habrá mineralización neta y el cultivo tendrá N disponible. Los

residuos de caña revelan una relación C/N entre 80 y 90, lo que signifi ca que tie-

nen una descomposición lenta y pueden inducir defi ciencia temporal de N en las

plantas de caña adyacentes a los residuos encallados. Al momento de aplicación

de los residuos bajos en N (Havlin, 1999), inicialmente se presenta un descenso

del nitrato (NO3-) disponible en el suelo por inmovilización en la biomasa de los

microorganismos, cuya población crece como es indicado por el incremento de la

emisión de CO2. Posteriormente cuando el nitrato disponible se agota, la emisión

de CO2 decrece; esto indica que la población de microorganismos también men-

gua. La relación C/N en la biomasa de los microorganismos es aproximadamente

de 8, por lo que el N en su biomasa es prontamente mineralizado y el nivel de

* Ingeniero Agrónomo, Edafólogo de Cenicaña PhD.

20



NO3

- rápidamente excede el nivel de NO3- presente en el suelo antes de aplicar

los residuos bajos en N.

Entre los benefi cios logrados por un buen manejo de los residuos se pueden

citar: reducción de la erosión por viento y agua, incremento de la materia orgá-

nica del suelo (MO), aumento de la capacidad de retención de agua disponible

a las plantas y auge de organismos benéfi cos (Andrews, 2006). En un ensayo

establecido en Cenicaña, después de ocho cortes se observó el benefi cio de la

inclusión de los residuos de la cosecha en verde sobre la sostenibilidad de la

producción en los tratamientos en que dichos residuos se aplicaron en combi-

nación con fertilizantes. A pesar de los benefi cios que aportan los residuos de la

cosecha, los efectos son variables entre sitios. Es así como en algunos sistemas

con alta incorporación de residuos se ha reportado incremento de enfermedades

o baja germinación, especialmente en sistemas de producción de la zona tem-

plada (Linden et al., 2000).

El incremento en la actividad de los microorganismos debido a la presen-

cia de residuos se manifi esta con una mayor emisión de CO2 y disminución en

emisión de óxido nitroso (N2O) y metano (CH

4). El incremento en la emisión de

CO2 se debe al efecto combinado de la respiración de las raíces de las plantas y

la actividad respiratoria de los microorganismos presentes en el medio edáfi co.

En suelos con baja permeabilidad la presencia de residuos puede incrementar

problemas como la emisión de N2O.

Bibliografía

Andrews, S. S. (2006). Crop residue removal for biomass energy production: Effects

on soils and recommendations. Soil Quality National Technology Development

Team. USDA-Natural Resource Conservation Service. White paper. 15 p.

Havlin, J.L., J.D. Beaton, S.L. Tisdale y W.L. Nelson. 1999. Soil fertility and fertili-

zers- An introduction to nutrient management. Sixth edition. Prentice Hall.

Upper Saddle

River, New Jersey. 499 p. Linden, D.R., Clapp, C.E. y Dowdy, R.H. (2000). Long-

term corn grain and stover yields as a function of tillage and residue remo-

val in east central Minnesota. Soil and Tillage Research 56: 167-174.

21


Los sistemas de preparación de suelos Luis Arnoby Rodríguez Hurtado*

Distribución de tamaño de agregados

La preparación de suelos tiene como fi n hacer una distribución de tamaño

de agregados adecuada para albergar la semilla. La agregación debe garantizar,

entre otros factores, buen movimiento de agua y aire dentro de la masa de suelo,

mayor capacidad de retención de agua, resistencia a la erosión y contribución a

la conservación de la materia orgánica. La distribución de los agregados puede

determinarse tamizando una muestra en cribas estáticas o rotativas, o por mé-

todos modernos como la tomografía, que debe ser heterogénea y aproximarse

a una distribución logarítmica normal. En experimentos de preparación desarro-

llados por Cenicaña se utilizaron seis tamices entre 100 mm y 3.125 mm, y se

obtuvieron distribuciones cuyo diámetro medio ponderado varió entre 22 mm y

36 mm, sin diferencias signifi cativas en el tamaño medio de los agregados en la

mayoría de los casos.

La calidad de la preparación también se refl eja en factores como facilidad y

profundidad del surcado, conformado del surco y facilidad de tendido y tapado

de la semilla. Defi ciencias en la preparación pueden dar lugar a problemas en

la profundidad y geometría del surco y difi cultades para colocación y tapado de

la semilla. El sobrelaboreo proporciona agregados más pequeños y surcado de

buena profundidad y geometría, pero riñe con los principios conservacionistas

del suelo, pues causa deterioro en su estructura y propiedades físicas, químicas

y biológicas, acelera la oxidación de la materia orgánica y la pérdida de humedad

y contribuye a la erosión y contaminación de las fuentes superfi ciales de agua

y al cambio climático. Al mecanizar se presentan reacciones entre el oxígeno

del aire y el carbono del suelo, lo cual genera CO2, uno de los gases de efecto

invernadero. Experimentos realizados en México mostraron que con labranza

conservacionista se incrementó el nivel de C en la capa superfi cial. En labranza

convencional el efecto fue inverso (Apezteguia y Sereno, 2002).

* Ingeniero Mecánico, PhD. Asesor en Mecanización de Cenicaña

22



Consistencia del suelo

Los resultados de la interacción suelo-implemento dependen en gran parte

de las propiedades mecánicas del suelo cohesión, adhesión y fricción, las cuales

varían con la textura y el contenido de humedad del suelo y son la manifestación

de las fuerzas entre las partículas de suelo y entre el suelo y los implementos.

Estas propiedades defi nen la consistencia del suelo, su capacidad para resistir

el efecto de implementos y máquinas que ejercen fuerzas cortantes o presión y

causan rotura o compactación de la masa de suelo. Los suelos arcillosos son de

alta cohesión cuando secos y poco adhieren los implementos, en tanto en suelos

húmedos disminuyen la cohesión entre partículas, pero aumentan la adhesión

suelo-implemento hasta que el exceso de agua forma una película lubricante (Fi-

gura 1).

La consistencia del suelo también se expresa en los límites de Atterberg: límite

de contracción LC, límite plástico inferior LPI y límite plástico superior LPS (Figura

2), que muestran el comportamiento del suelo según su contenido de humedad:

por debajo de LC el suelo se comporta como un sólido, es difícil de mecanizar por

la cohesión y demanda alto consumo energético con baja fragmentación del suelo.

Al aumentar el contenido de humedad entre LC y LPI el suelo se vuelve frágil,

rotura más fácilmente y responde mejor a la acción del implemento. Por encima de

LPI el suelo es plástico; primero se deforma por la acción de las cargas y luego

sufre rotura por corte o compresión de la masa de suelo. Después de LPS el

alto contenido de humedad le da al suelo comportamiento de líquido; fl uye y no

Figura 1. Variación de las propiedades mecánicas con la humedad del

suelo.

Cohesión

Adhesión

SaturadoMuyHúmedo

Húmedo Húmedo

Estado de humedad

Consi

stenci

a

MedioSeco

23


LC LPI LPS

SÓLIDO SEMISÓLIDO PLÁSTICO LÍQUIDO

(%)

Frágil, friable Humedad

Figura 2. Estados del suelo según su contenido de humedad.

se fragmenta por la presión que ejercen los implementos. La mejor respuesta del suelo a los implementos es en la condición frágil o friable.

Propiedades mecánicas del suelo

Los implementos agrícolas ejecutan una acción mecánica sobre el suelo y este responde según sus propiedades mecánicas. De esta interacción resultan esfuerzos normales y cortantes dentro de la masa de suelo; producto de ello se presenta a lo largo de un plano una falla cuya dirección (β) depende del ángulo de fricción entre las partículas del suelo (Figura 3). El bloque de suelo cortado se desliza sobre el plano de falla generando levantamiento y un frente creciente de falla. La presión que ejerce el implemento sobre la masa de suelo genera fuerzas normales (Fn) y cortantes (Fc) sobre el plano de falla. Estas fuerzas

Figura 3. Esfuerzos causados dentro de la masa de suelo por un im-plemento.

Fc = A*C + Fn*tanφA = área del plano de fallatanφ = coefi ciente de fricciónβ = dirección del plano de falla = π/4 – φ/2

24



están relacionadas, según la ecuación de Coulomb, en la que además muestran su importancia las propiedades mecánicas del suelo a través del coefi ciente de cohesión (C) y el ángulo de fricción interna entre las partículas de suelo (φ).

Movimiento del suelo

Los implementos crean esfuerzos y dan movimiento a las partículas de sue-lo hacia arriba, adelante y al mismo tiempo hacia los lados hasta que están fuera del alcance del implemento (Sharifat y Kushwaha, 2000). Algunos factores del implemento, como curvatura, ancho y ángulo de ataque (α), tienen infl uencia en el resultado fi nal de dicho movimiento. Ángulos de ataque entre 20o y 30o permiten mejor desempeño del implemento (Marakoglu y Carman, 2009). La profundidad de trabajo y la separación entre cuerpos son importantes; a mayo-res profundidades se incrementan las posibilidades de alcanzar la profundidad crítica a partir de la cual no se produce roturación y se genera compactación lateral. La separación entre cuerpos debe ser tal que se produzca superposición en los efectos de roturación ocasionados por dos cuerpos consecutivos (Figura 4). Cuerpos muy separados pueden dar lugar a franjas de suelo sin roturar.

Las características mecánicas del suelo también defi nen los requerimientos de tiro para operar los implementos y limitan la capacidad de tracción de los tractores, según la ecuación de Coulomb. El torque que desarrollan los tractores genera sobre la superfi cie de apoyo fuerzas cortantes que causan la falla del

Figura 4. Relación entre la profundidad y la separación de los cuerpos.

25


área de contacto suelo-máquina, lo cual hace que el suelo se deslice y, por con-

siguiente, se genere patinaje en la máquina y se limite la tracción. Para mejor

aprovechamiento de labores, máquinas e implementos se deben tener en cuenta

aspectos relacionados con el comportamiento del suelo frente a las cargas que

debe soportar:

• El tipo de suelo y su condición de humedad son factores determinantes

en los resultados de las labores mecanizadas.

• La distribución de los agregados al fi nal de la preparación debe ser hete-

rogénea.

• El laboreo intensivo representa costo extra y favorece la erosión y la de-

gradación del suelo.

• Las propiedades mecánicas del suelo infl uyen en la respuesta del suelo

al implemento y los requerimientos de tiro y limitan la capacidad de trac-

ción de las máquinas.

• Se deben explorar alternativas para un mejor aprovechamiento de las

labores de labranza.

Bibliografía

Apezteguia H. y R. Sereno. 2000. Infl uencia de los sistemas de labranza sobre la

cantidad y calidad del C orgánico del suelo. Agricultura Técnica 62(3):418-

426. Chile.

Marakoglu, T y K. Carman. 2009. Effects of design parameters of a cultivator

share on draft force and soil loosening in a soil bin. Asian Network for

Scientifi c Information. Journal of Agronomy 8(1):21-26. Turkey.

Sharifat, K y R.L. Kushwaha. 2000. Modeling soil movement by tillage tools. Ca-

nadian Agricultural Engineering 42(4):165-172. Canadá.

26



Sistema planta-agua

y su relación con la fertilizaciónJosé Ricardo Cruz Valderrama*

Absorción de agua

El sistema radical de las plantas no solamente sirve como anclaje al suelo,

sino también como un medio efi caz para la absorción de nutrimentos y agua. La

absorción de agua se realiza en la epidermis de la raíz, especialmente en los

pelos absorbentes desde donde el agua pasa a través de las células corticales

al tejido del xilema (Figura 1), el cual es el encargado de transportar la savia

bruta hasta las hojas para ser usada en el proceso de fotosíntesis. La superfi cie

de los pelos absorbentes puede representar hasta el 60% del total del área de la

superfi cie radicular.

Durante las horas de alta demanda evaporativa de la atmósfera el agua en

el suelo que circunda a las raíces se absorbe tan rápidamente que se agota. En

este momento el fl ujo de agua desde el suelo hacia la raíz depende del gradiente

hidráulico entre el suelo y la parte exterior de la raíz y de la conductividad capilar

del suelo. Las plantas también pueden elongar sus raíces para entrar en contacto

con el suelo húmedo; algunas pueden crecer sus raíces 3-60 mm por día.

A medida que la raíz absorbe agua la solución del suelo queda confi nada

muy cerca de las partículas del suelo donde la tensión es mayor, lo cual hace que

la cantidad de agua disponible para la raíz sea menor.

Efecto del agua sobre los nutrimentos del suelo

El défi cit de humedad del suelo disminuye la disponibilidad de los nutrimen-

tos, así se encuentren en cantidades sufi cientes. El agua en exceso o défi cit en la

zona radicular afecta la forma química en la que están presentes los nutrimentos

en el suelo.

* Ingeniero Agrícola M.Sc. en Ciencias. Ingeniero de Suelos y Aguas de Cenicaña.

27


El nitrógeno es el nutrimento que más limita la producción de los cultivos no

leguminosos como la caña de azúcar, ya que al ser esta una gramínea depende

del nitrógeno proveniente de la mineralización de la materia orgánica del suelo

y de los fertilizantes aplicados como complemento al disponible en la materia

orgánica.

El nitrógeno es absorbido por las plantas como amonio o como nitrato; el

efecto biológico de absorberlo de una forma u otra afecta el desempeño y la

productividad de los cultivos.

En general las plantas requieren una combinación de las dos formas de

nitrógeno, aunque la tendencia es a una mayor proporción de nitrato que de amo-

nio. La forma predominante del nitrógeno en el suelo depende principalmente del

contenido de humedad del suelo. En suelos con exceso de humedad se restringe

la nitrifi cación, ya que es un proceso realizado por bacterias exclusivamente ae-

róbicas.

Figura 1. Estructura de la raíz con los pelos absorbentes para

explicar la absorción de agua.

28



Para ser absorbidos los nutrimentos deben estar disueltos en el agua con-

tenida en los poros que se forman entre las partículas de suelo. La presencia

y solubilidad de los elementos minerales necesarios para el desarrollo de las

plantas son factores determinantes para que la planta alcance la sufi ciencia o

sufra la defi ciencia de uno o más nutrimentos. Cuando un elemento mineral está

presente en alta cantidad y solubilidad se pueden presentar problemas de toxi-

cidad.

La solución formada por el agua al actuar como solvente y los nutrimentos

como solutos es conocida como la solución del suelo. Al entrar a la planta a

través de la raíz, los nutrimentos comienzan un largo camino hacia las hojas, el

principal centro de actividad fotosintética.

Para llegar a las hojas el agua con nutrimentos disueltos debe atravesar dife-

rentes medios, como pared celular, citoplasma, membranas y espacios porosos.

Los mecanismos de transporte de esta solución dependen del medio por el que

deben pasar.

Los principales mecanismos de transporte son la difusión molecular y el fl ujo

masal. El primero es rápido a corta distancia pero lento a larga distancia, en tanto

el segundo es muy rápido a larga distancia.

Transpiración

La mayor parte del agua absorbida por las plantas es liberada a la atmósfera

en forma de vapor y solamente entre 1% y 2 % de esta agua es utilizada para la

formación de los tejidos.

La fotosíntesis es un proceso que ocurre en las hojas de las plantas y que

permite combinar el anhídrido carbónico (CO2) con agua, en presencia de la

energía solar, para producir carbohidratos. En la epidermis de las hojas se en-

cuentran unos pequeños orifi cios, denominados estomas, que se cierran y abren

según la luminosidad y la disponibilidad de agua en la hoja. La cutícula foliar es

impermeable al agua y al CO2; por consiguiente, el vapor de agua y otros gases

de intercambio entre la hoja y la atmósfera deben pasar a través de los estomas.

El aparato estomático incluye el orifi cio del estoma y las células de guardia.

Los estomas pueden ser activados por diferentes mecanismos, como la con-

centración de potasio, que abre los estomas en las mañanas, y la concentración

de sacarosa, que los mantiene abiertos el resto del día, mientras la planta está

fotosintéticamente activa.

29


Cuando los estomas se encuentran abiertos el aire que entra a la hoja eva-

pora la película de agua que cubre las células del mesófi lo y produce la presión

hidrostática negativa, que genera la succión necesaria para que el agua que se

encuentra en el xilema ascienda hacia las hojas.

La absorción de CO2 de la atmósfera se realiza por difusión a través de la

pared celular en el interior de la hoja, para lo cual es necesario que el CO2 entre

primero en solución. El tejido interno de la hoja o empalizada está formado por

las células esponjosas del mesófi lo, en donde el agua se evapora y forma un

ambiente saturado de agua que se comunica con la atmósfera exterior cuando

están abiertos los estomas. La absorción de CO2 para la fotosíntesis es un pro-

ceso que necesariamente va acompañado por la pérdida de agua en forma de

vapor por transpiración.

Se plantea, entonces, un dilema sobre cómo maximizar la producción de los

cultivos aplicando la menor cantidad de agua de riego. Para optimizar la absorción

de CO2 se necesita que los estomas estén completamente abiertos, pero este

hecho permite al mismo tiempo una mayor pérdida de agua por transpiración. La

apertura de los estomas está controlada por la disponibilidad de agua en el suelo

y por factores ambientales que regulan los procesos de difusión y evaporación.

Evapotranspiración (Et)

El consumo total de agua de la caña varía considerablemente entre los diver-

sos países cañicultores del mundo debido a diferencias en los ciclos de cultivo.

Por lo general el consumo de agua por año oscila entre 1.200 mm y 1.500 mm;

se registran los mayores valores en las zonas subtropicales, donde el verano es

intenso y, por consiguiente, la demanda evaporativa de la atmósfera es mayor

que en los trópicos.

El consumo diario de agua de una planta es conocido también como eva-

potranspiración o uso consuntivo, y corresponde al proceso combinado del agua

perdida por evaporación directa desde la superfi cie del suelo y la absorbida por

las raíces, que posteriormente es perdida casi en su totalidad por transpiración

a través de la superfi cie de las hojas. La evapotranspiración es afectada por

factores de suelo, planta y clima. Cuando el contenido de humedad del suelo

es alto, las plantas pueden transpirar a su máxima capacidad; en este momento

la evapotranspiración obtenida se conoce como potencial (Etp). En el mundo se

han registrado valores máximos de Etp que varían entre 3.7 mm/día en Colombia

y 15.7 mm/día en Ayr (Australia).

30



El Valle del Cauca está ubicado en el trópico, a 3° de latitud norte con una

altitud media de 1.000 metros sobre el nivel del mar. Sus fl uctuaciones mensua-

les de temperatura, brillo solar y evaporación (Ev) son pequeñas. Por su parte,

en las zonas subtropicales de Argentina, Sudáfrica y Australia los cultivos están

cerca al nivel del mar y durante el verano la temperatura es alta; por consiguien-

te, la demanda evaporativa es mayor, y se pueden registrar valores diarios de

evapotranspiración entre 7 - 15 mm/día.

En las condiciones de campo de los cultivos comerciales la humedad del

suelo es variable y puede bajar hasta niveles intermedios entre la capacidad de

campo y el punto de marchitamiento permanente. En este caso la planta evapo-

transpira a una tasa inferior a la potencial, conocida como Evapotranspiración

actual (Et), valor que es utilizado para asignar los requerimientos de agua de las

plantas.

En los suelos de textura fi na y en condiciones húmedas la evaporación desde

la superfi cie del suelo puede ser alta antes del cierre del cultivo. Posteriormente,

cuando hay 100% de cobertura vegetal, la evaporación desde el suelo es mínima

y el cultivo pierde agua esencialmente por transpiración.

Experimentos realizados por Cenicaña en las condiciones ambientales del

valle del río Cauca han permitido obtener valores de Et de 2.1 mm/día para el

período de macollamiento (2.0 a 4.0 meses) y de 3.1 mm/día para el período de

rápido crecimiento (4.0 a 10 meses). Experimentos de evapotranspiración reali-

zados en lisímetros de percolación, con la plantilla y dos socas de la variedad CP

57-603 y MZC 74-275, han permitido observar que los requerimientos de agua

de la caña de azúcar por ciclo de cultivo de 13 meses oscilan entre 1.050 mm y

1.300 mm.

En el Valle del Cauca se ha encontrado una relación lineal muy estrecha

entre Et y Ev, hecho que permite calcular la Et a partir de la evaporación medida

en un tanque Clase A. Una vez estimado el valor de Et se puede fácilmente

implementar la programación de los riegos por el método del balance hídrico.

Requerimientos de riego

Los requerimientos de agua de la caña de azúcar varían de acuerdo con la

etapa de crecimiento, distribución y cantidad de las lluvias, que en el valle geográ-

fi co del río Cauca oscilan entre 800 mm y 2.600 mm. El período vegetativo de la

caña puede ser dividido en tres etapas, que incluyen un período de germinación

y macollamiento (0 a 4 meses), rápido crecimiento (4 a 10 meses) y maduración

31


(10 a 13 meses). La anterior descripción de los periodos de desarrollo de la

caña se adapta bien a variedades tempranas; en tanto en variedades de período

vegetativo largo (15 a 16 meses) el período de macollamiento se alarga hasta los

7 - 8 meses. Viene luego el período de rápido crecimiento (9 a 13 meses) y por

último el período de maduración.

En los primeros estados del cultivo las plantas están pequeñas y los reque-

rimientos de agua son bajos. Es así como durante el período de germinación

y macollamiento las socas de caña presentan bajos consumos de agua y los

riegos se pueden reducir al máximo sin afectar la producción de caña y azúcar.

En la parte inicial del período de rápido crecimiento (4 a 7 meses) las plan-

tas son muy susceptibles a los défi cit de humedad. Experimentalmente, se ha

encontrado un gran efecto del défi cit en la producción fi nal cuando se limitó el su-

ministro de agua en este período. Los requerimientos de agua y nutrimentos son

altos, y por consiguiente el cultivo no debe ser sometido a défi cit de humedad.

En el período de maduración el crecimiento de la caña se reduce y la planta

concentra azúcares en los tallos; por lo cual es recomendable restringir los riegos

y evitar las aplicaciones tardías de nitrógeno para no estimular nuevamente el

crecimiento de los tallos y evitar así la cosecha de cañas con bajos contenidos

de sacarosa.

Los experimentos sobre requerimientos de agua han permitido obtener valo-

res de corrección para convertir la evaporación del tanque en evapotranspiración,

K = 0.3 para el período de 2-4 meses y K = 0.7 para el período de rápido crecimien-

to (4 a 10 meses). Se recomienda suspender los riegos después de los 10 meses

para variedades que se cosechan entre 12-13 meses.

En las plantaciones comerciales del Valle del Cauca es muy común hallar

niveles freáticos superfi ciales que puedan aportar hasta un 60% de los requeri-

mientos de agua de la caña. A nivel de campo se ha comprobado la posibilidad

de controlar la posición del nivel freático entre 100 cm y 120 cm, sin reducir la

producción de caña y azúcar. Un nivel freático superfi cial con aguas de buena

calidad puede aportar entre 40% y 60% de los requerimientos de agua de la caña.

El aporte de agua capilar reduce la cantidad de agua que se necesita aplicar como

riego. Estudios realizados en zonas con nivel freático alto han indicado que se

puede reducir el valor de K para el período de rápido crecimiento de 0.7 - 0.5, para

incluir el aporte de agua capilar a partir del nivel freático.

32



La curva de consumo de agua de una planta es continua y va creciendo con

la edad de la caña hasta llegar a valores altos en el período de rápido crecimiento,

para luego decrecer durante el período de maduración. Actualmente los riegos

se han venido programando de manera satisfactoria con un K=0.3 para el período

de germinación y macollamiento, y K=0.7 para el período de rápido crecimiento.

Cenicaña está investigando para defi nir la curva continua de K de las variedades

comerciales y de esta manera lograr una mayor precisión en la estimación de los

requerimientos de riego. Hasta la fecha la función de K hallada por Cenicaña en las

variedades CC 85-92 y CC 93-3895 es: K=0.3 de 1-3 meses, K=0.4 de 3-4 meses,

K=0.6 de 4-5, K=0.7 de 5-6, K=0.8 de 6-7, K=0.7 de 7-9 y K=0.6 de 9-10 meses.

Los riegos de la caña en el Valle del Cauca son de carácter suplementario

debido a que la precipitación natural no es sufi ciente o su distribución no es ade-

cuada para satisfacer los requerimientos de agua de la caña. Durante la última

década se han presentado períodos secos en meses que tradicionalmente son

húmedos. Esta condición exige la programación de los riegos por balance hídri-

co como una garantía para contrarrestar aquellos períodos secos, que pueden

afectar la producción y la rentabilidad del cultivo.

33


Conferencia: La materia orgánica del

suelo. Origen y propiedadesRaúl Darío Zapata Hernández*

La totalidad de la materia orgánica del suelo se puede reunir fundamental-

mente en dos grupos (Stevenson, 1982; Kononova, 1966). El primero está forma-

do por restos orgánicos y son aquellos materiales identifi cables como las partes

total o parcialmente alteradas de la biomasa (plantas, animales y microorganis-

mos); representa los grupos de descomposición o los productos de la actividad

vital (metabolismo y resíntesis) de la población viva. Lo característico de estos

compuestos es que son identifi cables por la química orgánica (proteínas y ami-

noácidos, hidratos de carbono simples y compuestos, resinas, grasas, ligninas

y otros). Las sustancias de este grupo se consideran fuentes de nutrientes para

las plantas y los organismos del suelo. Igualmente, se les atribuyen actividades

estimulantes e inhibidoras de crecimiento de las plantas, como antibióticos y

vitaminas. La producción de CO2 del suelo y su respiración están asociadas a su

utilización como sustrato por los microorganismos del suelo.

Al segundo grupo componente de la materia orgánica del suelo se le llama

sustancias húmicas. Su formación se origina en procesos de complicadas trans-

formaciones de los restos vegetales y animales del primer grupo. El concepto es

aplicado a compuestos que se forman en el suelo por procesos no mediados por

la vida (Kumada, 1987). Estos procesos son colectivamente llamados humifi ca-

ción; producen una mezcla de sustancias con una alta resistencia al posterior

ataque microbiano y son completamente diferentes, en composición química,

a cualquier sustancia vegetal o animal que les dio origen. Este componente, de

color negro oscuro, de la fase sólida del suelo, juega un papel signifi cativo en

* Químico, M.Sc. en Ciencias del Suelo, Docente Universidad Nacional de Colombia

34



la formación y estabilización de los agregados, en el control de la acidez, en el

reciclaje de elementos nutritivos, en la desintoxicación de compuestos peligrosos

que llegan al suelo y en la fertilidad de éste.

En términos simples las sustancias húmicas son una mezcla de compuestos

no sintetizados directamente en los procesos bioquímicos que suceden en el

suelo, aunque ellos tienen una acción inicial importante. Más específi camente,

las sustancias húmicas son compuestos poliméricos formados a partir de los

compuestos producidos por acción microbial y que difi eren de estos biopolíme-

ros por su estructura molecular y su larga persistencia en el tiempo. La defi nición

de sustancias húmicas no implica un grupo particular de compuestos orgánicos,

de relativa masa molecular o reactividad química. Es esencialmente un grupo

muy disímil de compuestos orgánicos de naturaleza refractaria o recalcitrante

(Stevenson, 1982).

La humifi cación de los restos orgánicos está caracterizada, inicialmente, por

una fragmentación de los restos orgánicos y por la formación del humus, el cual

muestra una disminución continua de la relación C/N a medida que avanza. La

meteorización de la roca se caracteriza por una fragmentación física, la forma-

ción de arcillas y la disminución de la relación SiO2/Al

2O

3 del material residual.

Así, la humifi cación y la meteorización pueden ser consideradas procesos aná-

logos (Kumada, 1987).

Las sustancias orgánicas son sintetizadas y mantenidas por fuerzas vitales.

Ellas son inestables cuando plantas y animales mueren. Los minerales en las

rocas fueron sintetizados en presencia de altas temperaturas y altas presiones

en la litosfera. Son inestables en la superfi cie de la tierra donde están sometidos

a bajas temperaturas, a bajas presiones y a la acción del agua, del oxígeno y de

los ácidos. La humifi cación y la meteorización son dos procesos de estabilización

de ambos materiales en las condiciones terrestres. El humus y las arcillas son

productos fi nales resultado de la estabilización de los restos orgánicos y de los

minerales primarios. En ellos se refl ejan las condiciones pedológicas de forma-

ción.

La formación del suelo comienza cuando los organismos vivos colonizan

la roca y empiezan a constituir el horizonte C; así, la meteorización precede a

la humifi cación. En el transcurso del tiempo, con la formación del horizonte A,

ambas, la meteorización y la humifi cación, suceden simultánea y continuamente,

y la actividad biológica y los restos orgánicos aceleran la meteorización.

35


En general los procesos de humifi cación y meteorización suceden simultá-

neamente en el suelo e interactúan mutuamente, y se forman asociaciones entre

el humus y las arcillas. La cantidad y calidad de éstas varía según los componen-

tes orgánicos y minerales, al igual que las condiciones del clima del suelo. Así, es

razonable pensar que la verdadera humifi cación, sucede en el interior del suelo

y está controlada por procesos físicos, químicos y biológicos mediados por los

factores formadores del suelo.

El proceso de humifi cación no es completamente entendido, pero se está

de acuerdo en que sucede en cuatro etapas mediadas enteramente por el clima,

el relieve, la biota y el material parental, el cual incluye los minerales primarios y

los restos vegetales, que interactúan un tiempo determinado. Estas etapas son:

1) Descomposición de los constituyentes de la biomasa, incluyendo la lignina, en

compuestos orgánicos simples; 2) Metabolismo microbial de estos compuestos

simples; 3) Ciclo de C, N, H y O entre la materia orgánica y la biomasa micro-

bial; y 4) Un proceso de polimerización y resíntesis de las sustancias orgánicas

presentes en el suelo, que da lugar a un producto resistente al posterior ata-

que microbial. Los principales compuestos involucrados en las etapas 3 y 4 se

cree que son polímeros fenólicos, derivados de las etapas 1 y 2, los cuales son

convertidos a una clase de compuestos muy reactivos que contienen anillos de

benceno oxidados (quinonas que polimerizan rápidamente).

La mezcla de compuestos orgánicos de color negro, marrón, pardo o amari-

llo que se extrae del suelo con soluciones alcalinas, sales neutras o disolventes

orgánicos lleva el nombre de sustancias húmicas. Las propiedades químicas de

las sustancias húmicas son a menudo investigadas después del fraccionamiento

de la materia orgánica, con base en sus características de solubilidad. La materia

orgánica que ha sido solubilizada al tratar el suelo con una solución alcalina, ge-

neralmente NaOH, es separada de una parte orgánica insoluble llamada humina

y es llevada a pH 1 con un ácido fuerte. El precipitado que se forma después

de esta acidificación se llama ácido húmico y el decantado que queda soluble,

ácido fúlvico.

Generalmente se hacen repetidas extracciones alcalinas en las huminas

y ácidos húmicos para aumentar la separación. Los ácidos húmicos y fúlvicos

recuperados son sometidos a centrifugación y a resinas de intercambio para

remover partes inorgánicas y biomoléculas que pueden haber sido extraídas.

Igual procedimiento se hace a materiales como turbas y leonarditas para extraer

ácidos húmicos y fúlvicos. Cuando este procedimiento de separación por solubi-

36



lidad en medio alcalino se aplica a materiales compostados o a todos aquellos materiales orgánicos que no han sido sometidos a procesos pedogenéticos, valga decir la acción de los factores formadores del suelo, se extrae una fracción orgánica que se denomina humus (like-humic) para distinguirla de la sustancia húmica como tal.

1. Ácidos húmicos, ácidos fúlvicos y huminas

Como regla general hay más C y menos O en el ácido húmico que en el fúlvico. Esto lleva al ácido fúlvico a tener más grupos ácidos con mayor capaci-dad de complejación, y al ser soluble a todo pH actúa signifi cativamente en la movilidad de cationes metálicos en el suelo. El ácido húmico es de mayor peso molecular que el ácido fúlvico, lo que hace pensar que es más polimerizado y de mayor estado de humifi cación. La alta capacidad de intercambio catiónico de estos ácidos se ve refl ejada en la gran cantidad de grupos ácidos y fenólicos que tienen. Estos grupos funcionales se disocian en un rango de pH entre 5 y 7, valores comunes en el suelo, por lo que siempre le aportarán al suelo cargas negativas. La composición química promedio de los ácidos húmico y fúlvico de los suelos se resume en el Cuadro 1.

En el grupo de ácidos húmicos están englobados los compuestos que se extraen del suelo con NaOH, KOH, NH4OH, NaHCO3, Na4P2O7, NaF, oxalato sódico, urea u otros, solos o en mezcla de ellos. Y al acidifi car lo extraído con ácidos minerales, HCl, H2SO4, se precipitan de la solución obtenida en forma de un gel oscuro. Investigadores del siglo XIX como Sprengel, Berzelius, Mulder (Kononova, 1966) separaron los distintos compuestos que conforman este gel y resultó que su composición elemental y propiedades eran muy similares. Se-gún las ideas de la química clásica de aquel tiempo, se consideraba que estas diferencias caracterizaban la naturaleza individual de los componentes del gel. Así surgieron los nombres de ácidos húmicos, úlmico, músico, fumínico y otros.

Ácido C H N S O -COOH OH-Fenol(g kg-1 ) (mol kg-1)

Húmico 530-570 30-65 8-55 1-15 320-385 1.5-6.0 2.1-5.7Fúlvico 407-506 38-70 9-33 1-36 390-500 5.2-11.2 0.3-5.7

Cuadro 1. Composición química promedia de los ácidos húmico y fúlvi-co (Stevenson, 1982; Sposito, 1989).

37


Con las posteriores investigaciones se puso en claro que los geles extraídos

de los distintos suelos, turbas, restos vegetales en descomposición, a pesar de

toda su diversidad, conservan principios de estructura química muy semejante,

pero esencialmente distinta a cualquier sustancia vegetal o animal que les dio

origen.

Los ácidos húmicos son ácidos orgánicos polibásicos de débil disociación

que tienen un punto equivalente en la titulación con una base en un rango de pH

entre 8 y 9. Además de los grupos ácidos carboxílicos, fenólicos y alcohólicos, los

ácidos húmicos tienen grupos metóxicos, -OCH3, que van disminuyendo de 6-8%

en ácidos húmicos “jóvenes” a valores de 1-2% en ácidos húmicos “maduros”.

Actualmente los ácidos húmicos son considerados unos polímeros, con-

formados por monómeros y estos a su vez por unidades estructurales. Estas

unidades se componen de: 1) un núcleo, 2) una cadena puente, y 3) grupos

orgánicos reactivos.

Físicamente los ácidos orgánicos son coloides esféricos, tendientes a unirse

en cadenas con agregados en forma de racimo de uva. No son compactos y

tienen una estructura blanda y esponjosa con multitud de poros internos que

les dan gran capacidad de retener agua y de reaccionar de diferentes maneras:

adsorción, complejación, intercambio iónico, etc.

Los ácidos fúlvicos comprenden todas las sustancias orgánicas de la solu-

ción ácida que queda después de precipitar los ácidos húmicos de las sustancias

húmicas. Las mismas ideas que se tenían de los ácidos húmicos se aplicaron a

los fúlvicos. Se consideraba que eran una mezcla de compuestos orgánicos de

naturaleza individual y que eran precursores del ácido húmico. De aquí salieron

los nombres de ácidos crénico y aprocrénico. Algunos autores de las primeras

décadas del siglo XX consideraban estos ácidos como una mezcla de compues-

tos de naturaleza individual. Otros los miraban como formas precursoras de los

ácidos húmicos o como producto de su descomposición. Como resultado de esta

actitud los ácidos fúlvicos siempre han recibido menor atención en su estudio

que los ácidos húmicos, situación que hoy en día se conserva.

Actualmente los ácidos fúlvicos se consideran un grupo independiente de

las sustancias húmicas, con propiedades distintas a las de los ácidos húmicos,

que quedan después de precipitar estos. Tienen los mismos grupos funcionales

de los ácidos húmicos, poseen una alta capacidad de intercambio catiónico y de

disolver minerales y pueden formar complejos con los cationes metálicos de los

38



minerales que disuelven. Por lo anterior se les asocia a los procesos de podzo-

lización.

El grupo de sustancias húmicas que no se extraen con soluciones alcalinas

del suelo se denominan huminas. Se considera que son ácidos húmicos que han

perdido la capacidad de disolverse en álcali. Esto debido a la alteración de las

propiedades químico coloidales, provocada por desecación e interacción de los

ácidos húmicos con la parte inorgánica del suelo. Si el residuo de materia orgáni-

ca que queda después de la extracción alcalina se trata con H2SO

4, HNO

3 o HF,

para romper los enlaces de las sustancias húmicas con los silicatos, se extraen

más ácidos húmicos. Estos ácidos extraídos del residuo de las huminas resultan

ser semejantes a los sacados inicialmente del suelo, lo cual ha llevado a que se

diga que las huminas representan en sí ácidos húmicos.

2. Síntesis de las sustancias húmicas en el suelo

La formación de las sustancias húmicas es uno de los aspectos menos co-

nocidos de la química del suelo, aunque continuamente se está investigando. La

investigación de la formación de las sustancias húmicas está muy asociada al ciclo

del carbón y los cambios que ocurren cuando los residuos vegetales y animales

son descompuestos en el suelo por los microorganismos. Stevenson (1982) plan-

tea que existen varias rutas de formación de las sustancias húmicas durante la

descomposición de los restos orgánicos. Estas rutas las resume la Figura 1.

Residuos vegetales

Amino

compuestos

Sustancias húmicas

Productos

descomposición

de Lignina

Lignina

modificada

Azúcares Polifenoles

Quinonas Quinonas

1 2 3 4

Transformación por microorganismos

Figura 1. Mecanismos de formación de las sustancias húmicas en el

suelo (Stevenson, 1982).

39


La teoría clásica –popularizada en uno de los primeros textos de sustan-

cias húmicas, escrito por Waksman (1932), citado por Stevenson (1982)– es que

las sustancias húmicas son unas ligninas modifi cadas (ruta 4). Actualmente se

acepta que otras rutas son posibles sin hacer hincapié en una en particular.

De acuerdo con la teoría de la lignina se considera que esta es incompleta-

mente utilizada por microorganismos y que los residuos llegan a ser parte de las

sustancias húmicas. La modifi cación de la lignina incluye una pérdida de grupos

metoxi (-OCH3) con la generación de o-hidroxifenoles y la oxidación de cadenas

alifáticas con la producción de grupos ácidos (-COOH), como se presenta en la

Figura 2. Se supone que las sustancias húmicas representan un sistema polime-

rizadoy los productos iniciales deberían hacer parte de la humina. Una posterior

fragmentación y oxidación debería producir ácidos húmicos primero, y después

ácidos fúlvicos.

En la ruta 3 la lignina juega un papel importante en la formación del humus,

pero en forma diferente. En este caso los aldehídos fenólicos y los ácidos libe-

rados durante el ataque microbial de la lignina sufren un ataque enzimático y

se convierten en quinonas, las cuales polimerizan en presencia o ausencia de

compuestos aminados para formar macromoléculas similares a las sustancias

húmicas.

Figura 2. Representación esquemática de la teoría de la lignina en la formación de sustancias húmicas (Stevenson, 1982).

Lignina

Ataque de microorganismos

Residuo

Ácidos húmicos

Ácidos fúlvicos

Demetilación, oxidación y condensación con compuestos de N (ej. proteínas)

Fragmentación apequeñas moléculas

Unidades estructurales de lignina

Posterior utilización por microorganismos

40



Lignina

Ataque por microorganismos

Celulosa y otrassustancias diferentes

a lignina

Utilización por microorganismos

Aldehídos fenílicosy Ácidos

Utilización por microorganismos y oxidación a CO2

Polifenoles

Enzima fenoloxidaza

Quinonas

Compuestosaminados

Compuestos aminados

La ruta 2 es similar a la ruta 3, excepto en que los polímetros son sinteti-zados por los microorganismos a partir de compuestos carbonados diferentes a la lignina, por ejemplo, utilizando celulosa. Los polímetros son luego oxidados enzimáticamente a quinonas y convertidos a sustancias húmicas por la ruta 3.

La noción de que el humus se forma a partir de azúcar se remonta a los primeros días de la química del humus. De acuerdo con este concepto, los azú-cares reductores y aminoácidos formados como subproductos del metabolismo microbial sufren polimerización no enzimática para formar polímeros nitrogena-dos marrones del tipo de los que se forman durante la deshidratación de ciertos productos alimenticios.

La actual teoría de formación del humus reúne las rutas 2 y 3. El material de partida consta de compuestos orgánicos de bajo peso molecular que sufren re-acciones que los condensan y polimerizan formando así las sustancias húmicas, como se esquematiza en la Figura 3. Es necesario enfatizar que hasta ahora no se ha desarrollado una teoría que logre explicar satisfactoriamente la formación de sustancias húmicas en diversos ambientes pedológicos. Las cuatro rutas pre-sentadas en la Figura 1 pueden operar en todos los suelos, pero no en el mismo grado u orden de importancia. Las condiciones de humedad, temperatura, redox, fuentes de materia orgánica, etc. pueden infl uir en que una determinada ruta sea preferente en relación con las otras. La ruta de lignina puede operar en suelos mal drenados, en tanto la síntesis de polifenoles puede ser importante en el horizonte O, formado por una capa de hojarasca en ciertos suelos forestales.

Figura 3. Representación esquemática de la teoría del polifenol en la formación de sustancias húmicas (Stevenson, 1982).

41


Una situación que no ha recibido sufi ciente atención es el hecho de que en

un suelo dado no todos los componentes de las sustancias húmicas se pueden

formar por el mismo mecanismo. Los ácidos húmicos, por ejemplo, se pueden

formar de los polifenoles de las plantas o microorganismos, en tanto los áci-

dos fúlvicos pueden tener como precursores los productos de condensación de

azúcares y aminas, algunas veces llamadas reacciones de Maillard. Una mayor

difi cultad se tiene del efecto del ambiente en la formación de determinado tipo de

humus y cuando diferentes tipos de materiales llegan al suelo.

En ambientes aeróbicos la lignina puede fraccionarse en compuestos de bajo

peso molecular, previo a la síntesis del humus. Se sabe que el oxígeno se re-

quiere para la despolimerización microbial de la lignina; además, los hongos que

degradan la lignina no se encuentran en ambientes excesivamente húmedos. De

acuerdo con lo anterior se puede pensar que la lignina modifi cada hace la mayor

contribución a la formación del humus en los suelos pobremente drenados, turbe-

ras y sedimentos lacustres.

La teoría propuesta inicialmente por Waksman (1932) es considerada ob-

soleta por muchos investigadores (Stevenson, 1982; Kononova, 1966; Kumada,

1987). Según los conceptos actuales, las quinonas originadas de la lignina, en

conjunto con aquellas sustancias sintetizadas por los microorganismos, son las

unidades que hacen parte de las sustancias que incrementan su complejidad y

llegan a formar las sustancias húmicas que deberían seguir el siguiente orden:

ácidos fúlvicos → ácidos húmicos → humina.

Stevenson (1982) considera la formación de sustancias húmicas en el suelo

como un juego de cartas al azar, en el cual cada unidad estructural representa

una carta de la baraja y una mano dada es igual a la combinación de unidades

Figura 4. Unidades estructurales producto del proceso de descomposi-

ción, de las cuales se pueden formar moléculas húmicas en un proceso

de humifi cación.

42



estructurales para formar una molécula de humus. La secuencia de cuatro uni-dades estructurales se representan como cartas de una “mano de juego” en la Figura 4 y su combinación produce un núcleo estructural como el de la Figura 5.

Figura 5. Unidad estructural hipotética para un ácido húmico obtenido por combinación de las cuatro unidades básicas mostradas en la Figura 4.

En la Figura 5 se observa cómo la “mano de unidades estructurales” se ha unido para formar una parte del ácido húmico, en unas condiciones pedogené-ticas dadas.

El número de unidades estructurales que pueden existir en el suelo es muy grande y las formas como se pueden combinar son astronómicas, lo que lleva a pensar la naturaleza tan heterogénea de las sustancias húmicas en un suelo dado.

3. Efecto de las sustancias húmicas en el suelo

La formación del suelo se debe, en gran medida, a la acción de las sustan-cias orgánicas sobre el material parental. Dokuchaev, considerado el fundador de la Ciencia del Suelo, defi ne el suelo como un cuerpo natural que se forma por la interacción de una serie de factores, entre los cuales están los organismos (vegetación y macro y microorganismos). Él considera al humus una parte fun-damental del suelo, con una inmensa importancia en los procesos de formación y en la fertilidad, y su presencia es el síntoma cualitativo que distingue el suelo del saprolito. La anisotropía vertical del perfi l del suelo es el resultado de la al-teración del material parental y la distribución de materiales. Se forman así los horizontes A, B y C. La presencia del horizonte A es evidente por la coloración oscura que le imparten las sustancias húmicas.

La sola meteorización no es sufi ciente para la formación del suelo. Es ne-cesaria la formación de estructura (Kay y Angers, 2000). La formación de agre-gados como producto de la estructuración del suelo es un fenómeno netamente pedogenético. La estructura del suelo es responsable de los fl ujos de aire y agua

43


dentro de él y de la retención de humedad necesaria para los procesos vitales

que se dan dentro del suelo; de aquí su importancia en la fertilidad. Los coloides

orgánicos juegan un papel primordial en la formación de la estructura porosa,

que es el agregado, al enlazar las partículas sólidas, arcilla, limo y arena en una

sola unidad.

En asocio con la fracción arcilla el humus tiene una extrema infl uencia en

las propiedades químicas, físicas y biorgánicas de los suelos. Entre las funcio-

nes que se le atribuyen están: 1) Mantenimiento de una buena distribución de

tamaños de poros que determinan un buen balance entre retención de agua y

aireación; 2) Retención de nutrientes intercambiables y complejados; 3) Libera-

ción por mineralización de iones de nitrógeno, fósforo y azufre; y 4) Adsorción de

pesticidas, lo cual impide su llegada a cuerpos de agua.

4. Reacciones de la materia orgánica con iones metálicos en el

suelo

La presencia de los cationes metálicos en el suelo está asociada a las reac-

ciones de complejación con la materia orgánica. Mientras que los cationes moni y

divalentes, Na, K, Ca y Mg interactúan con esta mediante reacciones de intercam-

bio con los grupos carboxílicos ácidos (-COO-Na, 2R-COOCa). Los cationes Cu+2,

Zn+2, Mn+2, Fe+3 y otros son ácidos de Lewis con un alto potencial de reaccionar las

moléculas orgánicas o bases de Lewis.

Figura 6. Diagrama esquemático de las reacciones de la materia orgá-

nica con cationes metálicos (M+n) con algunos agentes quelatanes (Q)

formados en el suelo, provenientes de la materia orgánica.

Rocas y minerales

M+n M-Q

Plantas

M-Q

Complejos

insolubles Meteorización

(Q)-Quclato

Microorganismos

Lavado

Solución del suelo

Mx

Adsorción por arcillas,

precipitados insolubles

44



Un esquema de las reacciones que puede tener la materia orgánica con los

elementos trazas en el suelo se presenta en la Figura 6.

Los elementos trazas (M+n) presentes en la solución del suelo, como quela-

tos o complejos solubles (M-Q), son fuentes de nutrientes para las plantas y los

microorganismos del suelo. Igualmente, pueden salir del suelo por lavado, única

vía posible para estos cationes. La mayoría de ellos precipitan como óxidos o

hidróxidos una vez liberados de los minerales primarios, y no son disponibles

para las plantas ni para los microorganismos. De la misma forma, los cationes

metálicos pueden ser inmovilizados por formas sólidas de la materia orgánica.

Las cantidades de elementos traza en la solución del suelo son muy pequeñas

comparadas con las presentes en forma precipitada en las arcillas, óxidos, hi-

dróxidos y humus. Sin embargo, desde el punto de vista de nutrición de plantas

y génesis de suelo tienen gran importancia.

5. Propiedades de los complejos

Un catión metálico en solución está rodeado de moléculas de agua forman-

do un complejo de solvatación o ion libre, y según la teoría ácido base de Lewis

es un ácido.

Un ácido Lewis (A) es un átomo, molécula o ion que tiene un orbital vacante,

no utilizado en un enlace covalente, por lo que puede aceptar un par de electro-

nes (Pearson, 1963). Una base Lewis (:B) es aquella sustancia igual, molécula

o ion, que puede ceder un par de electrones. De esta forma, Lewis propuso una

defi nición más generalizada de un ácido, en el sentido que no se le atribuye la

acidez a un elemento en particular, sino a un arreglo electrónico que tiene la ca-

pacidad, en un orbital desocupado, de aceptar un par de electrones. La reacción

típica ácido-base de Lewis se puede representar así:

A + :B ↔ A:B

Las especies A:B pueden ser llamadas complejos de coordinación, aducto

o complejo ácido base. Las especies A son llamadas ácido de Lewis para no

confundirlas con ácido de Bronsted y Lowry. La base Lewis :B, es idéntica a la

base de Bronsted y Lowry. En la reacción siguiente

Fe+3 + NH3 ↔ Fe(NH

3)+3

el Fe+3 es un ácido de Lewis y el NH3 es una base y forman el complejo

Fe(NH3)+3.

45


Ejemplos de ligandos en la materia orgánica del suelo con pares de electro-nes libres para formar enlaces covalentes con los cationes están representados por las estructuras químicas I, II , III y IV.

El orden de decrecimiento de afi nidad de ligandos orgánicos con los catio-nes es el siguiente:

De acuerdo con terminología de Pearson (1963), los ácidos y bases Lewis se pueden clasifi car en una escala de fuertes a débiles. Las bases débiles, también llamadas ligandos, son moléculas grandes fácilmente polarizables, y pueden ceder sus electrones para formar enlaces covalentes. Selectivamente se unen a ácidos Lewis débiles, que generalmente son iones metálicos de radio iónico grande y baja carga. Las bases fuertes tienden a ser moléculas pequeñas, no son fácilmente polarizables, forman pocos enlaces covalentes y más enlaces iónicos y se unen a ácidos Lewis fuertes, los cuales son iones metálicos de radio iónico pequeño y alta carga. En resumen, los ácidos fuertes se unen preferible-mente a las bases fuertes y los ácidos débiles se unen con las bases débiles. Una lista de ácidos y bases se presenta en el Cuadro 2. De esta lista se puede observar que el Fe+3, un ácido fuerte, tiende a unirse con una base fuerte, como fosfatos, carboxilatos, sulfatos, pero no se une fácilmente con bases débiles, como sulfuros o aminas aromáticas. El Fe+2 es un ácido débil que se une fácil-mente con bases débiles, como los sulfuros, para formar pirita.

Tipo Ácido Base

Fuertes H+, Li+, Na+, K+

Mg+2,Ca+2, Sr+2

Ti+3,Cr+3, Mn+2, Fe+3, Co+3, Al+3

NH3, R-NH2(amidas) H2O, OH-,

O2-R-OH(alcohol), R-COO-,

CO3-2, NO3

-, PO43-, SO4

2-, F-

Límite Fe+2, Co+2, Ni+2, Cu+2,

Zn+2, Pb+2

C6H6NH2(aminas aromáticas),

C5H5N(piridina), NO2-, SO3

2-, Br-

Débil Cu+, Ag+, Cd+2, Hg+, Hg+2 CN-, CO, S2-, R-SH(sulfi drilo), R-S-

Cuadro 2. Clasifi cación de los ácidos y bases de Lewis de acuerdo al concepto de Pearson (1963).

46



Muchos de los cationes metálicos pueden aceptar más de un ligando y defi -

nir de esta forma el número de coordinación. En la Figura 7 se presenta al catión

de cobre, Cu+2, formando dos tipos de complejos con aminoácidos.

De una forma general, el papel de los organismos y de la materia orgánica

en el proceso de formación del suelo se puede resumir de la manera siguiente:

las plantas, principalmente, aportan materia orgánica al suelo en forma de hojas,

tallos, raíces, etc. Aunque gran parte de la materia orgánica se descompone por

los organismos del suelo, una pequeña parte es humifi cada y permanece en él.

La descomposición y humifi cación varía según el tipo de residuo vegetal que

llega al suelo, del tipo de suelo, y en general de los demás factores formadores

de suelo, principalmente del clima.

Varios organismos toman parte en la descomposición de la materia orgáni-

ca; entre ellos están las lombrices, hormigas, arañas, termitas, etc. Igualmente,

microorganismos como hongos, bacterias y actinomicetos (Paul, 2000). Sus

actividades varían con las condiciones del suelo. Los organismos del suelo y

sus metabolitos son también descompuestos y humifi cados. Algunos tipos de

materia orgánica sintetizadas por los microorganismos y algunas sustancias de

las plantas de difícil descomposición por los microorganismos son incorporados

al humus.

Aunque los microorganismos están en el último eslabón de la cadena de

descomposición en el suelo, el papel de los animales no se puede ignorar. Por

ejemplo, la descomposición y la humifi cación se pueden retardar en el suelo

Figura 7. Esquema idealizado del desarrollo del suelo con relación a

la formación de horizontes en el tiempo. Los horizontes O y C son los

materiales parentales del suelo (Jenny, 1941; Kumada, 1987)

47


si los restos vegetales no son previamente fragmentados y mezclados por los

animales.

Kumada (1987) utiliza conjuntamente los términos descomposición y humi-

fi cación, sin diferenciarlos, e ignora si la humifi cación incluye la descomposición.

Lo que sí considera cierto es que los dos suceden simultáneamente y que la

descomposición es un proceso vital, según las leyes de la bioquímica. Kumada

(1987) supone que la humifi cación es un proceso no gobernado por la vida; es un

proceso abiótico en el cual no actúan las leyes de la bioquímica.

Los cambios que sufren los restos orgánicos del horizonte O de los suelos

son procesos típicos de descomposición y humifi cación. En el sistema de clasi-

fi cación de Soil Survey Staf (1992, 1996) los restos orgánicos acumulados en el

horizonte O de la superfi cie del suelo son identifi cados con las letras subíndices

i, e. La capa e está formada por fragmentos de hoja, tallos y restos orgánicos que

han caído recientemente, los cuales conservan su composición y forma original.

La capa i es de color marrón oscura a negra, de material amorfo formando una

capa de humus.

La tasa de transformación de la capa e en la capa i es diferente para cada

sitio y controlada por la humedad del aire cerca al suelo, por el clima y los de-

más factores formadores del suelo. Los productos de la humifi cación se van in-

corporando al material inorgánico del suelo y llegan a formar conjuntamente el

horizonte A. Duchaufour (1987) y Kumada (1987) hacen una mayor subdivisión

al horizonte O.

Bibliografía

Duchaufour (1987) Stevenson, F. J. 1982 ‘Humus Chemistry: Genesis, Composi-

tion, Reactions, 2nd edn., Wiley, New York, 1994.

Kononova, 1966

Kumada, 1987

Sposito, 1989

Kay y Angers, 2000.

Pearson, 1963

Paul, 2000

Soil Survey Staf (1992, 1996)

48



Necesidades nutricionales de la caña de azúcar

Extracción de nutrimentos mayores y menoresFernando Muñoz Arboleda*

La caña de azúcar es una gramínea con una alta producción de biomasa,

que requiere, a su vez, una alta extracción de nutrimentos del suelo. El K es el

elemento mayor que la caña extrae del suelo en más cantidad, seguido en su

orden por N, Ca, Mg, P y S. Los elementos menores son extraídos en el siguiente

orden de mayor a menor: Fe, Zn, Mn, B y Cu.

La variabilidad genética de la caña de azúcar conlleva una alta variabilidad

fi siológica; por lo tanto se debe hacer manejo específi co de la fertilización para

cada variedad, lo que debe tenerse en cuenta al implementar planes de agri-

cultura específi ca por sitio, o agricultura de precisión. La evidencia de esta gran

variabilidad se observó al tomar una muestra de diez variedades del banco de

germoplasma de Cenicaña y medir la concentración de nitratos y potasio en su

savia a los cinco meses de edad (Figura 1). Todas las variedades muestreadas

fueron sembradas simultáneamente, con el mismo manejo agronómico y en sue-

lo relativamente homogéneo; sin embargo, las diferencias en la concentración de

potasio y nitrato nos demuestran la gran variabilidad fi siológica inherente a las

variedades de caña.

Adicional a las diferencias fi siológicas de las variedades se presenta una gran

variabilidad en las condiciones edáfi cas y climáticas de la zona productora de caña

de azúcar. Es así como se han defi nido 149 zonas agroecológicas. El manejo nu-

tricional de las diferentes variedades en una alta variabilidad de ambientes exige

un profundo conocimiento de los procesos involucrados en la disponibilidad de los

nutrimentos esenciales para lograr una óptima productividad. Hasta el momento

el manejo de la fertilización en la zona productora de caña se ha hecho en la gran

* Ingeniero Agrónomo, Ph.D. Edafólogo de Cenicaña PhD,

49


mayoría de los casos con planes de fertilización que consideran la misma dosis

de fertilizantes para grandes áreas, y en algunos casos para la totalidad del área

de un ingenio. Esto desde el punto de vista operacional es lo ideal, pero se pier-

de mucha efi ciencia en el uso de los fertilizantes porque algunos sitios quedarán

sobredosifi cados y otros subdosifi cados, lo que resulta en pérdida de fertilizante

en los sitios sobreaplicados y pérdida de producción en los sitios subaplicados. El

objetivo de la agricultura de precisión es lograr aproximarse al máximo a la dosis

adecuada a las condiciones edáfi cas y climáticas de cada sitio.

Las plantas, a través de su sistema radicular, modifi can las condiciones del

suelo para adaptarlas a sus necesidades, y esa adaptación genera condiciones

químicas, físicas y biológicas diferentes a las del suelo que las rodea. En algunos

casos pueden darse cambios de hasta dos unidades de pH por debajo del que

medimos en una muestra de suelo (Tinker y Nye, 2000). Esta situación genera

cambios en la solubilidad y disponibilidad de los nutrimentos en la rizosfera. La

raíz de las plantas es un órgano que ha evolucionado para adaptarse a las con-

diciones edáfi cas presentes inicialmente en su centro de origen. Es así como

han desarrollado características como los pelos absorbentes, que incrementan

el área de absorción y adicionalmente le sirven de anclaje para vencer la resis-

tencia del suelo a la penetración de la raíz. Adicionalmente, en el meristemo de

crecimiento se producen sustancias como los llamados mucigel y/o mucílagos,

que tienen funciones como actuar como lubricante para disminuir la fricción, ser-

vir de interfase entre las partículas del suelo y la raíz, mantener el contacto entre

la raíz y las partículas del suelo y servir de sustrato para microorganismos que

3 0 0

3 5 0

4 0 0

4 5 0

5 0 0

5 5 0

6 0 0

6 5 0

7 0 0

CC 92-2198

CC 92-2154

CC 91-1880

CC 87-505

CC 85-92

CC 84-56

RD 75-11

PR 61-632

CO 421

POJ 2878

Nitra

to (

ppm

)

3 0 0 0

3 5 0 0

4 0 0 0

4 5 0 0

5 0 0 0

5 5 0 0

6 0 0 0

6 5 0 0

Pota

sio

(ppm

)

Ni tr a to Po ta sio

Figura 1. Concentración de nitrato y potasio en la savia extraída de las

yaguas de 10 variedades de caña de azúcar del banco de germoplasma

de Cenicaña.

50



colonizan la rizosfera y aportan benefi cios como solubilización de nutrimentos y

fi jación de N.

La rizosfera es la interfase entre la planta y el suelo, colonizada por una gran

diversidad de organismos heterótrofos que dependen de sustratos exógenos para

satisfacer sus necesidades de energía y nutrimentos para crecer y desarrollarse.

La rizosfera con su gran variedad de recursos es, por lo tanto, un ambiente propi-

cio en el cual muchos organismos pueden establecer simbiosis mutualistas con

la planta hospedera (Hartmann et al., 2009). Producto de esa relación las plantas

han evolucionado para secretar sustancias específi cas capaces de seleccionar

los habitantes de la rizosfera. Por esta razón en sistemas de producción agrícola

no es sufi ciente inocular cualquier clase de microorganismos y esperar que ellos

colonicen la rizosfera del cultivo, ya que la colonización exitosa dependerá de la

compatibilidad de los requerimientos fi sico-químicos del microorganismo y las

condiciones imperantes en la rizosfera.

Bibliografía

Hartmann, A. Schmid, M. , van Tuinen, D.M. y Berg, G. (2009). Plant driven selec-

tion of microbes. Plant Soil 321:235–257.

Tinker, P.B., y Nye, P.H. 2000. Solute movement in the rhizosphere. Oxford Uni-

versity Press. New York. 444 p.

51


Los fertilizantes de síntesis químicaFernando Muñoz Arboleda*

Los fertilizantes fueron desarrollados por el hombre para complementar o

reforzar los nutrimentos contenidos en el suelo cuando éstos se encuentran en

baja concentración o no están disponibles para ser usados por las plantas. Sin

embargo, no es sufi ciente solamente aplicar los fertilizantes, ya que el suelo

y las plantas son dos sistemas que compiten por los nutrimentos aplicados.

Esta competencia es la principal causa del por qué solo una proporción de los

nutrimentos aplicados en forma de fertilizantes minerales son absorbidos por

las plantas de cultivos en crecimiento (Trenkel, 1997). Para estimar la efi ciencia

de la recuperación y uso de los nutrimentos se han defi nido conceptos como

Efi ciencia de Uso de Nutrimento (EUN), traducción del inglés (Nutrient Use

Effi ciency (NUE). En general, se defi ne EUN la comparación de la cantidad de

nutrimentos tomados del suelo por las plantas en cierto tiempo, comparado con

la cantidad de nutrimento disponible en el suelo o aplicado como fertilizante

(Trenkel, 1997).

El nitrógeno (N) es el nutrimento que con más frecuencia es defi ciente en la

producción de cultivos. Por eso la mayoría de cultivos no-leguminosos requieren

de aplicación de fertilizantes nitrogenados. Además de la fertilización nitroge-

nada inorgánica (urea sintética, nitrato de amonio, nitrato de potasio, sulfato de

amonio, UAN), las fuentes nitrogenadas orgánicas (estiércoles, residuos orgáni-

cos, fi jación biológica de N por plantas leguminosas y organismos fi jadores de

N no-simbióticos) pueden suministrar sufi ciente N a los cultivos para una óptima

producción (Havlin et al., 1999). El comportamiento del N en el suelo es altamen-

te complejo, ya que es afectado por procesos químicos, físicos y biológicos. De

* Ingeniero Agrónomo, Ph.D. Edafólogo de Cenicaña PhD

52



aquí la importancia de entender su comportamiento dinámico para maximizar

la productividad agrícola y reducir su impacto al medio ambiente (Havlin et al.,

1999).

Dada la gran complejidad del N en el suelo y a que la urea es la principal

fuente de N usada en el mundo, las pérdidas por volatilización después de la

fase de hidrólisis y por lixiviación luego de la nitrifi cación del amonio se usan

inhibidores de la ureasa e inhibidores de la nitrifi cación para retardar la hidrólisis

y la nitrifi cación, respectivamente. La ureasa es una enzima exógena que se

encuentra en el suelo y es producida por muchos grupos de microorganismos.

La hidrólisis de la urea procede rápidamente en suelos cálidos y húmedos en los

que la mayoría de la urea es transformada a NH4+ en pocos días. La actividad de

la ureasa es mayor en la rizosfera de las plantas, donde la gestión microbial es

alta (Havlin, 1999). Los inhibidores de la ureasa son componentes que retardan

la hidrólisis enzimática de la urea por un cierto periodo; así evitan la volatilización

en forma de amoniaco y retardan el proceso de nitrifi cación. Los inhibidores de

la nitrifi cación son sustancias químicas que aplazan la oxidación bacterial del ión

amonio (NH4+) con lo cual retardan por cierto tiempo la actividad de las bacterias

Nitrosomonas, encargadas de la tranformación de NH4

+ a nitrito (NO2), lo cual

resulta en demora de la nitrifi cación (Trenkel, 1997).

Se han reportado cerca de 16 inhibidores de la ureasa, pero solamente uno

ha ganado importancia comercial: NBTPT (o NBPT): N-(butyl) thiophosphoric tria-

mide, conocido con el nombre comercial de Agrotain®. Hay alrededor de 30 pro-

ductos reportados como inhibidores de la nitrifi cación, de los cuales solo tres han

ganado importancia práctica o comercial: Nitrapyrin: 2-chloro-6-(trichloromethyl)-

pyridene, registrado con el nombre comercial N-Serve®; DCD: dicyandiamide,

(CMP ha sido usado solamente en combinación con DCD); DMPP: dimethylpyra-

zole phosphate registrado comercialmente como ENTEC®. Se han reportado

benefi cios de estos productos principalmente en suelos de textura liviana, donde

la lixiviación de nitratos puede producir impacto negativo sobre la productividad

de los cultivos y contaminación de aguas subterráneas por nitratos. Aquellos

fertilizantes a los cuales se les han adicionado inhibidores de la nitrogenasa o de

la nitrifi cación se les conoce como fertilizantes estabilizados (Trenkel, 1997).

Otro recurso usado para incrementar la efi ciencia de los fertilizantes, espe-

cialmente los nitrogenados, es el recubrimiento de los gránulos del fertilizante

con materiales que retardan su dilución en el suelo. El azufre fue el material

usado como recubrimiento. Los fertilizantes con este recubrimiento son cono-

53


cidos como fertilizantes de liberación lenta, y según el Comité Europeo de Nor-

malización deben cumplir los siguientes criterios: a una temperatura de 25 °C

no más del 15% del nutrimento es liberado en 24 horas, no más del 75% del

nutrimento es liberado en 28 días, al menos cerca del 75% debe liberarse en el

tiempo que dice el fabricante (Trenkel, 1997). Además del azufre, se han usado

diferentes tipos de resinas como recubrimiento. La liberación de los fertilizantes a

través de estas resinas sucede a tasas muy constantes y el patrón de liberación

se puede controlar con la porosidad y el espesor del recubrimiento. Algunas de

estas resinas liberan los fertilizantes de acuerdo con el contenido de humedad y

en otras la liberación es estimulada por la temperatura. Generalmente, solo hay

liberación cuando la temperatura es superior a 25 °C, por encima de la cual las

plantas activan sus funciones fi siológicas. Esta característica es ideal para la

agricultura de las zonas templadas, donde la actividad de las plantas se minimiza

con temperaturas del suelo por debajo de los 25 °C.

En nuestro medio las dos fuentes de P más usadas son el MAP (monoam-

monium phosphate) con un contenido de N del 11-13% y de P del 48-62% como

P2O

5 y el DAP (diammonium phosphate) con un contenido de N del 18-21% y de

P del 46-53% como P2O

5. La reacción del MAP en el suelo produce un descenso

en el pH alrededor del gránulo a 3.5, en tanto el DAP lo eleva a 8.5. Esta carac-

terística ha hecho que se sugiera usar el MAP en suelos calcáreos y el DAP en

suelos ácidos, pero el bajo volumen de suelo y la corta duración de la reacción

del pH hacen que al fi nal no haya diferencias (Havlin, 1999).

La fuente de K más usada en el sector azucarero es el KCl con un contenido

de K del 60% como K2O. Después de la instalación de las destilerías de etanol,

la vinaza como subproducto de la destilación se ha convertido en un recurso

valioso como fertilizante potásico debido a su alto contenido de K, S y materia

orgánica. Los cinco ingenios que tienen destilerías están usando la vinaza para

su aplicación directa al campo y como parte del proceso del compostaje de la

cachaza que se produce en la fabricación de azúcar. Actualmente se está en

la fase de establecimiento de la normatividad para la aplicación de vinazas y

compost por parte de la CVC. La vinaza tiene un gran potencial para reemplazar

gran parte del KCl, ya que este es importado al país a un costo muy alto.

Los elementos menores son tan importantes para las plantas como lo son

los elementos mayores; la única diferencia es que son requeridos en cantidades

mínimas comparadas con el requerimiento de los elementos mayores. General-

mente se aplican en forma de sulfatos de Fe, Zn, Mn y Cu. El B se aplica como

54



ácido bórico, bórax o solubor. Se recomienda aplicar el Fe en forma foliar, pues

las aplicaciones al suelo no son muy efectivas. Los quelatos sintéticos de Fe son

usados ampliamente y presentan ventajas sobre los sulfatos cuando son aplica-

dos al suelo, ya que el Fe quelatado está protegido de las reacciones en el suelo

que resultan en Fe(OH)3 insoluble en suelos calcáreos. De la misma manera los

quelatos de Zn, Mn y Cu son ampliamente usados. Se recomienda aplicar el Zn

al suelo, Mn, Cu y B pueden ser aplicados al suelo o foliarmente (Havlin, 1999).

Bibliografía

Havlin, J.L., J.D. Beaton, S.L. Tisdale y W.L. Nelson. 1999. Soil fertility and fertili-

zers an introduction to nutrient management. Sixth edition. Prentice Hall.

Upper Saddle River, New Jersey. 499 p.

Trenkel, M. 1997. Improving fertilizer use effi ciency.-Controlled-release and stabi-

lized fertilizers in Agriculture. International Fertilizer Industry Association.

(IFA) Paris. 151 p.

55


Fuentes orgánicas de nutrimentos

La cachaza

Caracterización y producciónJesús Eliécer Larrahondo Aguilar*

Introducción

Los residuos orgánicos ocupan un lugar importante desde el punto de vista

ambiental y de aprovechamiento industrial.

• Residuos domiciliarios: 30% - 65%

• Residuos agrícolas: más del 70%

El compost formado a partir de los residuos orgánicos se obtiene mediante

tecnologías de bajo costo y su producción trae benefi cios directos e indirectos

en el sector agroindustrial.

Producción general

* PhD., Químico de Cenicaña.

56



Extracción de nutrientes en el proceso agroindustrial de la caña de

azúcar

En este cuadro se refl eja la gran importancia y potencialidad de convertir

en composta (materia orgánica) los coproductos generados en el proceso de

agroindustria cañera, sobre todo por los nutrimentos que contiene, principal-

mente bagazo, cachaza y los residuos que quedan en el campo después de la

cosecha, ya que muchas veces se considera que pueden ser contaminantes si

no se les da el tratamiento adecuado.

Principales usos de la cachaza

• Abono orgánico (compost)

• Fuente de ceras para uso industrial

Características

Componente Porcentaje del total

N P2O

5 K

2O

Azúcar 1,4 0,4 1,0

Miel 14,0 5,6 59,5

Bagazo 49,2 56,0 15,0

Cachaza 12,2 22,0 22,5

Residuos que quedan en el

campo11,3 16,0 2,0

Pérdida al Medio Ambiente 11,9 0,0 0,0

Total extraído 100,0 100,0 100,0

Humedad

(%)pH C/N

Mat.

orgánica

P

(%)

K

(%)

Ca

(%)

N

(%)

Mg

(%)

6,8 6,1 22 42 1,25 0,54 3,3 1,16 0,5

57


Materiales y métodos para la elaboración de compost a partir de

coproductos de la caña de azúcar

Materiales

Cachaza. La cachaza o torta de los fi ltros es un residuo rico en nitrógeno,

fósforo y calcio que resulta del proceso de clarifi cación del guarapo, compuesto

principalmente por tierra y una gran cantidad de materia orgánica. La cachaza

representa de 2.8% a 4.5 % de la masa total de caña molida.

Compuestos Composición química,

base seca (%)

Proteína cruda 12-16

Cera, aceite, resina 10-14

Sacarosa y azúcares reductores 10-14

Médula de caña 18-25

Otros (tierra, cenizas, bagacillo) 23-35

Compostaje

El compostaje o composteo constituye la técnica de producir compost, y

es la descomposición bioquímica de materiales orgánicos por microorganismos

mezofílicos y termofílicos en condiciones aeróbicas que da como resultado un

producto estabilizado con elevado contenido de materia orgánica que se utiliza

para mejorar o mantener la fertilidad de los suelos agrícolas.

58



Composición química de coproductos a compostar

CACHAZA BAGAZO

PH 5.66

% Materia orgánica 20.7

Nitrógeno 0.68% 0.05%

Fósforo 0.57% 0.20%

Potasio 0.21% 0.19%

Humedad 73.78% 51%

Celulosa 35%

Hemicelulosa 20%

Lignina 17%

59


Presencia de oxígeno o aireación

Para que la fermentación aeróbica se produzca en las debidas condiciones

es necesario que el oxígeno llegue a toda la masa a compostar (3 - 5 %).

Temperatura

Los microorganismos obtienen la energía necesaria para su desarrollo me-

diante la oxidación del carbono presente en la masa a compostar.

Cada grupo de microorganismos necesita una temperatura óptima para su

desarrollo, y a partir de esa temperatura decrece su actividad.

Humedad

Los microorganismos requieren cierta cantidad de agua para sus activida-

des metabólicas. El óptimo es de 60% - 65% de humedad. El mínimo estaría en

30% - 40%.

60



Fases del proceso del compostaje

1. Fase mesofílica 15 – 40 oC

Al comenzar el proceso, la masa es atacada por microorganismos mesfílicos (fundamentalmente bacterias y algunos hongos).

2. Fase termofílica 40 - 75 oC

Esta fase es necesaria para matar fi topatógenos, semillas de malezas, etc. A partir de los 40 oC comienza la actividad de los microorganismos termofílicos (hongos y bacterias) y empiezan a aparecer actinomicetos. Éstos atacan estruc-turas más complejas (almidones, pectinas, celulosas y fi nalmente ligninas).

En esta foto se aprecia el afl oramiento de los hongos y algunas bacterias que ejercen sus funciones microbiológicas en la descomposición de la materia orgánica en sustancias húmicas presentes en los materiales a compostar, duran-te la fase mesofílica.

61


Enfriamiento de la masa

En este momento todavía no ha fi nalizado el proceso. Abunda su contenido

en lignina. Por ello se denomina compost joven.

Maduración de la masa (compost)

En esta fase se producen fenómenos de humifi cación y mineralización, y

se requiere de los siguientes parámetros para considerar a este material como

abono orgánico.

Num Parámetros Contenido

1 Relación C/N 10-20:1

2 Contenido de MO 50-60%

3 pH 6.5-7.0

4 Temperatura 25-30ºC

5 Humedad 25-35%

6 Nitrógeno 1.5-2.5

7 Fósforo 0.5-1.5

8 Potasio 1.0-2.0

Fertilización en caña de azúcar basado en el empleo de la cachaza

En esta foto se aprecia el afl oramiento de los actinomicetos que ejercen sus

funciones microbiológicas en la desintegración y desdoblamiento de los compo-

nentes lignocelulósicos, así como la producción de antibióticos para inhibir el de-

sarrollo de organismos fi topatógenos presentes en los materiales a compostar,

durante la fase termofílica.

62



Textura y propiedades químicas de tres suelos del río Cauca.

Profundidad: 0 - 20 cm

Variable

Suelo Puerto

Tejada (Vertic

Tropaquept)

Suelo Japio

(Fluvaquentic

Humitropept)

Suelo Gal-

pón (Typic

Pellustert)

Sitio 1 2 3 4

Textura Ar Ar Ar Ar

pH 5,8 5,9 5,3 6,8

M.O. * (%) 4,3 3,4 5,2 3,1

P disponible

(ppm)0,4 0,4 22,0 14,0

Ca int. *

(cmol/kg)15,7 13,8 6,3 21,2

Mg int. (cmol/kg) 8,4 8,9 2,3 10,1

K int. (cmol/kg) 0,18 0,20 0,11 0,42

* M.O. = Materia orgánica * Int = Intercambiable

C. D.1

(t/ha)

N

(kg/ha)

P2O

5

(kg/ha)

K2O

(kg/ha)

SuelosPuerto Tejada Japio Galpón

Sitio 1 Sitio 2 Sitio 3 Sitio 4

10 50 25 25 104 cd 96 b 69 de 209

20 50 25 25 101 cd 100 ab 91 ad 208

30 50 25 25 108 ac 107 ab 105 ab 231

40 50 25 25 121 a 121 a 98 ad 190

10 75 37 37 92 de 98 b 98 ad 228

20 75 37 37 106 bc 112 ab 90 ad 212

30 75 37 37 102 ad 116 ab 104 ab 215

40 75 37 37 111 ac 112 ab 105 ab 204

10 100 0 0 98 cd 103 ab 70 de 216

20 100 0 0 100 cd 113 ab 80 be 214

30 100 0 0 105 bc 113 ab 112 a 213

40 100 0 0 109 ac 109 ab 101 ac 217

0 100 50 50 82 e 75 c 91 ad 225

100 f 50 0 0 118 ab 110 ab 102 ac 227

0 100 0 0 67 f 76 c 93 ce 211

0 0 0 0 65 f 69 c 58 e 214

Promedios 99 102 91 215

Signifi cancia < 1% < 1% < 1% ns

Coefi ciente de variación 7% 11% 17% 8%

1 / C.D. = cachaza descompuesta. F = cachaza fresca

* Sólo en este sitio se usó la CC 84-75

Producciones de caña (t/ha) de las variedades V 71-51 y CC 84-75 (plan-

tillas) obtenidas con las aplicaciones de abonos orgánicos y minerales en tres

suelos del valle del río Cauca.

63


Cachaza fresca (t/ha) treinta días después

de la aplicación de P disponible (ppm)

Efectos de la aplicación de cachaza fresca en la producción

de caña de azúcar (CP 57 – 603, primera soca)

20

60

100

140

180

220

ton/ha

Manuelita (vertisoles - Molliso les

Providencia (In ceptisoles)

San Carlos (Vertisoles)

Pichichi

(Mollisoles - Inceptisoles)

0 100 200 300

20

60

100

140

180

220

ton/ha

ton

/ha

Manuelita (vertisoles - Molliso les

Providencia (In ceptisoles)

San Carlos (Vertisoles)

Pichichi

(Mollisoles - Inceptisoles)

0 100 200 300

64



16

15

14

12

10

8

TA

H

6

PJ V71-51” PJ V71-51” PJ CC84-75”

20+N 30+N 40+N 100-50-50 Tratamientos

Sustitución total del P y el K por la cachaza descompuesta en la

fertilización de la caña de azúcar en dos suelos PJ y JP (Inceptisols)

del valle del río Cauca.

16

15

14

12

10

8

TA

H

6

10+75% 20+75% 30+75% 40+75% 100-50-50

Tratamientos

Sustitución del 25% de N, P y K por la cachaza descompuesta en la

fertilización de la caña de azúcar en los suelos PJ y JP (Inceptisols)


16

15

14

12

10

8

TA

H

6

10+50% 20+50% 30+50% 40+50% 100-50-50

Tratamientos

Sustitución del 50% de N, P y K por la cachaza descompuesta en la

fertilización de la caña de azúcar en dos suelos PJ y JP (Inceptisols)


65


MezclaPartes de

cachaza frescaPartes de carbonilla

Vinaza de 55%(kg/t de m.s.)

1 4 1 0

2 4 1 50

3 4 1 100

4 4 1 200

5 4 1 300

Mezclas de abono orgánico evaluadas

Características de cinco mezclas de cachaza, carbonilla y vinaza después de cinco semanas en compostaje. Ingenio Manuelita S.A.

Contenidos de las mezclas

VariableMezcla

1

Mezcla

2

Mezcla

3

Mezcla

4

Mezcla

5

Pro-

medio

N (%) 1.04 1.13 0.90 1.02 0.66 0.95

P (%) 0.52 0.53 0.56 0.56 0.34 0.50

K (%) 0.53 0.66 0.88 0.90 1.18 0.83

Ca (%) 2.06 1.88 1.52 2.14 1.54 1.83

Mg (%) 1.22 1.18 0.98 1.22 1.16 1.15

Fe (ppm) 24,400 24,400 28,100 25,800 34,400 27,300

Mn (ppm) 752 723 751 751 771 750

Cu (ppm) 86 93 96 92 87 91

Zn (ppm) 228 202 173 212 133 190

Base

seca (%)53 54 80 51 69 61

66



Características del compost Manuelita - 1 después de

9 y 17 semanas de descomposición y dos volteos semanales

Características de compost según

el tiempo de descomposición

Variable 9 semanas 17 semanas

Ph 7.82 8.28

Materia orgánica (%) 17.02 17.93

C (%) 9.90 10.42

C/N 10.81 12.90

C.E. (dS/m) 6.18 7.27

Densidad (g/cc) 0.60 0.65

Humedad (%) 38.60 30.30

Variaciones de temperatura, humedad, pH y relación C/N durante el período de compostaje de cinco mezclas de cachaza y carbonilla con diferentes

dosis de vinaza y 55% de sólidos totales.

67


68



Conclusiones

• Las mayores respuestas a las aplicaciones de cachaza se obtuvieron en

los suelos Puerto Tejada y Japico, caracterizados por su baja fertilidad.

• La respuesta de la caña de azúcar a las aplicaciones de cachaza depen-

de del suministro de los nutrientes del abono orgánico, especialmente en

suelos que tienen bajos o medianos contenidos de materia orgánica.

Características de cinco mezclas de cachaza, carbonilla y vinaza después

de diecisiete semanas en compostaje

Contenido de las mezclas

VariableMezcla

1

Mezcla

2

Mezcla

3

Mezcla

4

Mezcla

5

Prome-

dio

N (%) 1.00 0.96 0.60 1.08 0.60 0.85

P (%) 0.98 0.92 0.52 0.98 0.41 0.76

K (%) 0.55 0.71 0.84 0.98 1.36 0.89

Ca (%) 2.64 1.74 1.23 1.98 1.53 1.82

Mg (%) 1.02 0.67 0.66 0.78 0.99 0.82

Fe (ppm) 22,900 21,800 28,400 21,300 27,500 24,400

Mn (ppm) 689 686 817 674 702 714

Cu (ppm) 66 64 70 58 68 65

Zn (ppm) 211 200 212 314 123 212

Base seca (%) 56 63 89 59 82 70

69


La vinaza

Caracterización de la vinaza

Usos y aprovechamientos potenciales

Introducción

La producción de bio-etanol es de gran benefi cio e importancia económica para los países que disponen de recursos agrícolas como la caña de azúcar. Pero la vinaza como sub-producto del proceso alcoquímico plantea retos y opor-tunidades en su uso y disposición fi nal.

Defi nición

• La vinaza es el subproducto que se obtiene después de la fermentación de los azúcares y remoción del etanol vía destilación.

• El contenido de sólidos totales en la vinaza oscila entre 2-4% cuando se obtiene de los jugos de caña de azúcar y entre 5-10% cuando se utiliza miel fi nal en el proceso fermentativo.

• Nombres comunes: “Stillage, distillery slops, distillery wastewater, spent wash”.

Hechos

• Por cada litro de alcohol se producen alrededor de 10-15 litros de vinaza. • La disposición y uso de la vinaza es uno de los retos para disminuir su

impacto negativo en el medio ambiente.• Es alta en cenizas, bajo pH (4.4 − 5.4), con una gran demanda bioquímica

y química de oxígeno (BOD y COD).• Algunos tipos de vinaza tienen productos de valor comercial:

– Vinaza de la remolacha: 16-34% de proteína, betaína y ácido glutá-mico.

– Vinaza del vino: Ácido tartárico.– Vinaza del maíz: Se concentra en un producto que se llama “Dried

distillers grains with soluble (DDGS), útil en alimentación animal.Fuente: M. A. Godshall. SPRI (2006)

Jesús Eliécer Larrahondo Aguilar*

* Químico PhD. Jefe de Cenicaña

70



Deshidratación

Producción de la vinaza

Fermentación

71


Desti

lació

n y

co

ncen

tració

n d

e v

inaza

72



Métodos usuales de disposición de las vinazas de la caña de azúcar:

• Aplicación en los suelos (fertirrigación).

• Compostaje con la cachaza y residuos de caña de azúcar.

• Disposición en lagunas.

• Digestión anaeróbica.

• Incineración.

Nota: Cada método tiene ventajas y desventajas con costos asociados.

Otros usos de la vinaza

• Producción de proteína unicelular, mediante Phanerochaete chrysospo-

rium. Produce una proteína rica en lisina y pobre en metionina.

• Control de áfi dos en el algodón en la India.

• Aditivo en nutrición animal.

Fuente: M. A. Godshall. SPRI (2006)

Composición de la vinaza

Componentes principales de la vinaza

• Inorgánicos.

• Orgánicos.

El fraccionamiento y la recuperación de compuestos de valor agregado de

la vinaza han sido objeto de estudio y registro de patentes en USA y Europa (Ej.

U.S. Pat. No. 4,359,430 y 5,127,957).

Análisis proximal (%) de la vinaza

Humedad 89.64

Proteína 2.92

Fibra 0.20

Grasa 0.41

Cenizas 3.61

Carbohidratos 3.43

pH 4.4

Fuente: Dowd, 1994

73


Análisis típico de una vinaza

pH 3.8-5.0

BOD 45,000-70,000 mg/L

COD 100,000-150,000 mg/L

K (como K2O) 0.4-2.5%

Ca (como CaO) 0.20-0.55%

Mg (como MgO) 0.1-0.36%

Carbohidratos 1.9-3%

Compuestos orgánicos 6-9%

Fuente: Wei y Xu, 2004

Análisis típico de vinaza producida en el Valle del Cauca

pH 4.0 - 5.2 CE (mS/cm) 23.0 - 41.0

MO (%) 4.8 - 6.0 Ca (%) 0.17 - 0.35

MO1 20.0 - 36.0 Mg (%) 0.10 - 0.13

N (%) 0.20 - 0.30 Fe (ppm) 30 - 40

P (%) 0.01 - 0.03 Mn (ppm) 3.0 - 5.0

K (%) 0.96 - 0.1 Cu (ppm) 0.1 - 1.0

K (%)1 3.0 - 5.0 Zn (ppm) 0.1 - 2.0

1 Datos correspondientes a vinaza concentrada (aproximadamente sólidos totales solu-

bles entre 30% y 40%)

En la fracción inorgánica se destaca la presencia de sales de potasio, las

cuales pueden ser aprovechadas como fertilizantes.

Nitrógeno

• Existe alguna información sobre el contenido y la naturaleza de los com-

puestos nitrogenados en la vinaza.

• En Japón - 7.16% de los sólidos son aminoácidos.

• Lewicki (2001) - 8 a 15% de proteína (vinaza de la remolacha).

• Dowd (1994) - 2.92% de proteínas.

• Los mayores aminoácidos son los ácidos aspártico y glutámico; luego

treonina, serina, glicina, alanina, valina y leucina.

• La vinaza de la caña es básicamente defi ciente en nitrógeno. Valor usual:

0.2% - 1.5% (depende del grado de concentración).

74



Composición orgánica de la vinaza

Origen de los compuestos orgánicos presentes en la vinaza

• Natural (Ej: C. fenólicos)

• Originados en el proceso (Ej: Productos de degradación térmica y micro-biológica)

Los mayores ácidos orgánicos

• Ácido láctico.• Ácido aconítico. • Ácido glicólico .• Ácido cítrico.• Otros: Oxálico, málico, succínico, quínico.

Principales compuestos fenólicos en vinazas de la industria

vinícola

Fuente: Revista Española de Ciencia y Tecnología de Alimentos, 1993. 35, 5, 517

Compuestos fenólicos en destilerías vínicas (vinazas)

Fuente: A. Morales. Tesis de Maestría. Universidad del Valle y Sucromiles (2000).

75


Cromatografía

El proceso cromatográfi co de separación

Derivatización con TMSComponentes: A. Láctico, glicerol, ácido succínico, etc

Cromatograma de gases

76



Cromatograma de HPLC

Vinaza colombiana (% base seca)

Cenizas 12.4

Polisacáridos 5.21

Polímeros colorantes > 12,000 Da 2.31

Glicerina 4.17

Sorbitol 2.15

Ácido aconítico 2.71

Ácido cítrico 1.24

Ácido láctico 1.97

Ácido quínico 1.09

1,2-diOH-pentanodioico ácido 1.09

77


Fuente: A. Morales. Tesis de Maestría. Universidad del Valle y Sucro-miles (2000).

Otros compuestos identifi cados

Ácido acético Ácido FórmicoAcetona Ácido FumáricoAlanina Furfuril alcoholÁcido aspártico Ácido Glicérico. Ácido GlicólicoBenzaldehído 1-HidroxiacetonaÁcido Benzoico Ácido p-Hidroxi benzoicoÁcido Butánico. Ésteres butíricos Ácido p-Hidroxi cimámico2,3-Dihidrobenzofurano Ácido 2-OH-furancarboxilico2,3-Duhidro-3,5-dihidoxi 2-Hidroxi hexanoico6-metil-4H-piran-4-ona Ácido Itánico2-5-Dimetilfurano Ácido Palmítico2,4-Dimetil-4-OH-3-

(2H)-furanona

Resolcinol

2,6-Dimetoxifenol Ácido esteráricoDimetilsulfuro Ácido SucínicoEtanol Ácido SiríngicoEtil palmitato XilitolEtil succinato

Compuestos volátiles de la vinaza

• Corresponden a los presentes en el aceite Fusell, formados durante la fermentación.

• Muchos ésteres y ácidos orgánicos volátiles se forman por acción de las levaduras y bacterias.

Principales compuestos de la vinaza

Ácido acético2, 3 – butanodiol Alcohol furfurílico Benzaldehído 2 – acetil pirrolÁcido benzoico2,6 – dimetoxifenol

Fuente: A. Morales. Tesis de Maestría. Universidad del Valle (2000).

78



Aprovechamiento y valor agregado de la vinaza

Las posibles alternativas para la disposición de las vinazas

La producción de levadura torula

Usando las vinazas en la producción de levadura de torula

• Puede permitir la substitución parcial de las mieles fi nales.

• Es posible sustituir entre un 20% y un 80%.

• Mantener un rendimiento de biomasa / sustrato de 40%.

Ejemplo de uso de vinazas para la producción de levadura torula

• Producción 40 ton / día.

• Operando 300 días por año.

• Sustitución de 30% de las mieles fi nales por vinazas de la destilería.

Representará un ahorro anual de 12.000 toneladas de mieles.

Esquema general de la producción de levadura

El esquema tecnológico se divide en:

1. Preparación de materias primas (tanques de almacenamiento, sistemas de transriego).

2. Fermentación (fermentadores, sopladores, tanques).

3. Área de racuperación de producto (separadoras, evaporadores, tanques, secadores).

4. Otras facilidades auxiliares (agua, electricidad, vapor).

Vinaza: 60-65 m3

DQO: 60-70 Kg/ m3

100 m3 efluentesDQO: 10-15 Kg/ m3

Agua

1 t miel final80 oBx (52% ART)

Vapor

Agua

Aire

Vapor

Nutrientes

Agua

Combustible

Saura G. Levadura Torula. Una alternativa al tratamiento de las vinazas de destileria.Diversificación 2006 Junio Ciudad Habana

1 t Levadura seca(base seca)

Fermentación

Separación ylavado

Termólisis yconcentración

Secado yenvase

79


Las levaduras, producto indispensable en la industria moderna, con aplica-

ciones alimenticias, farmacéuticas y químicas.

Composición típica de la levadura de vinazas

Componente Levadura

de vinazas

Levadura

de mieles

Harina

de soja

Proteína bruta 45.0 47.0 44.0

Extracto etéreo 1.2 1.5 2.3

Fibra bruta 0.63 0.57 6.3

Aminoácidos

Isoleucina 1.95 2.00 1.98

Leucina 3.90 4.06 3.29

Lisina 4.07 4.05 2.90

Metionina + cistina 1.08 0.99 1.15

Fenilalanina + tirosina 3.24 3.89 3.63

Treonina 2.19 2.13 1.71

Triptófano 1.07 1.12 0.90

Valina 2.29 2.17 2.15

Saura G. Levadura Torula. Una alternativa al tratamiento de las vinazas de des-

tilería.

Diversifi cación 2006, Junio, Ciudad de La Habana.

Transformación de la vinaza en productos de valor agregado

• Tecnologías desarrolladas por Nh Nascent Holdings.

• Patentes y registro en USA y Europa ( U.S. Pat 5760078, EPO 763098,

etc).

• CTA, Observatory on Science and Technology.

• Experiencias en diferentes países (India, China, Brasil y Colombia).

Nh Nascent Holdings (USA, Dallas Texas)

• La información se basa para una producción de vinaza en plantas de

azúcar y alcohol, que generen 3.600 metros cúbicos / día.

80



Fertilizantes

• Tecnología de microencapsulación: Enviro-Sil Multi-Nutrient ® (las

plantas toman los nutrientes del gel sin pérdidas por fi jación, lixiviación o

volatilización).

• Enviro-Sil® Plus (fertilizante para aplicación foliar. Presenta característi-

cas de fungicida, no tóxicas, para especies mayores).

• Se reporta que la producción en caña de azúcar puede incrementarse,

con la tecnología Nascent, entre 20%-50%, según condiciones del suelo

y climáticas.

Otros productos

Tecnología Nascent Holdings (USA,Dallas Texas)

• Glicerina: 3 kg / metro cúbico de vinaza.

• Inositol: 1kg / metro cúbico de vinaza.

• Ácido succínico: 0,7 Kg / metro cúbico de vinaza.

• Metano (fuente de energía): 12,5 t / día (depende del volumen y la tec-

nología). Créditos de carbono como una buena oportunidad, si el metano

se destina a la producción de energía.

Los productos tienen aplicaciones y empleo en las industrias o empresas de

cosmetología, productos farmacéuticos, alimentos, agricultura y energía.

Proceso de fraccionamiento de la vinaza(Patentes: US 5760078, 1998; EPO 763098, 1996)

La tecnología se basa en el proceso de fraccionar la vinaza mediante una

concentración de la vinaza hasta 50-80% de sólidos, disminución del pH y se-

paración de una fracción inorgánica rica en sales de potasio. La fracción sobre-

nadante (orgánica) obtenida durante la separación de las sales inorgánicas es

purifi cada para obtener principalmente ácidos orgánicos (ejemplo, succínico) y

otras sustancias útiles como aditivos en alimentación animal.

Empleo de la vinaza en la elaboración de ladrillos

• La vinaza concentrada se utiliza tradicionalmente en la agricultura como

fertilizante, producción de proteína unicelular y energía.

• La vinaza concentrada puede mezclarse con suelos para obtener un ma-

terial suelo-vinaza cuyas propiedades físicas y mecánicas permiten la

elaboración de ladrillos.

81


• Ladrillos obtenidos con 12% de vinaza concentrada mostraron buenos

resultados en ensayos de compresión.

• Resistencias de 1,92 y 1,79 MPa fueron observadas en la elaboración de

ladrillos a partir de suelos arenosos y arcillosos, respectivamente.

Fuente: Freire, W. J., Cortez, L. A. B., et al. CTA Knowledge for Development (2003-2004

CTA. Wageningen).

Algunas experiencias de aprovechamiento de la vinaza en diferentes

países

¿Qué se hace en la India?


• En 1999 había 150 plantas de producción de biogás y 50 unidades para

la producción de bio-abonos.

• Mezcla de cachaza + vinaza + cultivo de microorganismos.

(Bacterias, hongos y actinomycetes) + 2% de cenizas de las calderas. Se

toma alrededor de 45 días para producir un bio-abono de óptima calidad.

¿Cómo trabaja?

La cachaza se amontona en el suelo y se excavan hoyos. Se mezcla la

vinaza con cenizas y un cultivo de microorganismos. Se rocía sobre la cachaza

(tres partes de vinaza: una parte de cachaza). La mezcla se airea dos a tres

veces por semana.

El calor que genera la fermentación ayuda a reducir la humedad. El nivel

de humedad se mantiene cerca de 50%-60% y se añade más vinaza cuando se

necesite.

La acidez se neutraliza mediante las cenizas de caldera y la cachaza. Esto

incrementa el pH hasta un rango óptimo.

Fuente: Patil, et al., 2004

¿Qué se hace en la China?

• Disposición en lagunas.

• Aplicación en la tierra.


• Concentración e incineración como combustible.

82



• Producto fertilizante granular hecho con vinaza y suplementado con

nitrógeno a partir de una biomasa microbiana (hongos mezclados con

cachaza y bagazo).

¿Qué se hace en Brasil?

• Fertirrigación. Los suelos brasileros pueden aceptar la vinaza como fer-

tilizante y la productividad de la caña se mantiene bien. Existen leyes que

regulan la cantidad que se puede aplicar según el tipo de suelo.

• Digestión anaeróbica. Usando mezclas de vinaza, bagazo y cachaza.

• Disposición en lagunas. Es una técnica económica pero requiere de

mucho tiempo para disminuir la carga orgánica.

• Aplicación directa al suelo. Es económica pero pueden presentarse

problemas de transporte y malos olores. Efi caz en unos suelos pero no

en otros.

Fertirrigación – Vinaza: Experiencia brasilera

Fuente: Jorge Iván Tobar. Ingeniero Agrícola - Brasil


83


Pretratamiento de la vinaza

• ¿Por qué? Para disminuir la alta cantidad de compuestos orgánicos como

los fenoles, que son antibacterianos.

• Degradación microbiana del color y de ácidos fenólicos. Se emplean mu-

chos organismos (Geotrichum candidum, Aspergillus terreus, Coriolus

versicolor, etc.).



84



• Decoloración con carbón activado granular.

• Absorción en bentonita modifi cada.

• Ozono, eliminación selectiva de compuestos fenólicos.

• Peróxido de hidrógeno, elimina 98% del color y 85% de COD.

• Disminuir el contenido del potasio.

¿Qué se hace en Colombia?

• Fertilización.

• Compostaje.

Planta de fertilizantes líquidos

85


Planta de “Ureavin” Manuelita

Fertilización líquida específi ca

Proceso de compostaje

86



El compost (abono o fertilizante)

Un producto obtenido por degradación de materia orgánica:

• Por medio natural.

• Por control del proceso biotecnológico.

Fuentes de materia orgánica

Cachaza, residuos agrícolas de cosecha, bagazo, vinazas, estiércol animal

y otros materiales orgánicos.

Etapas en la producción de compost

• Mesófi la: Se inicia aumento de temperatura y operan los microorganis-

mos mesófi los.

• Termófi la: Aumenta la temperatura a 40 - 70 °C y operan las bacterias

termófi las.

• Enfriamiento: Desciende la temperatura.

• Maduración: Se forma el humus.

Humus: Porción de la MO que ha sufrido una transformación tal que es irreconocible el

material original. Es menos del 6% del peso del suelo.

87


Uso del compost

• Mejorador de suelo.

• Sustituto de fertilizantes balanceados.

Benefi cios del compost

• Contribuye para recuperar la fertilidad de las tierras.

Procedimiento de elaboración

• Tiempo total elaboración: 60 a 90 días.

• La masa inicial disminuye debido a la evaporación de agua.

• Otros estudios indican tiempos totales de 75 a 120 días.

88



Equipo para mezclado de los componentes de compost

Digestión Anaeróbica (DA)

Defi nición

• Fermentación / digestión anaeróbica. Convierte la materia, en ausencia

de oxígeno, en:

• Abono rico en nutrientes (nitrógeno).

• Biogás (60% metano; 40% CO2).

Algunas consideraciones

• Hay que mantener el equilibrio correcto de carbono y nitrógeno, pH y

temperatura.

• Elementos potencialmente tóxicos (fenoles, metales, ácidos orgánicos

volátiles) tienen que ser controlados.

• Toma unos 48 días para que el reactor sea productivo.

• El retiro de COD oscila entre 65% y 93%.

Otras consideraciones

• La lignina no es digerible por los organismos de la DA, así que los resi-

duos altos en lignocelulósicos pueden ser un problema.

• Los materiales son a menudo defi cientes en nitrógeno y se requiere de

suplementos nitrogenados.

• La reducción del tamaño de las partículas y el preabonamiento pueden

ayudar, pero también pueden bloquear el digestor.

• Cada sistema tiene que ser adaptado individualmente.

89


Requisitos para las bacterias anaeróbicas

• Temperatura óptima: 33 - 38 oC.

• pH óptimo: 6.5 - 7.5.

• Equilibrio correcto de los macro y micronutrientes.

• Ausencia de tóxicos.

USAB

USAB = Upfl ow Anaerobic Sludge Blanket

Reactor anaeróbico de lecho de lodos de fl ujo ascendente

• Esta es la forma más popular de digestión anaeróbica sugerida para la

industria azucarera. Se usa en muchas industrias.

• Usa bacterias inmovilizadas y tiene operación continua. Por lo menos

600 están en uso -cerca de 265 en Europa, 85 en Norteamérica y el resto

en América del Sur (especialmente en el Brasil) y la India. China está

comenzando a construirlos.

Esta animación demuestra la naturaleza dinámica de un reactor de UASB.

Los círculos amarillos representan burbujas de desarrollo de biogás y los círculos

marrones representan gránulos del lodo.

El fl ujo ascendente del líquido y la acción que eleva las burbujas del gas

causa la fl uidifi cación parcial de la cama del lodo y produce una buena mezcla.

90



Refl exiones fi nales sobre la digestión anaeróbica

• Tiene mucho potencial.

• No resuelve todo.

• Es difícil de controlar y depende mucho de la composición de la vinaza.

• BOD se reduce solamente en 60-70%. Pero tiene un potencial hasta 85-

90%.

• El biogás es útil y el residuo es un buen bioabono.

Incineración en sitio

“Zero Effl uent System”

• En 60-70% sólidos la vinaza se puede utilizar directamente como com-

bustible en las calderas.

• Cuando se mezcla con “fuel oil”, se combustiona con 50% de sólidos

(Cortez, 1997).

• Una buena mezcla es 25% de vinaza y 75% de fuel oil (Cortez, 1997).

Con un contenido más alto de 25% de vinaza la llama puede ser no esta-

ble.

Otra posibilidad

• Mezclar la vinaza concentrada (relación 1:1) con bagazo.

• Usar la mezcla en las calderas. La ceniza será alta en potasio (K) y se

podrá utilizar como fertilizante en los lotes de caña de azúcar.

En conclusión

• La vinaza presenta muchos desafíos para la disposición.

• Hay varias opciones prometedoras para aumentar el valor de la vinaza.

• La vinaza es una mezcla muy complicada de compuestos orgánicos e

inorgánicos, pero tiene compuestos de valor agregado de interés indus-

trial.

91


Resultados experimentales del uso de vinaza

Fernando Muñoz Arboleda*

La producción de vinaza en el Valle del Cauca se incrementó con la ins-

talación de las destilerías de etanol. Actualmente por cada litro de etanol se

producen en promedio 2.5 litros de vinaza. La vinaza es rica en potasio (K),

azufre (S), materia orgánica (MO) y elementos menores, aunque los conteni-

dos de N y P son relativamente bajos. Ya se ha demostrado experimentalmen-

te que es posible reemplazar el K aplicado al cultivo como KCl por vinaza, lo

que no solo bajaría los costos de la fertilización sino que proveería al suelo

de MO y otros nutrimentos presentes en este subproducto de origen eminen-

temente orgánico. La vinaza está siendo usada también para enriquecer con

potasio el compostaje de la cachaza en los cuatro ingenios que instalaron

plantas de compostaje. Con el objetivo de evaluar los riesgos ambientales

de la aplicación de vinazas al suelo como fertilizante potásico se realizó un

convenio entre la CVC y Asocaña para hacer seguimiento durante tres cortes

a aplicaciones controladas de vinaza y compost en lotes comerciales de los

ingenios Manuelita, Mayagüez y Providencia. En los tres ingenios se esta-

blecieron diez lotes de monitoreo (cinco de vinaza y cinco de compost) de

aproximadamente cuatro hectáreas cada uno, que se dividieron en cuatro

parcelas de una hectárea a las que se aplicaron cuatro dosis de K (0, 90,

180, 270 kg ha-1 de K2O

5). Hasta el momento se han realizado dos cortes en

casi todas las parcelas y presentamos en este documento un avance de los

resultados del contenido de K en el suelo y de la productividad en términos

de TCH obtenidos hasta el momento.

Antes del establecimiento de las parcelas se tomaron muestras de suelo a

las profundidades de 0-20 cm y de 20-40 cm, a las que se les realizó análisis

de suelo completo para tenerlas como punto de referencia. Después de aplicar

los tratamientos defi nidos anteriormente se inició el seguimiento del desarrollo

y la productividad del cultivo, así como la toma de muestras de suelo al fi nal de

cada corte. En tres de los cinco sitios en los que se aplicó vinaza se observó

tendencia a la estabilidad en los contenidos de K intercambiable en el suelo, en

otro se observó descenso y a la fecha todavía no se tienen datos del quinto sitio

* Ingeniero Agrónomo, Ph.D. Edafólogo de Cenicaña PhD.

92



por haberse sembrado posteriormente a los otros. En los sitios con aplicación de

compost se reveló tendencia a la estabilidad de los contenidos de K intercambia-

ble en tres de ellos, y en los otros dos se presentó tendencia descendente. En

seis de los sitios hubo tendencia ascendente en el TCH, en otros dos sitios no

se tienen sufi cientes datos para establecer comparaciones y en dos sitios más

se presentaron quemas accidentales que no permitieron hacer comparaciones.

De la información obtenida hasta el momento se concluye que en términos de

K intercambiable en el suelo ninguna de las dosis de vinaza y compost produjo

incremento en los contenidos de K intercambiable en el suelo. La productividad

del cultivo mostró una tendencia creciente en términos de TCH con la aplicación

de la vinaza y el compost.

93


Legislación ambiental enfocada al uso, almacenamiento

y aplicación de vinazas en el Valle del Cauca-Colombia Gloria Isabel Páez. Geóloga.

Introducción

A partir del año 2001 el gobierno nacional empezó a promover la producción

de alcohol carburante como un factor coadyuvante al saneamiento ambiental para

la reducción de emisiones de monóxido de carbono. Sin embargo, esta nueva

actividad podría implicar riesgos ambientales, principalmente en aguas y suelos,

si no se acomete de manera responsable la temática ambiental.

Con este propósito la Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca -

CVC estableció los requerimientos de monitoreo y seguimiento ambiental de los

recursos naturales a través de la licencia ambiental y el cumplimiento del plan de

manejo de los residuos y/o subproductos derivados de la producción de alcohol

carburante, principalmente de las vinazas.

En el Valle del Cauca por cada litro de alcohol se producen de uno a tres

litros de vinaza, cuya composición es variable según la materia prima. Cuando la

vinaza se aplica al suelo, la dosis se determina de acuerdo con las característi-

cas fi sicoquímicas del suelo y con la alta vulnerabilidad del acuífero, ya que ésta

presenta cantidades desbalanceadas de elementos minerales y orgánicos, con

riesgo potencial de lixiviación de varios de sus iones, principalmente de nitrato y

potasio, hacia las aguas subterráneas.

El presente documento muestra el marco normativo del Programa de moni-

toreo y seguimiento ambiental, enfocado al uso, almacenamiento y aplicación de

vinazas en el Valle del Cauca, implementado por la Corporación para el manejo

y protección de las aguas, de los suelos y del aire.

1. Producción de alcohol carburante en el Valle del Cauca

En todo el valle geográfi co del río Cauca existen cinco plantas de elabo-

ración de alcohol, con una capacidad de 1.050.000 litros por día. Actualmente

producen alrededor de 900.000 litros por día, que se destinan a abastecer el

mercado nacional. A continuación se muestran en la Tabla 1 las plantas de etanol

existentes y el área destinada para su producción.

Profesional Especializada del Grupo de Recursos Hídricos de la CVC.

94



Tabla 1. Plantas de etanol en producción y área destinada

Región Ingenio Capacidad instalada

(l/día)

Área desti-nada (ha)

Cauca, Miranda Incauca 300.000 10.781

Valle, Palmira Providencia 250.000 8.984

Valle, Palmira Manuelita 250.000 8.984

Valle, Candelaria Mayagüez 150.000 5.390

Risaralda,La Virginia

Risaralda 100.000 3.593

Total 1.050.000 37.732

1.1 Marco normativo para el uso, producción y comercialización de alcoholes carburantes

La Ley 693 de septiembre 19 de 2001 dictó normas sobre el uso de alcoho-

les carburantes, fi jó estímulos para su producción, comercialización y consumo

y estableció que a más tardar el 27 de septiembre del año 2005 las gasolinas

que se utilicen en las ciudades de Bogotá, Cali, Medellín y Barranquilla y sus

áreas metropolitanas deberán contener un 10% de alcohol carburante (etanol)

y el 19 de septiembre del año 2006 las ciudades de Bucaramanga, Cartagena,

Cúcuta y Pereira y sus áreas metropolitanas deberán cumplir igualmente con

esta disposición.

1.2. Licencia ambiental

Como respuesta a la política nacional de su uso y comercialización se es-

tablecieron en el Valle del Cauca tres plantas de alcohol carburante, las cuales

cuentan con licencia ambiental. La Corporación Autónoma Regional del Valle del

Cauca – CVC, en uso de sus atribuciones legales, en especial de lo dispuesto en

la Ley 99 de 1993, Decreto Ley 2811/74, Decreto Reglamentario 1220 de Abril

21 de 2005, estableció los requerimientos, actividades, obligaciones de monito-

reo y seguimiento ambiental a los recursos naturales (aguas, suelos, aire) con

las siguientes resoluciones:

• Resolución D.G. No. 415- 2004 de agosto 27- 2004 Ingenio Providencia -

Producción 250.000 litros alcohol/día

• Resolución D.G.No. 416-2004 de 27 de sgosto 2004 Ingenio Mayagüez

– Producción primera etapa 150.000 litros alcohol/día, segunda etapa

hasta 250.000 litros alcohol/día.

95


• Resolución D G. No. 432- 2004 de septiembre de 2004 Ingenio Manuelita

– 200.000 litros alcohol /día.

• Resolución DG. No.622 de 2004 del 27 de diciembre de 2004- Ingenio

Riopaila - 300.000 litros alcohol /día.

Las principales consideraciones que se tuvieron en cuenta en los requeri-

mientos de la licencia ambiental fueron:

• Riesgos ambientales, posibilidades de alteración de la calidad de suelos

y aguas subterráneas y superfi ciales y la calidad del aire.

• Olores generados por el almacenamiento y las prácticas de aplicación de

vinaza.

• Manejo de los subproductos.

• Valor agronómico de la vinaza como fertilizante.

2. Control y monitoreo ambiental

Un elemento esencial de la estrategia del control y monitoreo de aguas

subterráneas y suelos es la acción de seguimiento ambiental determinada por

la CVC a través de la Licencia y Plan de Manejo Ambiental. Como resultado de

la evaluación de la línea base se establecieron requerimientos que a la fecha

presentan los siguientes resultados:

2.1. Manejo de la vinaza1

Se implementó una tecnología que genera el menor volumen de vinaza a

través de la recirculación del 50% y 70% de ésta hacia los procesos de fermen-

tación. El volumen restante de vinazas debe ser utilizado para la fabricación de

fertilizantes líquidos y mezclados con residuos de fábrica como abono orgánico

(compost).

En cuanto al almacenamiento, cada Ingenio cuenta con reservorios con ca-

pacidades entre 7.000 - 16.000 m3 impermeabilizados con geomembrana HPD

1.5 de alta densidad. En las áreas próximas a los reservorios de almacenamiento

de vinaza se construyeron tres pozos de monitoreo, localizados uno aguas arriba

y dos aguas abajo, de acuerdo con la dirección de fl ujo subterráneo, y diseñados

y construidos conforme a las especifi caciones técnicas enviadas por la CVC.

1. La vinaza es un subproducto de la fabricación del alcohol. Presenta alta carga contaminante como DBO y

DQO con altos contenidos de sólidos totales y su pH es bajo; por lo tanto es ácida, corrosiva y contiene alta

concentración de sales como potasio y sulfatos.

96



En lo referente al monitoreo se realiza la caracterización de la vinaza de

los siguientes parámetros: pH, sólidos disueltos totales, conductividad eléctrica,

Nitrato, Nitrito, Nitrógeno total, Sodio, Calcio, Potasio, Magnesio Sulfato, Fosfato

total DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno), DQO (Demanda Química de Oxí-

geno) y Carbono Orgánico Total. Estos análisis se realizan dos veces al año.

2.2. Control y monitoreo ambiental de los suelos

En general los suelos más representativos del Valle son los mollisols, ver-

tisols e inceptisols, que ocupan más del 80% del área de esta zona plana. La

gran mayoría de los suelos son de origen aluvial. Algunos suelos de piedemonte

son de origen coluvio-aluvial. En general, predominan los suelos arcillosos y los

franco-arcillosos, y en menor proporción francos y franco arenosos, arenosos y

con gravas. Los suelos son casi neutros, con medianos contenidos de materia

orgánica, altos contenidos de P disponible, medianos contenidos de K intercam-

biable y altos contenidos de Ca y de Mg intercambiables. Con respecto al pH de

los suelos, predominan los valores entre 5,5 y 7,3; pero los suelos alcalinos se

presentan con mayor frecuencia que los ácidos.

En cuanto al seguimiento ambiental del suelo, la CVC requirió la línea base

del estado actual y el estudio detallado de suelos, con la caracterización de pro-

piedades físico-químicas según su orden. Se deberá presentar el mapa anual de

fertilidad del suelo, de acuerdo con los requerimientos de potasio, con la carac-

terización: C.I.C, MO, textura, análisis de salinidad especial, conductividad, po-

tasio, sodio, entre otros. El monitoreo se realiza en sitios de control establecidos

por la CVC, con una frecuencia de muestreo anual.

2.2.1. Aplicación de vinazas como fertilizantes en los suelos del Valle del

Cauca

Las vinazas actualmente se utilizan para la preparación de compost, con-

formado por una mezcla de vinazas, residuos de cosecha de caña de azúcar,

cachaza, cenizas, proveniente del bagazo, de tal forma que el material enrique-

cido, principalmente con el potasio de la vinaza, se utiliza como abono para su

aplicación al suelo en surcos en dosis 10 - 20 ton/ ha. La dosis de K2O se calcula

teniendo en cuenta el contenido y requerimiento de potasio del suelo y de la

planta o cultivo.

Otra alternativa para el uso en los suelos es la fertilización líquida con vinaza

mezclada con urea, como fuente de nitrógeno y potasio (vinaza 25% y 55% S.T.

más urea: 46%), en relación 3:1 y con dosis de aplicación entre 2-15 m3/ha. El

97


sistema utilizado de aplicación son tanques nodriza con dos a cuatro boquillas,

de una pulgada de diámetro (Figura 1). Estas formas de utilización de la vinaza

incluyen, en un comienzo, un área aproximada de 50.000 hectáreas, correspon-

dientes a los ingenios azucareros Manuelita, Providencia y Mayagüez.

Como seguimiento a la aplicación, cada ingenio envía a la CVC el plano de

aplicación de vinazas a los suelos en escala 1:20.000. En él se indican las tasas

de dosifi cación que se aplicarán en m3/ha, de acuerdo con la vulnerabilidad del

acuífero; este plano debe ir acompañado por una memoria técnica en la que se

describa el sistema de aplicación que se va a realizar, localización de los cursos

de agua, pozos de abastecimiento y la dosis de aplicación de vinaza, según el

tipo de suelo.

2.3. Uso, manejo y control del recurso hídrico

En la zona plana del valle geográfi co del río Cauca un 95% del área sembra-

da de caña de azúcar requiere riego suplementario. El cultivo de la caña necesita

durante todo su período vegetativo, que es de un año, 1800 mm de agua, que

equivalen a 18.000 m3 por hectárea, de los cuales 1.278 mm es el aporte de la

precipitación media anual multianual. Los 522 mm restantes se suplen aplicando

de tres a cuatro riegos.

La CVC realiza el balance hídrico y estima la oferta hídrica de todas las

fuentes superfi ciales y subterráneas (ríos, quebradas, zanjones y pozos profun-

dos) y la distribuye en forma de caudal asignado como porcentaje de la oferta

disponible, a través de un acto administrativo en el cual se especifi ca el tipo de

uso, nombre de predio y caudal asignado.

Figura 1. Sistema de aplicación de vinazas

98



Los ingenios cuentan con las concesiones de agua superfi cial y subterránea

anteriores a la construcción y operación de las plantas de alcohol carburante; por

lo tanto no fue necesario para esta actividad el otorgamiento de nuevas conce-

siones de agua.

2.3.1. Monitoreo como recurso hídrico superfi cial

En aguas superfi ciales se cuenta con una red de 36 puntos para el monito-

reo de canales, quebradas y ríos (Figura 2), donde se efectúan análisis fi sicoquí-

micos, como pH, conductividad eléctrica, oxígeno disuelto, salinidad, turbidez,

temperatura, COT, DBO, DQO, aniones, cationes, compuestos nitrogenados; la

frecuencia de monitoreo se hace cada seis meses (verano e invierno).

En la actualidad se cuenta con la línea base de la calidad del agua, la cual

se compara semestralmente con los monitoreos realizados. Hasta la fecha no se

han presentado variaciones signifi cativas de la calidad.

2.3.2. Control y monitoreo de aguas subterráneas

En el programa de monitoreo y seguimiento de la calidad del recurso hídrico,

enfocado principalmente a evaluar los efectos de la aplicación de las vinazas en

suelos y aguas subterráneas en el Valle del Cauca, se cumplieron las siguientes

actividades:

Figura 2. Plano de ubicación de la red de monitoreo de

aguas superfi ciales

99


• Estudio de vulnerabilidad a la contaminación de acuíferos: De acuer-

do con los resultados del estudio, se presenta alta vulnerabilidad en un

50% de la zona en aquellas áreas donde predominan gravas con matriz

arcillosa, arcilla grava y/o arena o sedimentos arenosos, considerados

acuíferos libres, y con profundidad del agua entre 1 m y 4 m. Estas regiones

se localizan entre los municipios de Florida y Pradera, al noreste de Palmira

y El Cerrito y al norte de Guacarí (Figura 3).

• Construcción de pozos de monitoreo: Para la red de monitoreo se

construyeron 34 pozos de monitoreo teniendo en cuenta la dirección del

fl ujo subterráneo, las zonas de vulnerabilidad de alta a moderada y las

zonas de recarga de acuíferos y pozos de abastecimiento público.

Se utilizó el sistema de perforación por percusión o rotación en seco, con

profundidades entre 5-10 m, el revestimiento con materiales como PVC y

diámetro entre 2” y 4”, el tipo de fi ltro preferiblemente de ranura continua,

con una longitud mínima de 1,50 m (Figura 4).

• Monitoreo y seguimiento de aguas subterráneas

Figura 3. Vulnerabilidad del acuífero a la contaminación

100



La frecuencia del muestreo y medición de niveles del agua es de dos veces

por año (verano-invierno) y el número de parámetros analíticos depende del tipo

de actividad contaminante, pero normalmente se reducen varios parámetros una

vez que se ha determinado su variación en el tiempo y la calidad de las aguas

subterráneas (Figura 5).

No se permite la aplicación de vinazas en las áreas de protección de los

pozos de abastecimiento público, defi nida como un perímetro de 50 m de radio,

medidos a partir del eje del pozo a proteger.

Figura 4. Esquema de un pozo de monitoreo

Figura 5. Toma de muestras en pozos de monitoreo

101


2.3.3. Manejo de aguas residuales

Durante la producción del alcohol se generan aguas residuales de fl emazas

y condensados, las cuales son manejadas mediante sistemas de tratamiento de

tipo secundario, con remociones superiores al 90% de DOO, DBO, SST. Se mo-

nitorean los siguientes parámetros: pH, TºC, DBO5, DQO, SST, grasas y aceites

y caudal. La frecuencia del monitoreo es semestral

2.3.4. Emisiones atmosféricas

Los Ingenios deben presentar la línea base de calidad del aire y un estudio

anual que determine el comportamiento de las concentraciones de los siguientes

contaminantes criterio: PM10, NOx, O3, CO, SO

2 y VOC en el área de la desti-

leria.

3. Programas de investigación

La controversia regional desatada sobre los impactos ambientales por la

generación de vinazas ha puesto en evidencia varios aspectos y preguntas que

solo pueden tener respuesta en la medida en que se hagan las evaluaciones de

los potenciales impactos ambientales.

Desde el año 2005 se viene desarrollando un estudio interinstitucional

de cooperación técnica entre CVC, Asocaña y Cenicaña, con el propósito de

realizar investigaciones en el cultivo, los suelos y las aguas subterráneas para

diferentes dosis y tasas de aplicación de vinazas y compost. Se han establecido

diez parcelas semicomerciales en los diversos tipos de suelos, donde se aplican

diferentes dosis (0,90, 180 y 270 kg/ha) en términos de K2O por ha. Este proyecto

tendrá una duración de tres años de evaluación y monitoreo. El estudio será una

herramienta técnica-ambiental para la reglamentación del uso, manejo y aplica-

ción de vinazas para el Valle del Cauca.

Con las actividades propuestas en el proyecto se esperan los siguientes

resultados:

• Metodología establecida y validada para el monitoreo de la zona no

saturada y saturada y caracterización física, química y biológica de los

suelos por la aplicación de vinazas, en virtud de las licencias ambientales

otorgadas.

• Evaluación del impacto de la aplicación de vinazas sobre las propieda-

des físico-químicas y biológicas de los suelos y de las zona no saturada

y saturada, en parcelas semicomerciales de los ingenios Providencia,

102



Manuelita y Mayagüez, en los municipios de El Cerrito, Palmira y Can-

delaria.

• Procedimientos establecidos para el manejo adecuado y sostenible de

las aplicaciones de vinazas en el Valle del Cauca.

4. Consideraciones fi nales

Es muy importante tener en cuenta el aspecto normativo de la localización

de estas actividades productivas, el uso actual de los terrenos y la evaluación

de los impactos ambientales en toda la cadena productiva (cultivo, extracción,

producción-transformación, transporte, almacenamiento, distribución y consumo).

Desde el punto de vista ambiental se podría concluir que el éxito de los

proyectos de la producción de alcohol carburante depende principalmente del

monitoreo continuo y el seguimiento ambiental.

5. Bibliografía

CEPIS, Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente.

Monitoreo de la calidad de las aguas subterráneas, una evaluación de

métodos y costos. 2008.

CVC. Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca. Ingenio Providencia

Resolución D.G. No. 415- 2004, de agosto 27- 2004.

CVC. Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca. Ingenio Mayagüez.

Resolución D.G.No. 416-2004, de 27 de agosto 2004.

CVC. Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca. Ingenio Manuelita.

Resolución D G. No. 432- 2004, de septiembre de 2004

CVC. Corporación Autónoma Regional del Valle del Cauca. Ingenio Riopaila. Re-

solución DG. No.622 del 27 de diciembre de 2004

USEPA. 1977. Procedures manual for groundwater monitoring at solid waste

disposal facilities. U.S. Environmental Protection Agency Report EPA/530/

SW-611.

103


Fertilización líquida de la caña de azúcar con vinureaJaime Fernando Gómez Peña

La fertilización líquida de la caña de azúcar se inició en el Valle del Cauca

en el año 2003 con las aplicaciones comerciales de solución UAN de 32% de ni-

trógeno (N) y de nitrato de amonio (22% de N). En estos trabajos los resultados

obtenidos en producción fueron altamente signifi cativos. Para ello fue necesario

diseñar los equipos con el fi n de lograr aplicaciones efi cientes e incorporadas

cerca al sistema radical de las plantas de caña de azúcar.

Fertilización líquida con vinazas concentradas

La vinurea es un fertilizante orgánico que se caracteriza por una alta con-

centración de sólidos, materia orgánica, nitrógeno, potasio, azufre y elementos

menores, con alta actividad micro-biológica que favorece el incremento de los

contenidos de materia orgánica y el mejoramiento de las propiedades físicas

(permeabilidad y estabilidad de los agregados) de los suelos.

En las plantas productoras de vinurea en Brasil y Australia se preparan so-

luciones fertilizantes que contienen vinaza, urea, fosfatos y azufre, tomando como

base el contenido de potasio. Un suelo con altos contenidos de potasio requiere

una aplicación de 60 kg/ha de este nutrimento, que se obtienen con una mezcla de

1300 kg de vinaza concentrada más 350 kg de urea (160 kg de N) (Cuadro 1).

Variable Unidad Valor Dosis (kg/ha)

Materia Orgánica % 35 600

Nitrógeno % 12 160

Potasio ( K2O ) % 5 66

Azufre % 2.3 31

Boro % 0.009 13

Cinc % 0.0009 1.2

Cobre % 0.001 1.3

Hierro % 0.011 15

Brix Grados 40 - 50

Densidad g / cc 1.2

pH 4.5

Cuadro 1. Características físico químicas de la vinurea.

* Ingeniero Agrónomo, M.Sc Suelos y aguas. Asesor

104



Uno de los mayores problemas para el manejo de la urea en soluciones es su alta volatilidad. No obstante, los estudios en laboratorio con diferentes concentraciones de urea–vinazas mostraron que en un período de 30 días las pérdidas de nitrógeno por volatilización son bajas, debido a que las vinazas con-centradas tienen características quelatantes, ligantes y encapsulantes, lo cual previene pérdidas altas de nitrógeno.

Experiencias con aplicación de vinurea

Una de las propiedades principales de la vinaza concentrada es su alto con-tenido de K2O, por lo que aplicada en dosis entre 1.000 - 1.700 kg/ha reemplaza los requerimentos de potasio de la caña de azúcar cultivada en la mayoría de los suelos del Valle del Cauca.

En un estudio de fertilidad de suelos realizado en un área de 9.300 ha se encontró que el 25% del área es baja en potasio, 50% es media y el 25% restante presenta altos contenidos de este nutrimento. De acuerdo con estos contenidos de potasio, las aplicaciones de K2O son variables entre 60 kg/ha en suelos con alto contenido y 100 kg/ha en suelos defi cientes.

Experimentalmente. Con el objeto de evaluar los efectos de la aplicación de vinurea vs urea + cloruro de potasio en la producción de caña de azúcar y en los

Tratamiento Área Zafra T.C.H T.C.H M T.A.H M

Vinurea 9.11 3 146 10.48 1.34

4 147 10.64 1.35

5 150 10.97 1.26

Promedio 148 10.67 1.32

Urea + KCl 9.67 3 137 9.83 1.32

4 146 10.54 1.42

5 156 11.3 1.44

Promedio 146 10.55 1.39

Tratamiento pH M.O % K Mg Ca

meq/100 g. suelo

Urea + KCl 7.0 2.8 0.43 9.9 19.8

Vinurea 7.1 3.0 0.42 11.0 20.8

Efecto de la aplicación de vinurea en la producción.

Zona agroecológica 6H1

Efecto de la aplicación de vinurea en las propiedades químicas del suelo zona agroecológica 6H1

105


cambios en las propiedades químicas de los suelos se realizó un estudio durante

un período de tres cortes en un suelo arcilloso muy fi no de la serie Galpón (zona

agroecológica 6 H1). Los tratamientos aplicados fueron: (1) testigo: urea + KCl,

utilizando una dosis de 150 kg/ha de N + 60 kg/ha de K2O; y (2) vinurea: 1300 kg de

vinazas concentrada + 300 kg de urea para una dosis de 150 kg/ha de N + 60 kg/ha

de K2O.

En un promedio de tres cortes no se observaron diferencias signifi cativas en

la producción/ha de caña y azúcar debidas a las fuentes y dosis de nutrimentos

utilizados. Después de la aplicación de vinurea al suelo por un período de tres

cortes se observó un ligero aumento en los contenidos de materia orgánica; no

así en los contenidos de potasio, calcio, magnesio ni en el pH de los suelos de

la serie Galpón.

Semicomercialmente. El estudio se realizó en las suertes 23 y 33 de Santa

Anita y 16 de Hacienda. Real, localizadas en las zonas agroecológicas 11H0 y

6 H1, con el fi n de determinar los efectos de la aplicación de vinurea vs urea +

KCl en la producción de caña y de azúcar. Los tratamientos evaluados fueron

similares a los del estudio experimental anterior. Las aplicaciones se realizaron

entre los 30 y 40 días después del corte en forma mecanizada e incorporada a

15 cm de profundidad en el suelo.

Las cosechas de los tres cortes se realizaron a 13.7 meses de edad del

cultivo. En 29 ha el tratamiento testigo reprodujo en promedio 149 T.C.H y 1.38

T.A.H.M. En tanto en 32 ha el tratamiento con vinurea presentó una produc-

ción promedio de 147 T.C.H. y 1.39 T.A.H.M. Los análisis de los resultados no

mostraron diferencias signifi cativas debidas a las fuentes y dosis utilizadas y

permiten concluir que el uso adecuado de las vinazas concentradas remplaza la

aplicación de cloruro de potasio en caña de azúcar.

Equipo de aplicación. Para aplicar la vinurea se utilizan carrotanques de 30.000

litros de capacidad, tractores JD 8420 DE 280 HP y equipos de 2.500 litros. El equi-

po cuenta con una bomba HYPRO de diafragma que arroja un caudal de 160 l/min

a 540 r.p.m. con brazos descompactadores, peines, 4 boquillas de ½ pulgada de

diámetro y llaves individuales. La aplicación es mecánica e incorporada a una

profundidad de 15 cm, cerca del sistema radical de la planta.

Bibliografía

Gómez, P.J.F. 2005. Usos de las vinazas en el cultivo de la caña de azúcar en

Manuelita S.A. Grupos de transferencia de tecnología.

Gómez, P.J.F. 2008. Mejores prácticas en nutriciòn. Grupos de transferencia

de tecnología.

106



Conferencia: Manejo, aplicación y valor

fertilizante de la vinaza para la caña

de azúcar y otros cultivosGaspar H. Korndorfer*

El empleo de la vinaza como fertilizante se convirtió en un importante fac-

tor económico, principalmente para la agroindustria del azúcar y el alcohol. Los

resultados positivos en aumento de producción de caña ampliaron su uso gene-

ralizado para la caña, planta y soca. Fueron observados aumentos tanto en la

productividad como en la longevidad de las socas (Copersucar, 1978; Orlando

FO, 1983; Silva e Gurgel, 1981). También fueron verifi cados aumentos de produc-

tividad en otros cultivos con el uso de la vinaza (Ranzani et al., 1953, Valsechi &

Gomes, 1974).

1. Efecto de la vinaza en la producción de caña de azúcar

Los efectos de la aplicación de vinaza se traducen de un modo general en

aumentos de producción (biomasa). Paralelamente, según Korndörfer (1994) y

Korndörfer (1990), ocurre una reducción de la concentración de azúcar (Tablas

1, 2, 3 y 4). Estos efectos son los principales responsables por la disminución de

la calidad de la materia prima. También la madurez de la caña sufre atraso en

función de la dosis utilizada de vinaza (Tabla 4). Como la vinaza contiene nitró-

geno y materia orgánica resulta inevitable un período vegetativo de la caña más

demorado, que infl uencia negativamente la calidad tecnológica. Dosis inferiores

a 300 de K2O kg/ha-1 interfi eren muy poco en la calidad de la materia prima

(Rossetto, 1987).

* Prof. Titular, Grupo de Investigación “Silicio en la Agricultura”, Instituto de Ciencias Agrarias, Uni-

versidad Federal de Uberlândia.

107


Tabla 1. Efecto de la adubación y la aplicación de vinaza en la producción de caña (soca

- 2º corte)

TratamientosProducción de tallos (Biomasa)

Suelo – LRd Suelo - LVa

----------- t ha-1 ---------

Control 56,7 61,3

Adubación mineral(1) 71,8 76,0

Vinaza (80m3/ha) 79,9 78,0

Vinaza (120m3/ha) 87,9 93,7

(1) LRd = 73 kg N + 17 kg P2O5 + 93 kg K2O

LVa = 82 kg N + 21 kg P2O5 + 144 kg K2O

Fuente: Adaptado de Silva (1982).

Tabla 2. Efecto de la aplicación de dosis de vinaza en la producción de caña. Ingenio

São Manoel, variedad SP70-1143 (soqueira - 3º corte).

VinazaProducción de tallos (Biomasa)

Suelo - LVa Suelo - LR

m3/ha --------------t ha-1 --------------

0 64 108

50 68 114

100 78 118

150 78 116

Fuente: Adaptado de Penatti et al. (1988)

Tabla 3. Aumentos de producción expresados en porcentaje (producción relativa) de dos

variedades de caña de azúcar en función de la adubación mineral y con vinaza.

TratamientosProducción relativa

IAC52-326 CB49-260

-------------- % --------------

Control 100 100

Adubación mineral 123 125

Vinaza 128 136

Fuente: Adaptado de Gloria & Magro (1977).

108



La disminución del pol % caña es compensada en muchos casos por el

aumento de la producción de tallos (Korndörfer, 1994). En áreas donde fue uti-

lizado un exceso de vinaza (áreas de sacrifi cio) los efectos de la vinaza en los

aumentos de productividad pueden ser observados todavía después del cuarto

corte (Nunes Jr., 1987).

Tabla 4. Efecto de la adubación mineral y de la aplicación de vinaza en la producción de tallos (biomasa). Pol % caña y del tenor de cenizas en el caldo de la caña de azúcar.

TratamientosProducción

Tallos

Pol Cenizas

Jun Ago Oct Jun Ago Oct

t ha-1 --------------------- % ----------------Control 50 11,1 19,7 16,2 0,41 0,36 0,37NPK (60-40-120 kg ha-1) 56 11,1 14,0 16,0 0,52 0,44 0,43Vinaza 30 m3/ha 68 10,4 15,0 15,6 0,47 0,45 0,45Vinaza 30 m3/ha + 30 N 65 10,6 14,6 15,7 0,41 0,48 0,45Vinaza 45 m3/ha + 30 N 66 10,3 13,5 15,3 0,46 0,46 0,40Vinaza 60 m3/ha 71 9,7 14,8 15,6 0,61 0,49 0,55

Fuente: Adaptado de Copersucar (1978).

La aplicación de la vinaza por un período de hasta veinte días después del corte

da como resultado una adecuada brotación de la caña soca y, como consecuencia,

en la manutención del número de plantas por área, aumentando la longevidad de los

cañaverales. Dosis de vinaza de 100 a 400 m3/ha equivalen a la aplicación de una

lámina de agua, rica en nutrientes de 10 - 40 mm/ha en invierno, época que coincide

con sequía y bajas temperaturas. Esa lámina de riego (vinaza), aunque pequeña, es

sufi ciente para atender la demanda de la planta en su fase inicial de renovación del

sistema radicular y la emisión de brotes responsables por la producción de la próxi-

ma cosecha. La aplicación de vinaza en muchos casos puede sustituir la adubación

mineral de forma integral, como se observa en las Tablas 1, 3 y 4.

Las equivalencias a fertilizantes minerales, contenidos en 150 m3 de vinaza

de calda mezclada, pueden ser observados en la Tabla 5.

Tabla 5. Valor fertilizante contenido en 150 m3 de vinaza (calda mezclada).

NutrientesCantidad

(kg/ha)

Equivalente

Fertilizante US$/ha

Potasio (K2O) 412 690 kg KCl 180

Nitrógeno (N) 61 135 kg Urea 36Calcio (CaO) 152 7Azufre (SO

4) 240 600 kg yeso 1,6

Fuente: Adaptado y actualizado de Korndörfer & Anderson (1997)

109


El potasio contenido en la vinaza, así como el aplicado como fertilizante

mineral (KCl), normalmente altera en forma signifi cativa el tenor de cenizas de la

calda, ocurrido por la “absorción de lujo” del K por la caña de azúcar (Tabla 3). El

elevado tenor de cenizas genera efectos negativos en la fabricación del azúcar. Su

acción melasigénica difi culta la cristalización por la formación de núcleos falsos,

reduce el rendimiento industrial del azúcar ensacado y en consecuencia produce

una mayor cantidad de miel (Korndorfer, 1994). Por otro lado, en el proceso de

producción de alcohol los constituyentes de las cenizas actúan como fuentes de

nutrientes para las levaduras o como cofactores del proceso de fermentación. En

determinadas situaciones se adiciona fertilizante NPK a la cuba de fermentación

para acelerar el proceso de inversión del azúcar en alcohol.

Tabla 6. Efecto de la aplicación de vinaza en la producción de tallos, pol % caña, cenizas

y K de la calda en suelo LRd.

VinazaProducción

caña (tallos)

Pol

Caña

Cenizas

Calda

K

Calda

m3 ha t ha-1 ------------- % ------------- ppm0 57 14,06 0,32 468

40 71 13,80 0,40 80180 80 13,44 0,51 1273

120 88 13,41 0,59 1593160 87 13,20 0,61 1675200 88 12,82 0,64 1814

Fuente: Adaptado de Silva (1982).

Tabla 7. Relación entre los tenores de K en el suelo, en la calda y los tenores de cenizas

de la caña de azúcar.

K

Potasio en el suelo

K - K2O

Potasio en la caldaCenizas de la calda

ppm % %71 0,45 0,7279 0,48 0,7688 0,49 0,7598 0,60 0,91

105 0,65 0,83112 0,60 0,90130 0,54 0,82142 0,54 0,83147 0,68 1,02

159 0,65 0,99

Coefi cientes de correlación ( r )

K en el suelo x K en la calda - r = 0,78

K en el suelo x % de cenizas en la calda - r = 0,75

K en la calda x % de cenizas en la calda - r = 0,99

Fuente: Adaptado de Parazzi et al. (1984)

110



2. Complementación mineral con nitrógeno

Debido a su composición química variable y, principalmente, al desbalance

de nutrientes de la actividad biológica, la adubación con vinaza precisa con fre-

cuencia una complementación con abono mineral, principalmente con nitrógeno.

Razonable número de trabajos han sido realizados con la fi nalidad de evaluar el

requerimiento de esa complementación, siendo los resultados en diversos casos

contradictorios o no concluyentes (Serra, 1979; Magro et al., 1981; Espironelo

et al., 1981). Los estudios de complementación mineral en áreas abonadas con

vinaza, de modo general, han revelado mejor respuesta a fertilización nitroge-

nada. Rodrigues et al. (1984) trabajaron en diversos ingenios (Santa Adelaide,

Bomfi n, Barra Grande, São Francisco, Rafard, Santa Luiza, Campestre) donde

fue realizada la complementación nitrogenada. Los resultados obtenidos en más

de 40 locales durante tres cosechas indicaron como dosis ideal entre 90 - 100

kg ha-1 de N-mineral. Concluyeron también que para la época era necesario un

aumento de 6 t ha-1 de caña cuando se utilizan urea, o 4 t ha-1 de caña cuando

se usaba amoniaco acuoso para absorber los costos con el abono mineral de

la cosecha adicional. Conviene resaltar que en los 40 locales estudiados los

autores obtuvieron siempre un aumento medio superior a 6 t ha-1 entre el control

y los tratamientos de complementación de 90 - 100 kg ha-1 de N.

En relación con la fuente de N para complementación en áreas tratadas

con vinaza Pena & Figueiredo (1984) utilizaron la urea y el amoníaco acuoso. La

producción fi nal de tallos mostró que los acrecimos fueron proporcionales a las

dosis de N, siendo que la dosis mayor (80 kg ha-1 de N) fue considerada la más

económica. Para la dosis de 80 kg ha-1 de N la respuesta de ambas fuentes fue

similar, con un incremento de 14 t ha-1 de tallos (media de las tres áreas) para las

dos formas de aplicación de N.

Tabla 8. Tenores de K en el suelo, antes y después de la aplicación de vinaza en diferen-

tes profundidades (Ingenio São Manoel)

VinazaProfun-

didad

K en el sueloLva Lr

Antes Después Antes Despuésm3/ha cm --------------------------- meq/100cm3 -----------------------

zero0-25 0,08 0,05 0,16 0,1925-50 0,06 0,03 0,12 0,09

500-25 0,08 0,08 0,15 0,1925-50 0,05 0,05 0,12 0,07

1000-25 0,08 0,11 0,14 0,2425-50 0,06 0,06 0,11 0,10

1500-25 0,08 0,14 0,16 0,2625-50 0,05 0,09 0,13 0,09

(1) LVA = 9,3% de arcilla; (2) LR = 57 % de arcilla

Fuente: Adaptado de Penatti et al. (1988)

111


3. Recomendaciones para el uso de la vinaza

La recomendación del uso y aplicación de la vinaza al suelo depende:

• del nivel de fertilidad del suelo (principalmente la CIC);

• del tenor de K disponible en el suelo;

• de la textura del suelo;

• del sistema de fertirrigación adoptado;

• del potencial de producción (extracción de K por la caña de azúcar);

• de la composición química de la vinaza, principalmente del tenor de K2O

contenido en ella.

La dosis de vinaza a ser aplicada en una determinada área, en la mayoría de

los casos, está basada en el tenor de K del suelo y la dilución del residuo. Cuanto

más diluida, mayor será el volumen aplicado (Tabla 9).

Tabla 9. Dosis recomendadas de vinaza en función de los tenores de K disponibles en el

suelo.

Tenor de K en el sueloCantidad de K

2O

presente en la vinaza

mg dm-3 (ppm) kg ha-1

< 80 360

80 a 120 240

121 a 150 180

> 150 90

Por solicitud de la CETESB (Control Ambiental del Estado de São Paulo) se

recomienda que la dosis máxima esté limitada a 700 kg ha-1 de K2O, variando de

acuerdo con la CIC del suelo y del tenor de K2O presente en el residuo.

CIC x 94 + 185

Volumen Vinaza (m3/ha) = ----------------------------------------

K2O de la vinaza - (kg/m3)

Donde:

- CIC = Capacidad de intercambio de cationes del suelo (obtenido por el

análisis del suelo);

- Factor 94 fue obtenido considerando 5% de la CIC y la profundidad de 40

cm del suelo;

- Coefi ciente (valor 185) fue obtenido considerándose la productividad me-

dia de un corte de soca (≅ 80 t ha-1), y una extracción media de K2O de

2,33 kg/t de caña (Primavesi, et al., 1992). Así, tenemos una extracción

de 185 de K2O kg ha-1/año.

112



Observación: El valor máximo del numerador NO debe sobrepasar 700.

Los tenores de K superiores a 150 ppm del suelo (0,38 meq K/100cm3 de suelo)

producen daño a la caña, con reducción de azúcar y exceso de cenizas en la

calda, por lo que éste debería ser el límite de aplicación anual. Este valor corres-

ponde a 700 kg ha-1 de K2O.

5. Otros usos para la vinaza

La vinaza, además de su utilización como fuente de nutrientes y de materia

orgánica para la producción de caña de azúcar, también puede ser usada con

otras fi nalidades:

• Producción de ladrillos (suelo + vinaza concentrada);

• Concentración hasta 60º Brix para ser usada como componente de ra-

ción animal;

• Componente sustituto de la melaza;

• Producción de proteína unicelular por la fermentación aeróbica;

• Adubación potásica de otros cultivos (soja, maní, crotalaria, etc);

• Producción de gas metano debido a la fermentación anaeróbica en biodi-

gestores.

6. Distancia económica para la aplicación de la vinaza

Debido a los costos de transporte y aplicación de la vinaza vía camión (ex-

tensión y/o rodillo) la viabilidad está entre 17 - 18 km para los suelos arenosos y

de 10 km para los suelos arcillosos (Tablas 7 y 8).

Matioli et al. (1988), al relacionar la distancia recorrida por el camión para

transportar la vinaza hasta el local de aplicación, verifi caron que las distancias

máximas económicas son reducidas (1,5 a 2,0 km) cuando no son considerados

los aumentos de producción. Cuando se consideran, las distancias máximas au-

mentan signifi cativamente.

7. Conclusiones

• La vinaza utilizada con criterio racional satisface plenamente las necesi-

dades de N, K y S, y reduce los costos con fertilizantes.

• La utilización racional de la vinaza mejora las propiedades físicas, quími-

cas y microbiológicas del suelo.

• Después de la aplicación de la vinaza es conveniente hacer una comple-

mentación con nitrógeno.

113


• La dosis elevada de vinaza proporciona crecimiento vegetal vigoroso, con

disminución de la madurez.

• En las áreas que reciben vinaza en la soca, además de mejorarse la

productividad agrícola, puede aumentar la vida útil del cañaveral en uno

a dos cortes adicionales.

• En la actualidad son incorporados a producción de caña suelos con baja

fertilidad debido a la utilización de la vinaza.

8 . Bibliografía

Copersucar. Efeitos da aplicação de vinhaça como fertilizante em cana de açú-

car. Boletim Técnico 6/78. Pg. 9-14. 1978.

Espironello, A.; Camargo, A.P.; Nagai, V.; Lepsch, I.F. Efeitos de nitrogênio e fós-

foro como complementação da aplicação de vinhaça em soca de cana de

açúcar. In: Congr. Nacional da STAB, 2. Rio de Janeiro. 1981.

Gloria, N.A. & Magro, J.A. Utilização agrícola de resíduos da Usina de Açúcar e

Destilaria na Usina da Pedra. In: Seminário copersucar da agroindústria

açucareira, 4. Lindóia, 1976. Anais. São Paulo, Copersucar, 1977 p. 163-

180.

Korndorfer, G.H. O potássio e a qualidade da cana-de-açúcar. Informações Agro-

nômicas. Nº 49. Mar/1990.

Korndörfer, G.H. & D.L. Anderson. 1997. Use and impact of sugar-alcohol resi-

dues vinasse and fi lter cake on sugarcane production in Brazil. Sugar y

Azucar. Englewood Cliffs, NJ. n.92, v.3, p.26-35.

Korndörfer, G.H. Importância da adubação na qualidade da cana-de-açúcar. In: SÁ, M. E. & Buzzetti, S. (coord.) Importância da adubação e qualidade dos

produtos agrícolas. 1. p.133-142. São Paulo: Ícone, 1994. 437p.

Magro, J.A.; Silva, L.C.F.; Zambello, Jr. E.; Orlando F0, J. Estudo da complemen-tação da vinhaça na fertilização da cana de açúcar com trator de eixo alto. Saccharum. STAB, São Paulo, 4 (14): 28-30. 1981.

Matioli, C.S.; Lazo, M.P.; Oliveira, M.A.; Guasseli, M.A. 1988. Distâncias máximas de aplicação de vinhaça com caminhões tanques. Piracicaba, Copersu-car, 1988. P. 41-51. (Boletim Técnico 41-88).

Nunes, JR. D. Efeitos da elevada deposição de vinhaça sobre variedades de cana de açúcar. Piracicaba, Copersucar, p. 38-44 (Boletim Técnico 37/87).

114



Orlando, J.F.; Silva, G.M.A.; Leme, E.J.A. Utilização agrícola dos resíduos da

Agroindústria Canavieira. Nutrição e Adubação da Cana-de-açúcar no

Brasil. Coleção Planalsucar 2. Piracicaba. 1983. p. 228-264.

Penatti, C. Aplicação de vinhaça na Usina São Manoel. São Paulo, Copersucar,

1988. Boletim Técnico 43.

Penna, M.J.; Figueiredo, A.L. Aquamonea e uréia em soqueiras de cana de açú-

car fertilizadas com vinhaça. 1984.

Primavesi, O.: G.H. Korndorfer; R. Deuber. Extração de minerais por colmos de

cinco variedades de cana-de-açúcar em três solos. Anais da XX Reunião

Brasileira de Fertilidade de Solo e Nutrição de Plantas. Piracicaba, SP,

1992.

Ranzani, G.; Brasil Sobrinho, M.O.C.; Malavolta, E.; Coury, T. Vinhaça e adubos

minerais. An. ESALQ, Piracicaba, 10: 98-108. 1953.

Rodrigues, J.C.; Pena, M.J.; Moraes, R.S. Complementação nitrogenada em áre-

as fertilizadas com vinhaça. Piracicaba, COPERSUCAR, 1984. P. 23-29

(Boletim Técnico Agronômico).

Serra, G.E. Aplicação da vinhaça complementada com nitrogênio e fósforo em

cultura de cana de açúcar. (Saccharum spp), Piracicaba, ESALQ, 1979.

45 p. Tese (Mestrado).

Silva, G.M.A.; Gurgel, M.N.A. Aplicação de vinhaça como fertilizante em cana de

açúcar em solo LE – fase arenosa. In: Cong. Nac. STAB. Rio de Janeiro,

1981. Pg. 140-52.

Silva, G.M.A. 1982. Efeito da aplicacao de vinhaca no estado nutricional, produ-

tividade e qualidade tecnologica da cana-de-acucar (Saccharum spp) em

dois tipos de solo. ESALQ/USP, Piracicaba. Tese de Mestrado.

Valsechi, O.S.; Gomes, F.P. Solos incorporados de vinhaça e seu teor de bases.

An. Esc. Sup. Agric. “Luiz de Queiroz”, Piracicaba, 11: 135-158, 1974.

115


Conferencia: Impacto ambiental del uso de la

vinaza en la agricultura y su infl uencia en las

características químicas y físicas del suelo

Gaspar H. Korndorfer*

La vinaza puede ser defi nida como una suspensión marrón, de naturaleza

ácida, subproducto de la fermentación del alcohol o del aguardiente, generada

a temperatura aproximada de 107 0C y de olor desagradable. También conocida

como restilo o grapa, una tonelada de caña produce aproximadamente 800 litros

de vinaza. Cuando es colectada en los alambiques de descarga, presenta un

color pardo claro y en la medida que está expuesta al aire se oxida y se oscurece.

Presenta un pH bajo (3,5-4,5) y la presencia de ácido sulfúrico libre (utilizado

para la fermentación) da propiedades corrosivas al subproducto. La composición

es muy variable, pero generalmente es rica en nitrógeno, potasio, calcio, azufre

y normalmente pobre en fósforo.

La composición química de la vinaza (Tabla 1) indica que la materia orgánica

es el principal constituyente, y entre los minerales el potasio y el calcio son los

más sobresalientes.

Debido a su gran tenor en materia orgánica y elevada fl ora microbiológica,

la vinaza presenta elevado índice de DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno),

siendo considerado un material contaminante cuando es descargado en fuentes

de agua. Sin embargo, aplicada al suelo disminuye su potencial contaminante,

debido al poder “buffer” del suelo.

* Prof. Titular, Grupo de Investigación “Silicio en la Agricultura”, Instituto de Ciencias Agrarias, Uni-

versidad Federal de Uberlândia.

116



La DBO es la cantidad de oxígeno que el agua contaminada requiere para

oxidar la materia orgánica, transformando las sustancias contaminantes en com-

puestos estables e inocuos. Por lo tanto, la vinaza que posee un DBO de 12.000

ppm a 30.000 ppm consume 12.000 mg a 30.000 mg de oxígeno para la estabi-

lización de las sustancias putrescibles.

La vinaza como agente contaminante de cursos de aguas es uno de los más

problemáticos porque:

• Contiene alta tasa reductora (altos valores de DBO) que exigue alta can-

tidad de oxígeno para oxidarse.

• Los tratamientos de residuos tradicionales no dan buen resultado en el

caso de este subproducto debido a sus características químicas

• Los volúmenes de producción son elevados; hasta trece veces superiores

a la producción de alcohol.

• Es un residuo ácido y corrosivo.

• Presenta alto riesgo de daños para la fauna acuática, debido a asfi xia por

el alto DBO. La fauna marítima evita estos locales por motivo del desove

y diezma la microfauna y microfl ora que forman parte del plancton.

• El olor desagradable altera la calidad del agua.

Tabla 1. Composición química de la vinaza

Elementos Calda mezclada

------ kg/m3------

N 0,33 - 0,48

P2O

5 0,09 - 0,61

K2O 2,10 - 3,40

CaO 0,57 - 1,46

MgO 0,33 - 0,58

SO4

1,50

Mat. Orgánica 19,1 - 45,1

------ ppm ------

Cu 2-57

Zn 3-57

pH 3-50

Relación C/N* 15

Fuente : Adaptación de Korndörfer & Anderson (1997)

117


• Cuando se acumula en lagos y represas contribuye para el agravamiento

de enfermedades endémicas, al aumentar la población de insectos vec-

tores.

Los desastres ecológicos que podrían ser provocados por el descarte de

la vinaza en los cursos de aguas serían importantes si no fuese utilizada como

fertilizante fl uido.

Los órganos de control y fi scalización ambiental clasifi can los residuos, en

Brasil, según las normas de la ABNT (Asociación Brasileña de Normas Técnicas).

La vinaza, de acuerdo con esa normativa, es clasifi cada como no peligrosa:

• Residuos Clase I: Peligrosos - Ejemplo: Aceite lubrifi cante, residuos de

laboratorios, de ambulatorios y embalajes de agroquímicos.

• Residuos Clase II: No inertes o no peligrosos - Ejemplo: Vinaza y otros

subproductos de la producción del azúcar y alcohol, residuos de restau-

rantes.

• Residuos Clase III: Inertes - Ejemplo: Cenizas y basura de barrido.

Alteraciones en las propiedades del suelo

La aplicación de la vinaza al suelo produce alteraciones en las característi-

cas físicas, químicas y biológicas, siendo ellas principalmente:

• pH;

• Disponibilidad de nutrientes, especialmente K;

• Tenor de materia orgánica;

• CIC - capacidad de intercambio catiónica;

• Conductividad eléctrica;

• Actividad microbiológica.

1. Modifi caciones físicas

Los efectos de la vinaza en las características físicas del suelo han sido

poco consideradas. Camargo et al. (1988), estudiando los efectos en un suelo

oxisol arcilloso tratado con dosis crecientes de vinaza, observaron que no hubo

alteraciones de la arcilla dispersada en agua, de la camada superfi cial (Tabla

2), por probable infl uencia de la materia orgánica. El aumento de la actividad

microbiológica acompañada de la excreción de mucílago estimula la agregación

de partículas cuando la vinaza es aplicada.

118



Tabla 2. Efecto de la aplicación de vinaza en los tenores de arcilla dispersada en agua,

para diferentes profundidades del suelo.

Profundidad

Superfi cies

Control“A”

10.000 m3

“B”

43.000 m3

cm ----------------------- % ---------------------

0-15 20 19 6

15-30 20 16 10

30-60 22 17 17

60-100 17 22 15

Fuente: Adaptado de Camargo et al. (1983)

En cuanto a la agregación y porosidad del suelo, Camargo et al. (1988)

mostraron que el uso de la vinaza no afectó la densidad global y la porosidad

total del suelo. Esos autores comprobaron que el aumento se debía a la materia

orgánica y no a los cationes ligantes como el calcio.

La infi ltración de agua en el suelo que recibe vinaza aumenta en relación

con el control. Camargo et al. (1988) revelaron que la infi ltración en suelo arci-

lloso que recibió 1.000 m3/ha aumenta casi al doble en cuanto al control. Esa

constatación, según los autores, puede estar relacionada con el aumento de la

estabilidad de la agregación superfi cial.

Mazza et al. (1986) verifi caron que grandes aplicaciones de vinaza al suelo

pueden aumentar el almacenamiento de agua, la cantidad de agua disponible y

los niveles de tensión. Las aplicaciones comerciales no alteran las característi-

cas. Esos autores también observaron que las aplicaciones de vinaza en suelos

oxisoles arcillosos pueden alterar el color en profundidad. El horizonte B de un

Latosol Rojo de color 10YR 4/4 pasó para 5YR 3/6, lo que sugiere modifi caciones

en las formas de óxidos de fi erro. Por otro lado, la aplicación de dosis normales

de vinaza no han alterado el color del suelo.

2. Modifi caciones químicas

Los primeros estudios para discutir los efectos debidos a la aplicación de

vinaza fueron realizados por Almeida (1952). El aumento generalizado de ca-

tiones intercambiables fue verifi cado por varios autores en diferentes tipos de

suelos (Magro, 1974; Nunes et al., 1981; Orlando Filho, 1983; Camargo et al.,

1983). En consecuencia de la alteración de la cantidad de cationes ocurre una

119


alteración en la suma y porcentaje de saturación de bases. Nunes et al. (1982),

estudiando el potasio, calcio y magnesio, observaron un aumento en la lixiviación

de esos cationes debido al aumento de las dosis de vinaza y que el magnesio fue

proporcionalmente más lixiviado que el calcio.

La aplicación de vinaza causó la elevación del pH de 4,4 a 6,0, efecto obser-

vado después de los primeros días de incubación, y duró los 66 días en que fue

realizado el experimento. Aumentos sensibles del pH en el suelo fueron observa-

dos por Gloria & Magro, 1977; Santos et al., 1981; Orlando Filho, 1983; Camargo

et al., 1983; Korndörfer & Anderson, 1997. Tal aumento ha sido atribuido a las

condiciones anaeróbicas locales y temporales (disminución del potencial redox)

y el aumento de la saturación de bases (Camargo et al., 1983) y de la actividad

microbiológica (Eira & Carvalho, 1970; Nunes et al, 1981).

En un suelo tratado con vinaza el potencial redox y el pH varían: aumenta el

pH y disminuye el potencial redox (reacciones de reducción). En condiciones de

anaerobiosis los compuestos orgánicos liberan electrones. El proceso de reduc-

ción inducido por la vinaza consume protones (iones H+), principal responsable

por el aumento del pH del suelo; ejemplo:

O2 + 4H+ ó 2 H

2O

2 NO3- + 12 H+ + 10 e- ó N2 + 6 H

2O

MnO2 + 4H+ + 2e- ó N

22+ + 2 H

2O

Fe(OH)3 + e- ó Fe(OH)

2 + OH-

En relación con la alteración del punto de carga cero (PCC), debido al uso

de la vinaza, los autores observaron que esa propiedad del suelo puede dismi-

nuir por el aumento de la materia orgánica.

En cuanto a la salinidad, Camargo et al. (1987) observaron que la distribución

en dosis bajas (100 m3/ha) por aplicación, en suelo oxisol arcilloso, no alcanzó

valores peligrosos de conductividad eléctrica (índice pluviométrico relativamente

alto - 1.400 mm).

Camargo et al. (1987) estudiaron la dinámica de las formas de nitrógeno

y de azufre en suelo tratado con vinaza. Constataron que el tenor de nitrato en

todos los tratamientos casi siempre fue mayor que el de amoniaco, lo que ya

era esperado, porque la velocidad de la reacción favorece la nitrifi cación. Los

tenores de S-SO4

2- aumentaron en relación con el control, tanto en la superfi cie

120



como en las camadas más profundas (40 a 80 cm), lo cual evidencia acentuada

lixiviación.

Aunque la vinaza presenta bajos tenores de micronutrientes (Tablas 1 y 3),

se encuentran presentes y pueden aumentar su disponibilidad en el suelo. Camar-

go et al. (1983) observaron que en todos los tratamientos con aplicación de vinaza el

tenor de micronutrientes en el suelo aumentó en cuanto al control (Tabla 4).

Tabla 3. Cantidad aproximada de micronutrientes y materia orgánica adicionados al suelo

con la aplicación de 150 m3/ha de vinaza (calda mezclada).

MicronutrientesVinaza

150 m3/ha - Adicionado

Cu 4,4 kg ha-1

Zn 4,0 kg ha-1

Mn 0,9 kg ha-1

M.O. 4.800 kg ha-1

Fuente : Adaptación de Korndörfer & Anderson (1997)

Tabla 4. Modifi caciones en los tenores de K, micronutrientes y materia orgánica de un

suelo ‘LVe’ (Ingenio São Martinho) debido a la aplicación de vinaza (área de descarte).

Taliones

Profundidad

K+ Zn++ Cu++ M. orgánica

meq/100g ------- ppm ------- ----- % -----

Control

0 - 15 0,14 0,6 1,2 1,7

15 - 30 0,12 0,7 1,0 1,5

30 - 60 0,10 0,5 0,5 1,4

60 - 100 0,06 0,4 0,4 1,0

‘A’ (10.000 m3/ha) (1)

0 - 15 0,30 0,7 1,5 1,9

15 - 30 0,15 0,8 1,1 1,6

30 - 60 0,13 0,8 0,9 1,2

60 - 100 0,16 0,4 0,4 1,0

‘B’ (43.000 m3/ha) (2)

0 - 15 0,75 2,8 3,6 4,2

15 - 30 0,76 2,5 3,6 3,4

30 - 60 0,79 1,8 1,3 1,8

60 - 100 0,95 1,3 0,7 1,2

1 Talion ‘A’ = vinaza aplicada entre los años de 1970 a 1974.2 Talion ‘B’ = vinaza aplicada entre los años de 1975 a 1978.

Fuente: Adaptado de Camargo et al. (1983)

121


3. Modifi caciones biológicas

La aplicación de vinaza genera mudanzas temporales en la población de mi-

croorganismos del suelo, con alteraciones en los procesos biológicos y químicos,

tales como descomposición de la materia orgánica, nitrifi cación, desnitrifi cación,

fi jación de N2 atmosférico y aumento del pH (Lima, 1980).

Los efectos de la aplicación de vinaza en las poblaciones microbianas del

suelo fueron estudiados in vitro por Neves et al. (1983). Aumentos sustanciales,

aunque pasajeros, fueron observados en las poblaciones de hongos y bacterias,

y permaneció inhibida la población de actinomicetos. La aplicación de vinaza no

solamente introdujo carbono, sino también nitrógeno asimilable. Esto signifi có al

inicio un pequeño aumento de la población bacteriana no fi jadora de N e inhibió

pasajeramente la población de bacterias fi jadoras de N del género Beijerinckia.

La población de Beijerinckia aumentó rápidamente después de la disminución

de la población de bacterias no fi jadoras, y ocurrió una correlación negativa y

signifi cativa entre estos grupos de microorganismos.

Ese aumento de la actividad microbiana se debe a la existencia en la vina-

za de fuentes orgánicas que proporcionan energía para los microorganismos

y aumentan la velocidad de crecimiento de la masa microbiana. Para dicho

crecimiento se requiere una fuente adicional de N, lo que puede llevar a una

“inmovilización temporal” del N mineral del suelo o del aplicado. La actividad

microbiana también acarrea pérdidas de carbono orgánico de la vinaza, lo que

lleva a creer que no se pueden esperar efectos duraderos en el aumento de la

materia orgánica por la aplicación de vinaza.

Lopes et al. (1986), estudiando los efectos residuales de la vinaza en la

población de Rhizobium del suelo, observaron aumentos en la nodulación de

crotalaria y una disminución en el caso de maní.

Bibliografía

Almeida, J.R. de O problema da vinhaça em São Paulo. Piracicaba: ESALQ, Ins-

tituto Zimotécnico, 1952. 9p. (Boletim, 3)

Camargo, O.A.; Valadares, J.M.A.S.; Berton, R.S.; Teófi lo, J.S.; Menk, J.R. Alte-

ração de características químicas de um Latossolo Vermelho-escuro dis-

trófi co pela aplicação de vinhaça. Campinas, Instituto Agronômico, 1987a.

(Boletim Científi co, 9).

122



Camargo, O.A.; Valadares, J.M.A.S.; Geraldi, R.N. Características químicas e físi-

cas de solos que receberam vinhaça por longo tempo. Campinas, Instituto

Agronômico, 1983. 30 p. (Boletim Técnico, 76).

Eira, A.P. da & CARVALHO, P.C.T. A decomposição da matéria orgânica pêlos

microrganismos do solo e a sua infl uência na variação do pH. Rev. de

Agric., Piracicaba, 45: 15-21, 1970.

Gloria, N.A. & Magro, J.A. Utilização agrícola de resíduos da Usina de Açúcar e

Destilaria na Usina da Pedra. In: Seminario copersucar da agroindústria

açucareira, 4. Lindóia, 1976. Anais. São Paulo, Copersucar, 1977 p. 163-

180.

Korndörfer, G.H. & D.L. Anderson. 1997. Use and impact of sugar-alcohol resi-

dues vinasse and fi lter cake on sugarcane production in Brazil. Sugar y

Azucar. Englewood Cliffs, NJ. n.92, v.3, p.26-35.

Lima, I.T. Efeitos da aplicação de vinhaça sobre a microfl ora do solo. Seropédi-

ca, 1980. 100p. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio de

Janeiro.

Lopes, E.S.; Peron, S.C.; Portugal, E.P.; Camargo, O.A.; Freitas, S.S. Atividade

respiratória de solo tratado com vinhaça e herbicida. Bragantia, Campi-

nas. 45 (1): 205-210, 1986.

Magro, J.A. Uso de vinhaça na cana de açúcar na Usina da Pedra. Brasil Açuc.,

Rio de janeiro, 92: 232-240, 1974.

Neves, M.C.P.; I.T. Crima; J. Dobereiner. Efeito da vinhaça sobre a microfl ora do

solo. Rev. bras. Ci. Solo, Campinas, 7: 131-136, 1983.

Nunes, M.R.; Velloso, A.C.X.; Leal, J.R. Efeito da vinhaça na lixiviação de nutrien-

tes do solo III. Potássio e magnésio. Pesq. Agropec. Bras., Brasília, 17:

371-374, 1982.

Nunes, M.R.; Velloso, A.C.X.; Leal, J.R. Efeito da vinhaça nos cátions trocáveis

e outros elementos químicos do solo. Pesq. Agropec. Bras., Brasília, 16:

165-170, 1981.

Orlando, J.F.; Silva, G.M.A.; Leme, E.J.A. Utilização agrícola dos resíduos da

Agroindústria Canavieira. Nutrição e Adubação da Cana-de-açúcar no

Brasil. Coleção Planalsucar 2. Piracicaba. 1983. p. 228-264.

Santos, G.A.; Rossielo, R.O.P.; Fernandes, M. S.; O’grady, P.C. Efeitos da vinhaça

sobre o pH do solo, a germinação e acúmulo de potássio em milho. Pes-

quisa Agropecuária Brasileira, v.16, p.489-493, 1981.

123


El compost

Producción, caracterización, legislación y aplicación

de compost en el Ingenio ProvidenciaElkin Geovanni Sánchez Roncancio*

El compost es un producto obtenido mediante un proceso de descomposi-

ción biológica aeróbica de residuos orgánicos sólidos en condiciones controla-

das, que mejora el desarrollo de plantas, árboles y arbustos en comparación con

otros ejemplares de la misma edad (Cerisola, C.I. 1989). Previene enfermedades

y erosión acelerada y favorece la formación de micorrizas. Su acción antibiótica

aumenta la resistencia de las plantas a las plagas y agentes patógenos. Aporta y

contribuye al mantenimiento y desarrollo de la microfl ora y microfauna del suelo

y favorece la absorción radicular. Contiene una elevada carga enzimática y bac-

teriana que aumenta la solubilización de los nutrientes y hace que puedan ser

inmediatamente asimilables por las raíces. Transmite directamente del terreno a

la planta hormonas, vitaminas, proteínas y otras fracciones humifi cadoras. Apor-

ta nitrógeno, fósforo, potasio, azufre y boro, los libera gradualmente e interviene

en la estructura física del suelo porque aumenta la superfi cie activa, desligando

los suelos arcillosos y agregando los arenosos, lo cual evita un deterioramiento

de las propiedades físicas, físico-químicas, químicas y biológicas del suelo y una

pérdida genérica de fertilidad (Porta, J; López-Acevedo, M; Roquero, C. 1994.)

En la operación de la planta de compostaje se pueden identifi car los siguien-

tes procesos:

1. Transporte y recepción de materias primas: Las materias primas ta-

les como la cachaza, la ceniza y el bagazo son entregadas por la fábrica de

azúcar; la hoja picada, por patios de caña. Estos materiales son transportados

hasta la planta de compostaje por medio de volquetas y tractores con equipos

de autovolteo. La vinaza proveniente de la planta de destilación de alcohol es

conducida por medio de tubería, primeramente a los sedimentadores de la planta

de compostaje y fi nalmente a los reservorios de vinaza para su almacenamiento

y disposición a las pilas.

* Ingeniero Agrónomo. Coordinador de aplicaciones de Compost y Vinaza, Ingenio Providencia.

124



La materia prima que llega a la planta de compostaje es tratada previamente

y se lleva un control de pesos para el armado de las mismas. Las pilas de com-

post tienen un peso de 420 toneladas, y están compuestas por los siguientes

porcentajes:

• 70% cachaza

• 10 % ceniza

• 12% hoja picada

• 3% bagazo

• 1% compost (como inóculo)

• 4% faldas

2. Armado de pilas: La materia prima que llega a la planta se dispone

inmediatamente. El armado de pilas es efectuado por un cargador que dispone

la materia prima de la siguiente manera: ceniza, cachaza, bagazo, hoja picada,

ceniza e inóculo. Las pilas quedan totalmente terminadas al pesar 420 toneladas,

con las siguientes dimensiones aproximadamente: 75 metros de largo, 5 metros

de ancho y 2.15 metros de alto.

3. Arranque de pilas o mezclado de materiales: Para el mezclado de pilas

se emplea la Backhus, la cual tiene un túnel que provee un rotor con aspas que

se encarga de mezclar los materiales, que complementado con un buen armado

de pilas asegura una homogeneidad del producto y como resultado un excelente

arranque del proceso.

4. Control y monitoreo del proceso: En el momento del arranque o mezcla

de los materiales de la pila se toma una muestra de la misma para realizar un

análisis completo del material a compostar. Este análisis se realiza para tener

conocimiento de las características de arranque de la pila, tales como humedad,

materia orgánica, carbono orgánico y nitrógeno total, y su relación C/N (carbono

/ nitrógeno).

Desde el primer día del proceso hasta su terminación, en cuarenta días,

se hará monitoreo de temperatura de la pila en sus zonas inicial media y fi nal,

para controlar su temperatura y sostenerla en todo el proceso entre 55 ºC y

65 °C.

Como en el proceso se presentan temperaturas mayores a 70 °C, la pila se

enfriará con aire y vinaza día de por medio durante treinta días.

Se trabajan las zonas muertas (intermedio de las pilas) con el minicargador

con el fi n de reincorporar nuevamente este material al proceso, evitar la repro-

125


ducción de la mosca en estas zonas quietas y facilitar la aireación y aplicación

de vinaza de la Backhus.

Se tomarán muestras de humedad, carbono, nitrógeno, pH, materia orgá-

nica y densidad periódicamente para tener un mayor control y conocimiento del

desarrollo del proceso de compostaje y fi nalmente se hace un análisis completo

en la culminación del proceso.

5. Maduración: El ciclo hace de maduración comienza en el día 31 del

proceso de compostaje. Este proceso determina la fi nalización del compost, y

consiste en permitir que la pila alcance altas temperaturas (superiores a 70 °C,

para la eliminación de patógenos en el material), su disminución natural de tem-

peratura y posteriormente la pérdida de humedad de la misma. Este proceso

continúa teniendo reacciones más pequeñas en el campo, durante las cuales se

producen reacciones secundarias de condensación y polimerización del humus.

En el momento que el producto ha fi nalizado su proceso ha perdido humedad,

volumen y peso; de esta manera, las pilas que comienzan con 420 toneladas

fi nalizan con un peso de 120 toneladas, aproximadamente (Fossi, J E. 2009)

Caracterización química: En general el abonado con compost maduro a

dosis moderadas provoca aumentos apreciables de los rendimientos de cose-

chas de diferentes cultivos; por tal motivo, cuando el compost está terminado

se envía una muestra al laboratorio químico de campo que caracteriza química

y físicamente el producto para determinar la dosis que necesita el cultivo en

campo.

pH CIC

Determinación %

Hdad. C.O M.O N - Total P2O

5CaO MgO K

2O Na

2O S B Cu Fe Zn

8,1 48,90 33,39 17,49 30,16 0,89 1,48 3,93 1,60 2,30 0,11 0,86 13,60 59,50 9057,61 154,00

8,6 52,42 30,83 16,05 27,67 1,04 1,48 3,73 1,52 2,31 0,10 0,66 12,73 65,00 9569,09 131,20

8,0 40,40 28,23 15,91 27,43 0,89 1,48 4,35 1,76 2,54 0,10 0,90 14,80 71,86 12249,56 1166,16

8,2 47,2 30,8 16,5 28,4 0,9 1,5 4,0 1,6 2,4 0,1 0,8 13,7 65,5 10292,1 483,8

Se deben tener en cuenta, para calcular la dosis, la legislación ambiental

vigente y los siguientes aspectos:

• Informes anuales presentados a la CVC de caracterización de compost y

procedimiento para la toma de muestra.

126



• Registros de producción de compost, cantidad aplicada y cantidad co-

mercializada.

• Actividades realizadas para evitar los olores que produzca la plata de

compostaje.

• Solo se puede aplicar compost en las áreas incluidas en el estudio de

modifi cación de la licencia ambiental aprobado por la CVC.

• No se autoriza la aplicación de compost dentro de la franja correspon-

diente al área forestal protectora de las corrientes superfi ciales que dis-

curran por los terrenos sembrados en caña.

• Solo se puede aplicar compost en dosis desde 10, 12 y 14 toneladas/

hectárea/ año, según los contenidos de potasio en el suelo.

• En zonas de recarga de acuíferos y los predios que se encuentren en

áreas de alta y extrema vulnerabilidad sólo se permitirá la aplicación de

compost.

• Para el monitoreo de los suelos en las áreas de aplicación de compost se

debe presentar una caracterización de los mismos una vez al año en los

sitios defi nidos por la CVC.

• La caracterización del compost para su aplicación en el suelo se debe

realizar según la norma técnica CTC (Icontec) 5167, 2004-05-31, rela-

cionada con productos para la industria agrícola, productos orgánicos

usados como abonos o fertilizantes y enmiendas del suelo.

• Presentar los cinco primeros días del mes la programación de las áreas,

con su respectiva identifi cación, donde se aplicó compost, indicando la

dosis empleada.

• Monitorear dos veces al año los pozos construidos en los sitios defi nidos

por la CVC.

• Tomar una vez al año y en un solo sitio defi nido por la CVC muestras de

agua en la zona no saturada (entre 1 y 1.5 m de profundidad) para su

análisis físico-químico.

• Se escogerán dos suelos en las áreas de manejo directo, considerando

sus características físico-químicas y microbiológicas, con una metodolo-

gía que incluya la evaluación de la caracterización completa y salinidad

especial para los suelos.

• Realizar una caracterización trimestral de calidad a las fuentes superfi -

ciales localizadas en la zona de infl uencia donde se aplique compost.

• Hacer un estudio entomológico sobre la incidencia que tenga la aplica-

ción de compost en la aparición de plagas e insectos, o su incidencia

127


en el cambio de la diversidad biológica de los insectos presentes en el

área.

Teniendo en cuenta todas estas disposiciones se procede a programar la

aplicación del producto en campo.

Por medio de tractores con equipos de dos compartimentos con capaci-

dad de 16 toneladas y tractomulas con equipos de tres compartimentos con

capacidad de 24 toneladas se transporta al campo el compost. En la suerte se

cuenta con tractores con equipos aplicadores de compost creados en el Ingenio

Providencia, denominados equipos “Hammer”, los cuales están calibrados para

aplicar como mínimo diez toneladas por hectárea. Mediante una válvula de fl ujo

de aceite hidráulico y la velocidad del tractor se determina la dosis, que no puede

ser superior a catorce toneladas por hectárea.

Por medio de este equipo el compost se extiende sobre la superfi cie del

terreno, en forma de banda; luego este material se incorpora al suelo buscando

que la materia orgánica se mezcle con la tierra para que el compost aporte la

mayor cantidad de nutrientes al cultivo.

Resultados iniciales han demostrado que a medida que se incrementa la

dosis de compost se incrementa el TCH y el TCHM del cultivo, por lo cual se

pueden apreciar las bondades del producto en cuanto a estas variables.

Bibliografía

Cerisola, C.I. 1989. Lecciones de Agricultura Biológica. Ed. Mundi-Prensa. Ma-

drid.

Porta, J; López-Acevedo, M; Roquero, C. 1994. Edafología para la agricultura y el

medio ambiente. Ed. Mundi-Prensa. Madrid. 807 pp.

Fossi, J E. 2009. Documento de elaboración de compost en el Ingenio Pro-

videncia.

programa nacional de formación especializada y...

Documents