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USO ESTRATÉGICO DE LA PORCINAZA EN LA BIOFERTILIZACIÓN EN PASTOS
Presentado por Luis Alberto González Santamaría
Estudiante Doctorado en Ciencias Agrarias
Comité Tutorial
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Dr. Julián Estrada Álvarez
________________________________
Dr. Juan Carlos Camargo García
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Dr. Juan Mauricio Castaño Rojas
2
Uso estratégico de la porcinaza en la biofertilización en pastos
_____________________________________________________________________
Proyecto de tesis doctoral
presentado a
la Facultad de Ciencias Agropecuarias
Universidad de Caldas
________________________________________________________________________
Por
LUIS ALBERTO GONZÁLEZ SANTAMARÍA
Julián Estrada Álvarez, PhD. Director de Tesis
Noviembre de 2012
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Tabla de contenido
Resumen general 4
1. Descripción del proyecto 6
1.1 Planteamiento del problema 6
1.2 Marco teórico 7
1.3 Objetivos 13
1.3.1 Objetivo general 13
1.3.2 Objetivos específicos 13
1.4 Metodología propuesta 13
1.4.1 Balance de nitrógeno en cada proceso 15
1.4.2 Balance de nitrógeno en la separación de fases 15
1.4.3 Balance de nitrógeno en el biodigestor 16
1.4.4 Balance de nitrógeno en el secado 17
1.4.5 Balance de nitrógeno en el lombricompost 17
1.4.6 Balance de nitrógeno en el compost 17
1.4.7 Balance de nitrógeno en la fertilización 18
1.4.8 Análisis estadístico 20
2. Resultados esperados 22
3. Cronograma 24
4. Presupuesto 25
5. Bibliografía 26
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Uso estratégico de la porcinaza en la biofertilización en pastos
Resumen general
Actualmente hay una coyuntura en Colombia sobre el manejo que se le deba dar a la
porcinaza, una de las posiciones es considerarla un residuo y como tal la fracción líquida
debe ser tratada antes de su vertimiento, cumpliendo con contemplado en el decreto
3930 de octubre del 2010 del Ministerio del Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial de
Colombia y los decretos reglamentarios prontos a salir sobre su disposición en fuentes
hídricas y en el suelo; la otra posición es considerar la porcinaza como un subproducto,
que se puede usar en otras actividades agropecuarias, entre estas está la fertilización de
pastos para la alimentación de rumiantes, siempre que cumpla con lo establecido en la
resolución del Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) 2341 de 2007 y Norma Técnica
Colombiana (NTC) 5167 .
La primera opción ha sido suficientemente estudiada y documentada (Asociación
Colombiana de Porcicultores, 2002), se conocen las composiciones de la porcinaza
producida en las distintas etapas y los impactos que puede causar en el agua, además se
conocen los sistemas de tratamiento para reducir las cargas contaminantes (Villamil et al,
2000); sin embargo, la segunda opción ha sido poco evaluada en el contexto Colombiano,
teniendo en cuenta el tipo de suelo y clima, la forma de aplicación y los cultivos donde se
aplica, y que impactos ambientales causa la porcinaza cuando se reutiliza en la
fertilización de pastos, exceptuando los estudios del Profesor Walter Osorio de la
Universidad Nacional de Medellín
5
La porcinaza es rica en nutrientes que requiere la agricultura, como el nitrógeno y el
fósforo (Sánchez, 2001), pero también es cierto que ésta debe ser manejada
adecuadamente para obtener sus beneficios; si la porcinaza se utiliza correctamente y se
aplica bajo un plan de fertilización técnica a los pastos, obtendremos un aprovechamiento
de estos nutrientes, si por el contrario, se aplica en exceso se pueden presentar
lixiviaciones con alto contenido de nitratos que afectarían los cuerpos de agua
subterráneos (Guimera, 1998).
La porcinaza en los Departamentos de Caldas, Quindío y Risaralda, se utiliza según lo
establecido en el Diagnóstico Ambiental Industria Porcícola del Eje Cafetero (González,
2007) como fertilizante de cinco formas distintas; líquida cruda sin tratamiento alguno,
líquida tratada con digestión anaerobia, sólida seca, sólida tratada con lombriz y sólida en
compost.
El presente trabajo se enfocará en conocer la eficiencia en el aprovechamiento del
contenido de nitrógeno en la porcinaza a través de las cinco rutas de aplicación como
biofertilizante de pastos, determinando en que parte de los procesos se queda o se pierde
el nitrógeno, y que cantidad se alcanza a infiltrar en suelo y si la concentración de
nitrógeno en el lixiviado puede afectar ambientalmente los cuerpos de agua subterráneas.
Para establecer esto, se harán análisis de la cantidad de Nitrógeno Total Kjendahl (NTK) y
nitrógeno amoniacal (NH3) a la entrada y salida de cada ruta a estudiar; con los resultados
obtenidos del balance de nitrógeno de cada ruta, se hará un diseño experimental de
bloques completos al azar con cinco tratamiento y tres replicas por tratamiento, la unidad
experimental será la parcela estándar (5x10) (Toledo y Schultze-Kraft, 1982), sembradas
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con pasto estrella (Cynodon plectostachyum) debidamente protegida con una cobertura
plástica en calibre 6, para evitar la acción de otras variables, principalmente de la
precipitación; se realizarán tres aplicaciones de los diferentes biofertilizantes a analizar
cada 32 días con una dosis de 5 gr/m2, tomando muestras aleatorias en cada parcela a
una profundidad de 30, 60 y 90 cm, los días 0 (corte del pasto sin aplicaciones previas), 5
(aplicación biofertilizante), 12, 19, 32 (segundo corte), repitiendo las muestras las
siguientes dos aplicaciones .
Con los resultados obtenidos se conocerá el comportamiento del nitrógeno en cada etapa
del proceso y en la aplicación de la porcinaza como fertilizante; con estos datos se podrá
conocer cual de las cinco rutas a estudiar es la más eficiente para el aprovechamiento del
nitrógeno y cual de estas cinco formas de usarla genera un mayor riesgo de infiltración de
nitratos en el suelo.
1. Descripción del proyecto
1.1. Planteamiento del problema
La producción de cerdos genera un significativo volumen de estiércol que junto con el
agua de lavado y el agua desperdiciada en los chupos, es una biomasa con altas
concentraciones de materia orgánica, solidos suspendidos, nutrientes y microorganismos
patógenos, que al ser dispuestos indiscriminadamente en el suelo o en el agua, pueden
generar grandes impactos en estos medios (Villamil et al., 2000); por el contrario si la
porcinaza se utiliza eficientemente para la fertilización de cultivos, se reduce la
contaminación y se aprovechan los nutrientes contenida en ésta, transformando un
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residuo con un alto potencial de contaminación a un subproducto utilizable en labores
complementarias del sector agrario; además permite ahorrar en el uso de fertilizante
químicos y por lo tanto se reducen la dependencia de estos y los impactos que la
elaboración de estos pueden generar (Lopez-Ridaura et al., 2009).
Al utilizar la porcinaza como fertilizante, se requiere conocer que sucede con el nitrógeno,
principal nutriente en la fertilización y también es el que presenta mayor riesgo en la
generación de contaminación, por la capacidad de movilización de éste en el suelo en
forma de nitrato (NO3), que si alcanza fuentes de agua con concentraciones superiores a
10 mg/L, supera el límite de calidad de agua según la norma Colombiana, establecida en
Resolución conjunta 2115 de 2007 de los Ministerio de Protección Social y Medio
Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT); por esto se debe conocer como se
transforma y se conserva el nitrógeno en las cinco rutas distintas de aplicación como
fertilizante y cuanto de éste en forma de NO3 se alcanza a lixiviar.
Esta tesis no se limitará solo a conocer las concentraciones y cantidad de nitrógeno que
se lixivia contaminado fuentes de agua, sino que se calculará que porcentaje del nitrógeno
contenido en las excretas producidas por un número determinado de cerdos, es
aprovechando por el pasto en las cinco distintas rutas a estudiar.
1.2. Marco Teórico
En el año 2010, se sacrificaron el mundo 1.374.493.441 cabezas de cerdo y en mismo
periodo en Colombia se sacrificaron 2.250.000 (FAO, 2012), lo que indica que en
Colombia la producción de cerdo es del 1.6% del total mundial.
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Al tomar los datos de los cerdos sacrificados para el año 2010 y con los parámetros de
producción que se obtuvieron ese año, se calcula el promedio de la cantidad de cerdos, en
las distintas etapas etaria, y con el promedio de producción de excretas por animal día
(Asociación Colombiana de Porcicultores, 2002), calculamos la producción de estiércol
resumidas en la tabla 1.
Tabla 1. Cantidad de cerdos formales en el país, peso vivo y producción de estiércol al
día, año 2010.
Por cada 100 kg de peso vivo se producen en promedio al día 6,3 kg de excretas (45% de
orina y 55% de heces) con una humedad del 88%, estas excretas contienen 250 g de
Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO), 750 g de Demanda Química de Oxigeno (DQO),
600 g de Sólidos Suspendidos Totales (SST), 44,5 g de NTK, 34.9 g de pentóxido de
fósforo (P2O5) y 34 g de oxido de potasio (K2O) (Asociación Colombiana de Porcicultores,
2002), estos valores pueden variar por las condiciones de alimentación y el estado etario
del animal (Sánchez, 2001)
Al aplicar los conceptos de calidad de agua potable que rigen en el país, según la
resolución 2115 del 2007 de los Ministerios de Protección Social y MAVDT, las
Núm de
animales
año 2010
Peso prom
en Kg.
Producción de
estiércol
animal /dia
Producción
de estiércol
/ día
Peso vivo
Kg.
82.060 180 5,4 443.124 14.770.800
14.290 190 14,7 210.063 2.715.100
4.760 160 6,91 32.892 761.600
142.800 3,5 0,3 42.840 499.800
333.200 16 1,22 406.504 5.331.200
571.200 58 3,6 2.056.320 33.129.600
1.200 200 7,4 8.880 240.000
1.149.510 3.200.623 57.448.100
Reproductores
Total
Levante ceba
Item
Hembras gestantes
Hembras lactantes
Hembras vacías (destetas)
Lechones lactantes
Lechones en precebo
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concentraciones máximas por litro de agua sin que se vea afectada son, de fósforo 0,5
mg, NO3 10 mg y de nitritos (NO2) 0,1 mg.
Utilizando el concepto de agua Gris de la Huella Hídrica (Hoekstra et al, 2002) el cual
indica la cantidad de agua para que la dilución de un contaminante esté por debajo del
límite máximo permitido, considerando que todo el nitrógeno contenido en la excreta que
producen 100 kg de peso vivo de cerdos al día se oxidara a NO2, se requieren 4.450 L de
agua para que no se afecte su calidad; para poner esto en un contexto, las excretas
producida por la población de cerdo en Colombia para el año 2010, tienen un potencial de
contaminar 2,5 millones de m3 por día.
En la actualidad la disposición que se le da a las excretas en las granjas es variado y
depende mucho de la tradición del porcicultor y de la disponibilidad de recursos que
tengan como tierras para ganadería o cultivos, algunos aprovechan la porcinaza como
fertilizante, otros separan los sólidos para lombricultivos o compostaje, también montan
biodigestores para biogás, o se deciden por el tratamiento de aguas para hacer
vertimientos y están los que no hacen absolutamente nada vertiendo toda la porcinaza a
cuerpos de agua. En la gráfica 1 se observan los porcentajes de uso de la porcinaza en
los departamentos de Caldas, Quindío y Risaralda (González, 2007).
Por otra parte, en la gráfica 2 se muestran las rutas del uso de la porcinaza en Colombia y
su disposición final; como se observa en dicho gráfico, todas las rutas excepto la descarga
directa a cuerpos de agua, requieren el suelo para la disposición final.
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Gráfico 1. Uso de la porcinaza.
Gráfico 2, Rutas del uso de la porcinaza en Colombia.
Actualmente, hay dos conceptos para el manejo de la porcinaza, el primero es el
tratamiento de la porcinaza como si fuera un tipo de agua residual al ser tratada por
diferentes métodos se reduce la carga contaminante (Villamil et al., 2.000), siendo su
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objetivo principal mejorar la calidad del agua vertida y así bajar el impacto ambiental sobre
los cuerpos de agua.
Sin embargo, aun con sistemas de tratamiento altamente eficientes, se harían vertimientos
todavía con altas concentraciones de cargas contaminantes; en el informe de investigación
“Evaluación de un sistema piloto de postratamiento de aguas residuales de porcícolas,
mediante sistemas naturales” presentado por la Universidad Tecnológica de Pereira (UTP)
- CARDER y Asoporcicultores – FNP, realizado en la granja El Cortijo (Santa Rosa de
Cabal – Risaralda), concluyen que:
Las concentraciones de SST y DBO de los efluentes de los sistemas tradicionales
son muy altas evitando que los humedales artificiales funcionen óptimamente.
Los sistemas de humedales de postratamiento logran bajar las concentraciones de
DBO DQO y SST pero a un costo muy alto, se estimó que el sistema de
postratamiento para 5.600 cerdos es de $1.342.345.000, esto equivale a una
inversión de $239.704 por cerdo alojado.
Aunque se haga toda esa inversión se seguirían realizando vertimientos de nutrientes que
afectan la calidad del agua; por lo tanto esta visión de solución a las excretas de los
cerdos sigue siendo insuficiente y no soluciona el problema ambiental en su totalidad,
además impide que las granjas puedan crecer, pues aunque se mantengan los
porcentajes de remoción, la carga total vertida seguiría aumentando.
El segundo concepto de manejo de las excretas es la utilización en otras actividades
pecuarias, la fracción sólida es usada para alimentar lombrices, para hacer compost y
abonos orgánicos (González, 2007). Mientras la fracción líquida la usan para producir
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biogás y fertilizar cultivos; sin embargo, este concepto tiene dos problemas, el primero es
que no hay metodologías claras para la reutilización de la porcinaza, que permitan
establecer la eficiencia en el aprovechamiento de los nutrientes y el segundo es que se
desconocen los posible impactos ambientales que la aplicación en exceso de porcinaza en
los cultivos pueda causar.
Actualmente no se conoce con exactitud como es la dinámica del nitrógeno en las distintas
rutas de utilización que se le da a la porcinaza en Colombia; solamente se ha establecido
que el nitrógeno orgánico contenido en las excretas se mineraliza en forma NH3 cuando
estas se someten a un proceso de biodigestión (Chará et al, 2002); en los otros proceso
no se ha determinado el porcentaje de nitrógeno que se volatiliza o que se transforma.
Lo que está claro, es que no se debe seguir desperdiciando toda esta cantidad de
nutrientes arrojándolos a los cuerpos de agua o aplicándolos sin ninguna metodología en
los diferentes cultivos; la porcinaza es un bien con un valor real, con la cual se puede
fertilizar controlando el impacto ambiental y mejorando las producciones de cultivos
(Sanchez, 2001).
Al otro extremo del mundo, en China se ha demostrado la relación de la aplicación
controlada de porcinaza con el mejoramiento en los suelos y su productividad (Zhai et al,
2011); en Francia se ha determinado que la aplicación controlada de la porcinaza como
fertilizante es una acción positiva en la gestión ambiental, el análisis de ciclo de vida de la
aplicación directa tiene menos efectos ambientales comparado con el tratamiento de la
porcinaza para su posterior aplicación (Lopez – Ridaura et al, 2009).
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1.3. Objetivos.
1.3.1. Objetivo general.
Evaluar el porcentaje de nitrógeno aprovechado por el pasto estrella en las cinco formas
de aplicación de la porcinaza como biofertilizante.
1.3.2. Objetivos específicos.
Establecer los balances del nitrógeno en cada uno de los procesos usados de las
cinco rutas de la reutilización de la porcinaza como biofertilizante.
Determinar la cantidad de nitratos que se infiltran en el suelo, de las cinco formas
de aplicación de la porcinaza como biofertilizante de pastos.
Calcular las eficiencias en el aprovechamiento del nitrógeno contenido en la
porcinaza, en cada una de las rutas estudiadas.
1.4. Metodología propuesta.
El manejo de la porcinaza, dependen inicialmente del tipo de habitáculo para el
alojamiento de los cerdos y del sistema de evacuación, puesto que estos condicionan el
tiempo de permanencia de la porcinaza y la cantidad de agua que se mezcla con las
excretas, haciendo que varíe su composición; de igual manera la edad de los cerdos y el
tipo de alimento que se les de influyen en las características de la porcinaza.
Por esto es importante para este estudio, escoger una granja donde las condiciones de los
corrales y los sistemas de evacuación sean idénticos y que tenga una operación estándar
en cuanto a la edad promedio de entrada y salida de los cerdos y su alimentación; todo
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esto con el fin de lograr un flujo continuo de excretas con características similares durante
todo el tiempo de la evaluación.
También la granja debe tener el espacio y la infraestructura necesaria para recrear las
cinco rutas a evaluar y contar con el cultivo de pasto donde se aplicaran las porcinazas
como biofertilizante.
De las granjas existentes en la zona, la más adecuada para controlar las variables que
inciden en las características de la porcinaza, es la porcícola San Miguel, ubicada en el
municipio de Marsella, departamento de Risaralda, con coordenadas origen terraza
(34.750 N 41.000 E) a 1.050 msnm. La granja es de levante y ceba de cerdos, donde
ingresan cerdos precebados con un peso promedio de 30 kg y salen cerdos cebados de
115 kg de peso promedio, con una operación de ingreso y retiro semanal, logrando que el
peso vivo promedio de la granja no fluctúe; el suministro de alimento está definido y no
varia entre lotes de la misma edad, de igual manera el agua de consumo y de lavado es
de un solo origen (agua subterránea).
En una primera fase del proyecto, se medirán los volúmenes de excretas generados en la
granja y se tomaran muestras de la porcinaza para medir la concentración de NTK y NH3,
además se llevará un inventario del número de animales que permitirá calcular la
producción de excretas por cerdo por unidad de tiempo y será la condición inicial de la
excreta.
Lni = Vp x Cn
Lni = Carga de nitrógeno inicial
Vp = Volumen de porcinaza
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Cn = Concentración de nitrógeno en la porcinaza
Si se mide la cantidad de porcinaza que produce una unidad de peso vivo de cerdo,
entonces se puede relacionar la carga de nitrógeno producido por unidad de peso vivo de
cerdo, en condiciones de levante - ceba.
Establecida la condición inicial se estudiarán las cinco rutas del nitrógeno en los procesos
de reutilización de la porcinaza, haciendo caracterizaciones de este nutriente a la entrada
y a la salida en cada proceso, con el fin de determinar el balance de cada una de las
etapas y el total de la ruta, basados en una ecuación general, realizándose ensayos para
cada proceso en particular.
1.4.1 Balance de nitrógeno en cada proceso
Lne = Un + f Lne + Lns (ajustado de Crites et al., 2000)
Lne = Carga de nitrógeno a la entrada del proceso
Un = Toma de nitrógeno en el proceso
f = Fracción de nitrógeno perdido
Lns = Carga de nitrógeno a la salida del proceso
1.4.2 Balance de nitrógeno en la separación de fases
Para este muestreo se tomaran tres lotes de 500 kg de porcinaza cruda, extraídas del
tanque estercolero, para determinar la cantidad de NTK y NH3 (destilación),
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posteriormente cada lote se bombea por separado, hacia la máquina separadora
(SEPCOM®-65), la cual trabaja a una tasa de 65 m3/h; se recolectarán las dos fracciones
que posteriormente se pesan, para realizar el balance de masas. A cada fracción se le
cuantifica el contenido de NTK y NH3, adicionalmente a la fracción sólida se le determinará
su Humedad (w) y así calcular el porcentaje de nitrógeno que queda en cada fase y el que
se volatiliza.
Antes y después de cada muestra, la maquina será lavada completamente, con el fin de
asegurar que no queden residuos de las muestras anteriores que puedan alterar el
muestreo.
1.4.3. Balance de nitrógeno en el biodigestor
Se establecerá la hidrodinámica, midiendo los caudales de entrada y salida del biodigestor
durante siete días, para realizar un diseño de muestreo ajustado a las condiciones del
caudal, el lapso de tiempo se estableció con el ciclo de entrada y salida de los animales.
Con los tres días más representativos de la semana se harán caracterizaciones de una
jornada por día, de cuatro horas cada una, durante tres semanas seguidas.
Los aforo de caudal, medición de pH y temperatura y el muestreo se harán en las cajas de
entrada y salida del biodigestor, cada 15 minutos, tomando muestras proporcionales al
caudal medido, para formar una muestra integrada por cada jornada y por cada punto, a
estas muestras de le medirá el NTK y el NH3.
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1.4.4. Balance de nitrógeno en el secado
Se tomaran tres lotes de 20 kg de cada una de la porcinaza sólida separada previamente
por la máquina SEPCOM®-65; se tomará una muestra representativa por cuarteo y se
analizará el contenido de NTK, NH3 y w. Los lotes se secarán bajo marquesina, en capas
de 10 cm, durante siete días, se tomaran muestras los días 3, 5 y 7 para hacer los mismos
análisis con el fin de relacionar el NTK, NH3 con el contenido de w de la porcinaza.
1.4.5. Balance de nitrógeno en el lombricompost
Se tomaran tres lotes de 20 kg cada uno de la porcinaza sólida separada previamente por
la máquina SEPCOM®-65; se tomará una muestra representativa por cuarteo y se
analizará el contenido de NTK, NH3 y w. La porcinaza de cada lote se llevará a una
humedad del 45% y se pondrá en cajones de 0,5x1,5 m para una profundidad de llenado
de 20 cm, a cada cajón se le adicionan 2 kg de lombriz roja californiana. El tiempo de
alimentación será de 15 días, culminado el proceso se tamizan las lombrices del
lombricompuesto, y se pesarán por separados las lombrices y el lombricompuesto y se
analizarán el NTK, NH3 y w.
1.4.6. Balance de nitrógeno en el compost
Se tomaran tres lotes de 20 kg cada uno, de la porcinaza sólida separada previamente
por la máquina SEPCOM®-65; se tomará una muestra representativa por cuarteo y se
analizará el contenido de NTK, NH3 y w. La porcinaza de cada lote se llevará a una
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humedad del 45% y se pondrá en cajones de 1x1 m y se le adicionará pasto seco picado,
previamente analizado. La mezcla se someterá a un proceso de compostaje durante 60
días, culminado el proceso se le tomará una muestra y se analizará el NTK, NH3 y w.
1.4.7. Balance de nitrógeno en la fertilización
Ln = Un + f Ln + Cn P ( Crites et al, 2000)
Ln = Carga de nitrógeno
Un = Toma de nitrógeno por las plantas
f = Fracción de nitrógeno aplicado perdido
Cn = Concentración de nitrógeno en el percolado
P = Flujo de percolado
Para está evaluación se utilizará un diseño experimental de un (1) bloque completo al
azar, con cinco tratamientos con tres replicas, dispuestos aleatoriamente en cada parcela
de cada replica; la unidad experimental será la parcela estándar de 5x10 m, separadas
entre si y del entorno por una franja de 3 m en el mismo pasto. Se medirá la pendiente del
terreno para el establecer los gradientes de fertilidad.
Tipo de pasto: Estrella (Cynodon plectostachyum)
Cantidad de nitrógeno: 5 gr/m2
Cantidad de porcinaza: según la concentración de nitrógeno en el tratamiento
Forma de aplicación: homogénea por m2, al mismo tiempo en cada bloque
Área de aplicación: 50 m2
Sitios de muestreos: aleatorios
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Profundidad de muestreos: 30, 60 y 90 cm.
Altura de corte del pasto: 10 cm.
Precipitación controlada
Replicas: tres parcelas por tratamiento, al mismo tiempo.
Gráfico 3, Configuración de las parcelas.
Las parcelas estarán bajo techo (cubierta plástica de polietileno calibre 6) incluyendo las
franjas de separación.
Tiempos de muestreos: se realizaran los días 0 (corte inicial), 5 (aplicación), 12, 19, 32
(segundo corte), 37 (segunda aplicación), 42, 49, 64 (tercer corte), 69 (tercera aplicación),
76, 83, 96 (tercer corte), 101 (tercera aplicación), 108, 115, 128 (cuarto corte) de la fase
experimental. Las tomas se harán con lisímetros de succión marca Hanna HI 83900 a
profundidades de 30, 60 y 90 cm en el mismo sitio que se escoja aleatoriamente. A Las
muestras se le analizará la concentración de NO3 y NTK.
10
5
3 3
3
20
A cada parcela se le implantará una bandeja con un área medida, a una profundidad de 90
cm introduciéndola por la zona de las franjas para no alterar el suelo, con estas bandejas
se medirá la cantidad de agua infiltrada por debajo de los 90 cm, con el fin de determinar
el flujo del percolado, que nos permita hacer el balance de Nitrógeno.
La precipitación se simulará por medio de riego artificial, aplicando 120 mm por rotación
(32 días), aplicada así: el día después de la aplicación de la porcinaza, se regaran 20
mm/hora, y 10 mm/hora cada tres días. Las gotas del riego se ajustaran a un diámetro y
velocidad similar a una lluvia promedio.
La temperatura ambiente se registrará por medio de termógrafo y se tendrá un pluviómetro
en el campo, para medir precipitaciones, previendo una eventualidad de un daño en la
cubierta.
1.4.8. Análisis estadístico
Se desea observar el efecto que tiene la porcinaza según el tipo de presentación en la
concentración de NO3 en el suelo, teniendo en cuenta además el nivel de profundidad y el
tiempo post aplicación del producto. Se definen entonces tres factores influyentes en la
concentración de nitrato, cada factor con un número especificado de niveles:
FACTOR A: (Tipo de presentación de la Porcinaza)
En este factor tienen cinco niveles,
Porcinaza líquida cruda. (a1)
Porcinaza líquida de biodigestor. (a2)
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Porcinaza seca. (a3)
Lombrinaza de porcinaza. (a4)
Compost de porcinaza. (a5)
FACTOR B: (Nivel de profundidad)
Tres niveles en este factor,
30 cm (b1)
60 cm (b2)
90 cm (b3)
FACTOR C: (Tiempos de muestreo)
Se tomaran muestras en 5 tiempos diferentes,
Corte inicial (0). (r1)
Cinco días luego del corte (5). (r2) : día de la aplicación del tratamiento
Doce días luego del corte (12). (r3)
Diecinueve días luego del corte (19). (r4)
Treinta y dos días luego del corte (32). (r5) : este día se hace el segundo corte,
equivalente al día inicial de la segunda aplicación.
Se tomaran además 2 muestras por nivel de tiempo en cada parcela, esto da un total de 6
muestras para cada tratamiento.
El modelo estadístico planteado para este diseño es entonces:
22
𝑦𝑖𝑗𝑘𝑙 = 𝜇 + 𝛼𝑖 + 𝛽𝑗 + 𝜌𝑘 + (𝛼𝛽)𝑖𝑗 + (𝛼𝜌)𝑖𝑘 + (𝛽𝜌)𝑗𝑘 + (𝛼𝛽𝜌)𝑖𝑗𝑘 + 𝑢𝑖𝑗𝑘𝑙
i = 1; 2; 3; 4; 5; j = 1; 2; 3; k = 1; 2; 3; 4; 5; l = 1; 2; 3; 4; 5; 6:
En total se tendrán n = 5 x 3 x 5 = 75 observaciones del nivel de concentración de NO3 en
cada ciclo de aplicación.
Con estos datos podemos hacer una ecuación general para cada ruta.
Lni = ∑Uni + ∑fi Lni + Cn P
Esta ecuación permite cuantificar que porcentaje del nitrógeno inicial es aprovechado en
cada ruta (fertilización y lombriz), que porcentaje del nitrógeno se pierde en los proceso de
cada ruta y que porcentaje del nitrógeno se lixivia; con lo que podemos comparar y
establecer cual de las rutas es la más eficiente en el aprovechamiento del nitrógeno.
2. Resultados esperados
El conocer la eficiencia del aprovechamiento del nitrógeno incluido en la porcinaza en las
cinco rutas estudiadas, permitirá realizar planes de fertilización óptimos, remplazando en
un alto porcentaje el nitrógeno aportado por fertilizantes químicos y reducir el impacto
ambiental al reutilizar la porcinaza y no verterla; además la utilización de la porcinaza
como biofertilizante de pastos permitirá reducir los costos en la integración porcícola–
ganadería.
El gremio porcícola, representado por la Asociación Colombiana de Porcicultores, es el
mayor interesado en los resultados obtenidos de esta investigación y de forma conjunta se
23
presentaran los resultados a los porcicultores y ganaderos del país para que implemente
la fertilización de forma segura.
Los resultados que se obtengan de esta investigación servirán para alimentar programas
de modelación ambiental y económicos, como análisis de ciclo de vida y optimización de
recursos, que permitirán predecir cual de las rutas es la que genera menos impactos
ambientales por emisión de gases y por infiltración hacia aguas profundas y cual de las
rutas es la más adecuada evaluando el costo versus el beneficio ambiental.
3. Cronograma
Actividad / Bimensual 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Diseño y acondicionamiento para toma de muestra
X
24
Caracterización porcinaza cruda y biodigestor
X X
Caracterización porcinaza solida seca
X
Caracterización porcinaza solida lombricultura
X X
Caracterización porcinaza solida compost
X X X
Informes parciales de avance
X
Ensayo de infiltración de nitratos
X X X X X
Análisis estadístico de la información
X X X
Elaboración y presentación de informe final
X X X
4. Presupuesto
25
5. Bibliografía
RECURRENTE
[1]
Solicitado a
V.I.PRECURRENTE
RECURSOS
FRESCOS
1. SERVICIOS PERSONALES 26.405.184 0 32.000.000 0 58.405.184
1.1. Investigadores 26.405.184 0 24.000.000 0 50.405.184
1.2. Auxiliares 0 0 8.000.000 0 8.000.000
2. GASTOS GENERALES 0 13.360.000 0 25.500.000 38.860.000
2.1. Servicios técnicos 0 7.000.000 0 20.000.000 27.000.000
2.1.1. Exámenes 0 7.000.000 0 20.000.000 27.000.000
2.2. Materiales e insumos 0 0 0 5.500.000 5.500.000
2.2.1. De campo 0 0 0 5.000.000 5.000.000
2.2.2. De oficina (papel, tinta, fotocopias) 0 0 0 500.000 500.000
2.3. Apoyo económico para gastos de viaje 0 6.360.000 0 0 6.360.000
2.3.1. Tiquetes aéreos 0 3.000.000 0 0 3.000.000
2.3.2. Pasajes terrestres 0 0 0 0 0
2.3.3. Gastos de viaje (gasolina y peajes) 0 1.020.000 0 0 1.020.000
2.3.4. Auxilio para viaje 0 2.000.000 0 0 2.000.000
2.3.5. Apoyo económico para alojamiento
y alimentación [2]0 340.000 0 0 340.000
3. INVERSIÓN 0 25.380.000 0 0 25.380.000
3.1. En equipos 0 25.380.000 0 0 25.380.000
3.1.1. Para compra de equipos 0 25.380.000 0 0 25.380.000
SUB-TOTAL 26.405.184 38.740.000 32.000.000 25.500.000 122.645.184
ADMINISTRACIÓN, 20% 0 0 0 5.100.000 6.250.000
TOTAL 26.405.184 38.740.000 32.000.000 30.600.000 127.745.184
PORCENTAJE DE FUENTES 20,7% 30,3% 25,0% 24,0% 100,0%
RUBROS
FUENTES
TOTALUNIVERSIDAD DE CALDAS FINANCIACIÓN EXTERNA
PRESUPUESTO TOTAL *
26
Asociación Colombiana de Porcicultores. 2006. Guía de buenas prácticas pecuarias para
el subsector porcícola. ACP – CCI – IICA. Bogotá, Colombia. 105 p.
Asociación Colombiana de Porcicultores. 2002. Guía Ambiental para el subsector
porcícola. ACP – SAC – Ministerio del Medio Ambiente. Bogotá, Colombia. 222 p.
Bunge M. 1960. La Ciencia. Su método y su filosofía. Siglo XXI editores.
Campabadal C., Navarro H. 1994. Utilización de la Cerdaza en la alimentación de ganado
de carne como alternativa para evitar la contaminación ambiental. ASA.
Chará J. D., Pedraza G.X. 2002. Construcción, mantenimiento y operación de
biodigestores plásticos de flujo continuo tipo Cipav. Biodigestores plásticos de flujo
continuo. Investigación y transferencia en países tropicales. CIPAV.
Corcho F., Duque J. 1993. Acueductos: Teoría y Diseño. Colección Universidad de
Medellín.
Crites, Tchobanoglous. 2000. Tratamiento de aguas residuales en pequeñas poblaciones.
Mc Graw-Hill.
FAO. Producción año 2100, ganadería primaria, carne de cerdo. Consultado: 15 de
noviembre de 2012.
http://faostat.fao.org/site/569/DesktopDefault.aspx?PageID=569#ancor
27
González L.A. 2007. Diagnóstico ambiental industria porcícola eje cafetero. Asociación
Colombiana de Porcicultors – Fondo Nacional de la Poricicultura, CARDER,
CORPOCALDAS, CRQ .
Hoestra A., Chapagain A., Aldaya M., Mekonnen M. 2009, Water footprint manual, state of
art. Water Footprint Network.
Lopez-Ridaura, van der Werf H., Jean Marie Paillat J.M., Le Bris B. 2008. Environmental
evaluation of transfer and treatment of excess pig slurry by life cycle assessment. J. of
Environmental Management, 90 (2009) 1296–1304
Metcalf-eddy. 1997. Wastewater engineering: Treatmente, disposal, reuse. Mc Graw-Hill.
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. 2010. Usos del agua y residuos
líquidos. Decreto 3930 de 2010. Bogotá – Colombia.
Ministerio la Protección Social y Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial.
2007. Características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y
vigilancia para la calidad del agua para consumo humano. Resolución 2115 de 2007,
Bogotá – Colombia.
Ramos C. y Kücke M. 1999. Revisión crítica de los métodos de medida de la lixiviación de
nitrato en suelos agrícolas. Estudios de la Zona No Saturada del Suelo. Eds. R. Muñoz-
Carpena, A. Ritter, C. Tascón.
28
Ros, M., García C., Maria, T. H. 2007. Evaluation of different pig slurry composts as
fertilizer of horticultural crops: Effects on selected chemical and microbial properties.
Renewable Agriculture and Food Systems, 22(4): 307-315
Sánchez M. 2001. Utilización agrícola del estiércol licuado de ganado porcino: método
rápido de determinación del valor fertilizante. Establecimiento de las bases para el diseño
de un óptimo plan de fertilización. Tesis Doctoral. Universidad de Vallodolid.
Seider W.D., Seader J.D., Lewin D.R. 1999. Process desing: Principles, synthesis, analysis
and evaluation, Firt ed New York: John Wiley & Sons.
Toledo J.M. y Schultze-Kraft R. 1982. Metodología para la evaluación agronómica de
pastos tropicales. En: Manual para la evaluación agronómica. Red Internacional de
Evaluación de Pastos Tropicales (RIEPT). CIAT. Cali – Colombia. Pág. 91-110.
Villamil C.M., Duque C.O, Caicedo L.A. 2000. Sistema de tratamiento para los residuos de
la industria porcícola. Asoporcicultores – FNP, Universidad Nacional de Colombia,
Corpoica.
World Association of Soil and Water Conservation. 2008. Special Publication No4. Soil and
Water Assessment Tool: Global Applications.
29
ZHAI Li-mei, LIU Hong-bin, ZHANG Ji-zong, HUANG Jing and WANG Bo-ren. 2011.
Long-Term Application of Organic Manure and Mineral Fertilizer on N2O and CO2
Emissions in a Red Soil from Cultivated Maize-Wheat Rotation in China, Agricultural
Sciences in China, 10(11): 1748-1757.