Aprovechamiento de residuos orgánicos de origen ganadero en agricultura Distribución de Efluentes líquidos y sólidos Ing. Agr. Nicolás Sosa sosa.nicolas@inta.gob.ar INTA EEA Rafaela Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Incremento de producciones ganaderas Interés económico y social Intensivas Concentradas Concentración de efluentes en zonas específicas del territorio Desligadas de base territorial Las alternativas enfocadas al tratamiento de efluentes presentan inconvenientes de viabilidad Económica Medioambiental Método más económico Reciclaje de nutrientes Mejora de la fertilidad del suelos Aplicación de efluentes al suelo Lo más IMPORTANTE es que los NUTRIENTES sean RECICLADOS DENTRO del CAMPO Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Desconocimiento Aplicación de efluentes al suelo Composición en nutrientes La eficiencia de nutrientes del efluente El efecto residual de sus nutrientes Efectos medioambientales Aplicación adecuada de efluentes Dado que el comportamiento del nitrógeno procedente de los efluentes en el suelo depende de las características edafoclimáticas, se hace necesario el estudio de las diferentes estrategias de manejo del efluente en las condiciones locales. Caracterización de enmiendas orgánicas como fertilizantes • Es importante optimizar dentro de las explotaciones la gestión de los fertilizantes orgánicos e inorgánicos. • Los residuos ganaderos, estiércoles y efluentes presentan una enorme variabilidad en su composición y por lo tanto en el contenido de elementos fertilizantes. • Importantes pérdidas por VOLATILIZACIÓN (20-70%). • Se ha estimado que más del 50% del NH3 que se volatiliza lo hace en las primeras 24 horas (Pinto et al., 2001). Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Zonas vulnerables de contaminación Cantidad máxima de nitrógeno (kg N/ha y año) aplicable en zonas vulnerables. Fuente: Decreto 136/2009. Cultivo Trigo Cebada Maíz Sorgo Girasol Arroz Alfalfa N total N en fertilizantes orgánicos N en fertilizantes minerales o en agua de riego Secano 170 170 120 Regadío 210 170 150 Secano 170 170 120 Regadío 210 170 150 Secano 210 170 150 Regadío 300 170 200 Secano 200 170 150 Regadío 250 170 170 Secano 150 150 100 Regadío 170 170 120 Regadío 170 170 150 Secano 100 100 30 Regadío 170 170 50 Secano / Regadío Mapa de zonas vulnerables de Cataluña, año 2009. Fuente: GESFER 2010. El síntoma más típico de la degradación química de los suelos Heces y Orina SALIDAS Composición de los efluentes Desde el punto de vista químico, los residuos ganaderos presentan una gran complejidad. A pesar de tener una composición cualitativa similar (agua, materia orgánica, macroelementos, elementos secundarios y microelementos), su composición cuantitativa es muy heterogénea. Depende de diversos factores: - Edad y tipo de animal - Sistema de manejo - Tipo de alimentación - Época del año El Nitrógeno (N) de los residuos ganaderos se encuentra en 3 formas: Mineral Generalmente en forma amoniacal o uréica. Orgánico-mineral Fracción orgánica mineralizable al año siguiente de la aplicación. Orgánico Esta fracción enriquecerá la materia orgánica del suelo y será liberada mediante mineralización progresiva durante los años siguientes a la aplicación. Las 2 primeras fracciones tienen un efecto directo, similar al Nitrógeno aportado por un abono mineral. La tercera tiene un efecto a medio y largo plazo como aporte al suelo de materia orgánica. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria El Fósforo de las deyecciones animales está contenido esencialmente en las partes sólidas de las heces y se presenta bajo 2 formas: Forma mineral Fosfatos solubles en agua. Supone alrededor del 80% del Fósforo total, muy rápidamente utilizable por las plantas Forma orgánica Partes no digeridas de los alimentos. Frecuentemente constituidos de fitina, proteína de reserva de los granos, que será mineralizada muy lentamente en el suelo. Su valor fertilizante o coeficiente de equivalencia inmediato es de 0,85 en relación con el superfosfato (Ziegler et Héduit, 1991). Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria El potasio (K) está contenido principalmente en la orina, encontrándose en forma se sales minerales, por lo que su disponibilidad para las plantas es similar a la de un abono mineral El magnesio (Mg) tiene un comportamiento similar al del K, considerándose que, en general, su disponibilidad es equivalente a la de los abonos magnésicos minerales La acción fertilizante de los estiércoles en elementos como el P, K y micronutrientes resulta afectada en gran medida por la capacidad tampón (reguladora) del suelo, por lo que el impacto ambiental de estos elementos es mucho más reducido que en el caso del N. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Composición media de los efluentes de cerdo Fase MS (%) MO (%MS) N total (Kg/m3) N amon. (Kg/m3) P2O5 (Kg/m3) K2O (Kg/m3) Engorde 9,6 75,8 7,3 3,8 5,6 4,1 Gestación 3,2 66,3 2,5 Lactación 3,8 3,4 3,3 2,1 2,2 2,1 Transición 5,3 4 2,8 4,1 2,7 Ciclo cerrado 5,8 66,1 4,9 2,9 (Babot et al., 2004) Composición variable !!!! Estratificación en fosas Irañeta et al, 2002 Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Residuos de la producción de leche Efluentes de tambo Valores orientativos de Materia orgánica, Nitrógeno, Fósforo y Potasio, por aportaciones de 10 m 3 de efluente de tambo. MS (%) 0,6 MO N total P2O5 K2O (Kg/10m3) (Kg/10m3) (Kg/10m3) (Kg/10m3) 20,4 1,9 4,59 4,34 (Garcia, et al, 2008) •Un trabajo de Fontanetto et al, (2009) concluye que hay una tendencia a mejorar el contenido de MO, P y Ca y a mejorar algunas propiedades físicas del suelo regado con efluentes de tambo. •Se recomiendan aplicaciones entre 30-60 m3/ha de efluentes. • El análisis de suelo y del efluente son los instrumentos básicos para fijar la dosis adecuada de enmienda orgánica, de acuerdo a las necesidades del cultivo. Residuos de la producción de leche Residuos sólidos de tambo Valores orientativos de Materia orgánica, Nitrógeno, Fósforo y Potasio, por aportaciones de 10 t de estiércol de tambo. MS (%) MO (kg/10 t) N total (Kg/10 t) P2O5 (Kg/10 t) K2O (Kg/10 t) 13,82 1200 35 29 38 Otros parámetros a destacar en la composición de estiércoles son: (Charlón, et al, 2010) •Contribución importante de calcio (62 kg de Ca por cada 10 t de muestra fresca. Los valores de pH son básicos (7,5 a 8). Se recomiendan aplicaciones orientativas de 25 a 50 t/ha, según el contenido de nutrientes del suelo, cultivo a implantar, objetivo de rendimiento y composición de estiércol. Estiércol de Feedlot Valores orientativos de Materia orgánica, Nitrógeno, Fósforo y Potasio, por aportaciones de 10 t de estiércol de Feedlot. MS (%) MO (kg/10 t) N total (Kg/10 t) P2O5 (Kg/10 t) K2O (Kg/10 t) 14,7 1245 59 37 43 (ASAE, 2003) Otros parámetros a destacar son: •Los valores de pH son básicos (7,5 a 8). Las heces frescas presentan un pH cercano a 7, y que con el tiempo de almacenamiento el pH aumenta. •Contribución de calcio y magnesio (24 kg de Ca y 8 kg de Mg por cada 10 t de muestra fresca). •Relación C/N muy variable según el grado de madurez del estiércol. Se recomiendan aplicaciones orientativas de 25 a 50 t/ha. Residuos de la producción avícola Valores orientativos de Materia orgánica, Nitrógeno, Fósforo y Potasio, por aportaciones de 10 t de estiércol de ponedora o gallinaza. MS (%) MO (kg/10 t) N total (Kg/10 t) P2O5 (Kg/10 t) K2O (Kg/10 t) 60 3900 200 230 210 (LAF, 1999) La concentración de nutrientes en estiércol de pollos parrilleros o cama de pollo es aproximadamente la mitad del presente en el estiércol de ponedora. Esto se debe a la presencia de cáscara de arroz y girasol en la cama de pollos parrilleros. Otros parámetros a destacar en la composición de gallinaza son: •Los valores de pH varían entre neutros a básicos, de 7 a 8,6. El contenido de humedad del estiércol de ponedora presenta valores más alto en galpón automático. Se recomiendan aplicaciones orientativas de 5 a 12 t/ha. Para una correcta aplicación de los efluentes como abono agrícola es necesario considerar la composición del mismo, especialmente el contenido en macronutrientes y las necesidades del cultivo al que se va a aplicar. Métodos de aplicación de enmiendas orgánicas • Maquinaria para distribución de efluentes líquidos • Maquinaria para distribución de estiércol sólido Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Maquinaria para distribución de efluentes líquidos En toda la superficie: •Método de boquilla única de aspersión en abanico •Sistema de barra de distribución con multiboquilla De manera localizada: •Método de barras con tubos colgantes • Método de enterrado o inyección Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación sobre toda la superficie •Boquilla única de aspersión en abanico - Boquilla de salida de gran diámetro. - El efluente impacta sobre una chapa (plato) y se proyecta formando un abanico. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación sobre toda la superficie •Boquilla única de aspersión en abanico Método tradicional de abanico Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método abanico invertido Método de aplicación sobre toda la superficie •Boquilla única de aspersión en abanico Ventajas e inconvenientes de la aplicación de efluentes con el método de abanico Ventajas Inconvenientes Precio de adquisición económico. El reparto es muy sensible al viento. No presenta problemas con efluentes espesos por obturación. El reparto es heterogéneo. No precisa de gran potencia. La regulación del plato es difícil, sobretodo a dosis bajas. La dispersión de olores y volatilización de nitrógeno son importantes. Riesgo de escorrentía, si hay pendiente en el terreno a dosis altas. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación sobre toda la superficie •Sistema de barra de distribución con multiboquilla -Consiste en una tubería (pleg. trans.) de un diámetro de 15-20 cm. -Alimentada por mangueras centrales que salen del tanque -Contiene de 2 a 16 boquillas que distan del suelo entre 30 y 50 cm. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación sobre toda la superficie •Sistema de barra de distribución con multiboquilla Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación sobre toda la superficie •Sistema de barra de distribución con multiboquilla Ventajas e inconvenientes de la aplicación de efluentes con el método de multiboquillas Ventajas Inconvenientes Ancho de trabajo aceptable (8-12 m). Cuando el número de boquillas es alto (poco diámetro) se suelen producir problemas de obsturaciones, por lo que se aconseja disponer de 4 a 8 boquillas. La uniformidad de reparto es mejor que la del método tradicional de abanico. El costo es algo más elevado que el del método de abanico. Los olores y pérdida de nitrógeno por volatilización se reducen con respecto al método de abanico, aunque de forma poco notable. Riesgo de escorrentía, si hay pendiente en el terreno, a dosis altas. No precisa de gran potencia. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación localizada de efluentes •Método de barras con tubos colgantes - Constituido por una estructura de la que cuelgan de 20 a 80 tubos flexibles, con un ancho de 6 a 24 m y una distancia entre salidas de 25 a 30 cm. -Este método supone la asociación de un triturador-distribuidor con cuchillas circulares para evitar las obstrucciones en las salidas individuales. -Deposita el efluente directamente sobre el suelo. -Diámetro de mangueras: 4–6 cm. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación localizada de efluentes •Método de barras con tubos colgantes Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación localizada de efluentes •Método de barras con tubos colgantes Ventajas e inconvenientes de la aplicación de efluentes con el método de tubos colgantes Ventajas Inconvenientes La uniformidad de distribución no está afectada por el Necesita de un triturador-distribuidor para evitar viento al depositar el efluente directamente sobre el suelo. problemas de obsturación de los tubos. La disminución de olores y volatilización de nitrógeno es notable respecto a los métodos anteriores. Riesgo de escorrentía, si hay pendiente en el terreno, a dosis altas. Ancho de trabajo variable (9-16 m). El costo es mayor que en los métodos anteriores. Permite aplicaciones ajustadas a dosis bajas. La uniformidad de aplicación es muy buena. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación localizada de efluentes •Método de enterrado o inyección -En los métodos de aplicación en profundidad, el efluente no queda en la superficie del suelo sino que es incorporado al mismo. -Los enterradores de disco incorporan el efluente a profundidades entre 3-5 cm, y los enterradores de rejas a profundidades de 10-15 cm -La separación de los enterradores (discos o rejas) debe estar como máximo a una distancia de 40 cm. -Estos equipos precisan de un tractor con una potencia de media-alta Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación localizada de efluentes •Método de enterrado o inyección Aplicación mediante enterrador de rejas Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación localizada de efluentes •Método de enterrado o inyección Aplicación mediante inyección Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Método de aplicación localizada de efluentes •Método de enterrado o inyección Ventajas e inconvenientes de la aplicación de efluentes con el método de enterrado o inyección Ventajas Inconvenientes La uniformidad de distribución es muy buena. Las obsturaciones son difíciles de detectar. Necesita de un triturador-repartidor, si los tubos son de poco diámetro (inyectores). No necesita labor de enterrado posterior Ancho de trabajo 4-5 m. Reducción importante de volatilización de nitrógeno respecto a los métodos anteriores. Necesita de un tractor mas potente que los métodos anteriores. Prácticamente no hay emisión de olores, lo que permite Mayor consumo energético en la aplicación que los aplicar en zonas próximas a núcleos urbanos. métodos anteriores. No impregna la parte aérea de las plantas Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria El costo del apero es elevado. Criterios para la elección del equipo a utilizar Calidad del trabajo realizado por los equipos de aplicación de fertilizantes orgánicos. EQUIPO DE APLICACIÓN Homogeneidad Pérdidas por de la volatilización distribución Emisión de olores Esparcidor de estiércol sólido M E M Cisterna con platos de choque B E E Cisterna de barras con tubos colgantes E M B Cisterna con inyectores de reja o disco E MB MB E: elevada. M: media. B: baja; MB: Muy baja. Fuente: García Ramos y Boné Garasa, 2009 Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Incorporación de herramientas de agricultura de precisión en la aplicación de enmiendas orgánicas Otros equipos de aplicación de efluentes Maquinaria para distribución de estiércol sólido • Se construyen sobre una estructura de remolque sin sistema de suspensión, con un solo eje (simple o doble), neumáticos de alta flotación y baja presión de inflado. • El vaciado se realiza por desplazamiento de una parte del fondo de la caja del remolque o por una compuerta móvil, que arrastra el estiércol hasta el dispositivo de esparcido. • Los dispositivos de esparcido suelen ser de tambores cilíndricos, con dientes en la periferia que giran según su eje situado en posición horizontal (de uno o dos cilindros) o vertical de hasta 4 ejes. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Recomendaciones para una correcta carga del remolque: • Cargar por delante en los equipos de fondo móvil y por detrás en los de compuerta móvil. • Cargar en capas regulables y homogéneas. • No superar con la carga el nivel del travesaño superior del sistema esparcidor. • Evitar el ingreso de objetos contundentes con el estiércol. • Igualar la superficie del estiércol en la caja. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Maquinaria para distribución de estiércol sólido Resultado de ensayos de aplicación de efluentes como enmienda orgánica Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria Zona: Rafaela Fuente: Fontanetto, H. ; Gambaudo, S. y Sosa, N (2007) Aplicación de Efluentes en Maíz para Silo 2008/09 (INTA Rafaela) Uso de EFLUENTES del Tambo en MAIZ para SILO 50000 Materia Verde (kg/ha) 46500 45000 42500 40000 38120 36780 35000 30000 29560 Tratamientos (Efluentes y Urea) Fuente: Fontanetto, H. ; Gambaudo, S. y Sosa, N (2009) kg /h a Ur e a 20 0 kg /h a 10 0 a Ef l. Ur e 12 00 0 l/h a l/h a 60 00 Ef l. Te st ig o 25000 Aplicación de Efluentes sólidos (INTA Rafaela) TRIGO/SOJA 2ª: Rendimientos(campaña 2007/08) con y sin aplicación de estiércol de tambo (EEA Rafaela). Trigo Rendimiento de granos (kg/ha) 5000 Soja 2a 4708 4461 4500 4048 3992 4000 3769 3539 3500 3000 2500 2000 0 4 Dosis de estiércol aplicadas (t/ha) Fuente: Gambaudo, S ; Fontanetto, H. y Sosa, N (2008) 8 Efluentes en ALFALFA: Materia Seca Total 11 cortes (Pujato Norte, 2009) Materia Seca Total de 11 cortes (kg/ha) 14000 13225 13000 12531 12000 11056 11000 10253 10000 9232 9000 8000 Testigo 4000 l/ha 8000 l/ha 16000 l/ha Dosis de Efluente (litros/ha) Fuente: Fontanetto, H. ; Gambaudo, S. y Sosa, N (2009) 32000 l/ha Establecimiento “El Lirio” (Remigio y Danilo Nagel) – Humboldt (Santa Fe) Foto: Ing. Edith Weder Foto: Ing. Edith Weder Foto: Ing. Edith Weder Los resultados son sorprendentes: En un campo que se “regó” con 71.428 litros de efluentes/ha (en dos aplicaciones): 1- Se triplicó la cantidad de P (llegó a 34 ppm): 250 kg/ha de SFT. 2- Creció la cantidad de Nt (de 0,11 a 0,15 %): 900 kg/ha de Urea. 3- Aumentó el C (de 1,32 a 1,71 %) 4- Se incrementó la M. O. (testigo: 2,27 % y el tratado: 2,94 %). “Para nosotros lo más importante es que sabemos qué hacer con los efluentes”, reconoce Danilo. Aplicación de Efluentes: Campo Experimental de AFA Humboldt Foto: Ing. Edith Weder Con Efluentes Testigo Foto: Ing. Edith Weder Con Efluentes Fertilizante Testigo Foto: Ing. Edith Weder Fertilizante Testigo Foto: Ing. Edith Weder Con Efluentes Fertilizantes y Efluentes en ALFALFA (INTA Rafaela-AFA Humboldt, 2009) Suma 8 Cortes (01/10/2008 al 08/07/2009) 16000 15492 15456 14815 M. S. (kg/ha) 15000 14703 14221 14000 13000 12104 12000 Productos Fuente: Gambaudo, S. ; Fontanetto, H. y Sosa, N. (2009) Ef lu en te s -5 0% ) 00 +1 00 0( 50 % SF T4 00 +1 00 0( 70 % SF T4 15 00 (7 0% -3 0% -3 0% ) ) 40 0 SF T- Te sti go 11000 MAIZ - Campaña 2009-2010 Ensayo mostrado en la Jornada de Productores del INTA Rafaela (30/03/2010) 40.000 lt/ha 80.000 lt/ha Efluente de Cerdo Efluente de Cerdo 12m 11.055 kg/ha 60.000 lt/ha 13.000 kg/ha testigo Efluente de tambo Estiércol sólido de tambo 12m 12m 12m 24m 10.801 kg/ha 10.988 kg/ha 14.857 kg/ha 12.572 kg/ha Fuente: Sosa, N. ; Gambaudo, S. y Fontanetto, H. (2009-2010) Ensayo mostrado en Jornada de Productores del INTA Rafaela (30/03/2010) Fuente: Sosa, N. ; Gambaudo, S. y Fontanetto, H. (2009-2010) Ambientes determinados con Sonda Características químicas del suelo Caract. química Mat. Orgánica (%) Nitrógeno total (%) Fósforo (ppm) pH CIC (meq/100g) Producción de materia seca de sorgo forrajero por ambiente. Lote 4 INTA EEA Rafaela. Campaña 2010-2011. Ambiente Rojo Amarillo Verde 3,81 0,191 68,7 5,62 16,63 3,27 0,164 51,8 5,73 14,67 2,89 0,145 34,6 5,82 12,66 26.824 (kg/ha) 23.368 (kg/ha) 19.697 (kg/ha) Efecto del abonado mineral y orgánico en cultivo de maíz Nicolás Sosa / Junio 2012 Máster en Gestión de Suelos y Aguas UNIVERSIDAD DE LLEIDA Croquis del ensayo Carretera Residuo Incorporado N0 N200 PB N100 PR N300 N300 PR PB N200 N0 N100 B1 Residuo Exportado N0: 0 kg N ha-1 Camino N100: 100 kg N ha-1 Residuo Incorporado N100 N0 300 PR PB N200 N300: 300 kg N ha-1 B2 N200 N300 N0 N100 PB PR Residuo Exportado Residuo Incorporado PB: Purín abanico PR: Purín reja PB N100 N200 PR N300 N0 PB N200 PR N100 N0 N300 B3 Residuo Exportado N200: 200 kg N ha-1 Producción de grano (kg ha-1) Dosis N (kg N ha-1) Residuo incorporado Residuo Exportado 0 14152 17455 15804 C 100 15110 18579 16845 BC 200 18849 18816 18833 AB 300 18617 18831 18724 AB Purín abanico 19176 20269 19722 A Purín reja 18802 17868 18335 AB Residuo 17451 18636 ANOVA Factor de variación Significación Bloque Ns Residuo Ns Error A Dosis de N 0,0025 Residuo x Dosis de N Ns Rendimiento Contenido de N en el suelo (kg/ha) antes de la siembra, en el perfil de 0 a 90 cm. Dosis N (kg N ha-1) Residuo incorporado Residuo Exportado 0 348 529 439 C 100 470 637 553 BC 200 683 782 732 AB 300 858 787 823 A Purín abanico 558 645 601 Purín reja 731 613 672 AB Residuo 608 665 ANOVA Factor de variación Significación Bloque Ns Residuo Ns Error A Dosis de N 0,0112 Residuo x Dosis de N Ns N inicial en el suelo BC Contenido de N residual en el suelo (kg NNO3- ha-1), en el perfil de 0 a 90 cm. Dosis N (kg N ha-1) Residuo incorporado Residuo Exportado 0 154 280 217 B 100 228 451 339 B 200 601 521 561 A 300 752 648 700 A Purín abanico 276 272 274 B Purín reja 238 362 300 B Residuo 375 422 ANOVA Factor de variación Significación Bloque Ns Residuo Ns Error A Dosis de N <0,0001 Residuo x Dosis de N Ns N residual en el suelo Ensayo de aplicación de efluentes de tambo en maíz para silo (Zona rural Lehmann, 2012/13). Prod. biomasa (kg/ha) Producción de biomasa en maíz (kg/ha) 70000 60000 18,5% 18% 26% 50000 40000 30000 20000 10000 0 30 m3/ha 60 m3/ha Dosi de efluente Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria 90 m3/ha Muchas gracias Ing. Agr. Nicolás Sosa sosa.nicolas@inta.gob.ar INTA EEA Rafaela