PERDIDAS DE NITRATOS DURANTE LA RECONSTRUCCIÓN DE

PERDIDAS DE NITRATOS DURANTE LA RECONSTRUCCIÓN DE
SUELOS URBANOS DEGRADADOS UTILIZANDO BIOSÓLIDOS
Raúl S. Lavado Es Ingeniero Agrónomo, fue becado a España (donde obtuvo un posgrado),
Canadá y Estados Unidos. Es Profesor Titular de la Cátedra de Fertilidad y Fertilizantes de la
FAUBA, e Investigador Principal del CONICET. Ha publicado numerosos trabajos de investigación
en revistas nacionales e internacionales y dirigido numerosas tesis de posgrado. En los últimos
años ha desarrollado investigaciones sobre temas ambientales, incluyendo aplicación de biosólidos
y sus efectos ambientales y productivos. Ha participado en numerosos congresos nacionales e
internacionales, en Australia, Austria, Brasil, Canadá, Estados Unidos, Holanda y Venezuela.
e-mail: [email protected]
Gabriela Civeira Es Ingeniera Agrónoma, becaria de la Agencia Nacional de Promoción Científica
y Tecnológica, ayudante ad honorem de la Cátedra de Fertilidad y Fertilizantes de la FAUBA.
Actualmente se encuentra cursando la Maestría en Ciencias del Suelo de la Escuela para
Graduados de la FAUBA
e-mail: [email protected]
Cátedra de Fertilidad y Fertilizantes; Facultad de Agronomía, Universidad de Buenos Aires, Av.
San Martín 4453, C1417DSE Buenos Aires.
Palabras clave: regeneración de suelos, biosólidos, lixiviación, suelos urbanos
RESUMEN:
Los suelos urbanos y suburbanos están afectados de diferentes formas por las actividades
antrópicas. Una práctica difundida para regenerarlos es el agregado de enmiendas orgánicas de
diverso origen, aplicadas en diferentes dosis y en mezcla con distintos productos. De esta manera
se reconstruye el horizonte A perdido. Sin embargo las tasas de mineralización del N de estos
compuestos son elevadas y pueden resultar en una indeseada lixiviación de nitratos. Por lo tanto,
es necesario establecer equilibrios entre los componentes a agregar, que permitan optimizar el
proceso. El objetivo fue analizar, en condiciones controladas, las pérdidas por lixiviación de nitratos
de mezclas, con variados contenidos de biosólidos y distintas proporciones de carbono orgánico
total o material inerte. La cantidad de nitratos lixiviados fue mayor para los tratamientos con mayor
proporción de biosolidos en dos de las diez fechas de muestreo, afectando el total de nitratos
lixiviados. Los tratamientos con dos partes de biosolidos acumularon un 40% mas de biomasa
aérea que los tratamientos con una parte de biosolido. Se observó una mayor liberación de nitratos
en los tratamientos con mayor contenido de biosólido, independientemente del material
acompañante. Aparentemente la relación Ct/Nt no afectó los resultados.
INTRODUCCIÓN:
En las áreas urbanas y suburbanas los suelos sufren fuertes procesos de degradación y en
muchos casos de destrucción. En estos casos, los perfiles edáficos son sometidos a procesos de
extracción de horizontes, mezclas muy drásticas, ingreso de materiales foráneos o simplemente
procesos de enterramiento. Este tipo de problemas y otros semejantes, ha contribuido a desarrollar
en los últimos años un cuerpo de tecnologías adecuadas para reconstruir los medios edáficos
alterados (Adriano et al., 1999). Uno de los principales objetivos de la reconstrucción de suelos es
la reinstalación del estrato superficial (horizonte A) y, casi simultáneamente, la implantación de
una vegetación en equilibrio con las condiciones ambientales. Para llevar a cabo este proceso en
una escala de tiempo razonable no se puede contar con las tecnologías de enriquecimiento en
materia orgánica utilizadas en la agricultura. Deben efectuarse grandes aportes instantáneos de
materia orgánica, por ejemplo biosólidos, estiércol, residuos agroindustriales, etc (Delschen, 1999;
Larney y Janzen, 1996).
Cuando los materiales orgánicos, independientemente de su origen, se aportan al suelo
sufren el proceso de mineralización, muchas veces a tasas superiores a la normal del suelo
(Alvarez et al., 1998; Torri et al. 2003). Esto genera el riesgo de lixiviación de nitratos. Este
problema se puede eliminar o reducir utilizando materiales orgánicos con alta relación C/N. Sin
embargo, estos materiales pueden ser incompatibles con una buena instalación de vegetación.
Con lo cual no se cumple adecuadamente la segunda etapa del proceso.
Por lo tanto, para desarrollar tecnologías apropiadas para recrear el horizonte A es
necesario establecer equilibrios entre los componentes a agregar, que permitan optimizar el
proceso.
El objetivo del presente es analizar, en condiciones controladas, las pérdidas por lixiviación
de nitratos de mezclas, con variados contenidos de biosólidos y distintas proporciones de carbono
orgánico total o material inerte.
MATERIALES Y METODOS:
Para llevar a cabo el presente se utilizó biosólido (barro cloacal digerido anaeróbicamente)
proveniente de la Planta Depuradora Norte de Aguas Argentinas. Este material fue mezclado con
diferentes proporciones de arena o aserrín de pino. Resultaron así 6 tratamientos con las
siguientes proporciones arena/biosólido o aserrín/biosólido: 1/1;1/2;2/1 en volumen. Las
características de los distintos sustratos se presentan en la Tabla 1. Las determinaciones fueron
efectuados siguiendo técnicas analíticas estándar.
Se trabajó con la técnica desarrollada por O´Brien y Barker (1998), que se lleva a cabo en
bandejas y en condiciones controladas de invernáculo. Los sustratos preparados fueron colocados
en bandejas plásticas (26cm ancho x 37cm largo x 7cm profundidad) y posteriormente se sembró
festuca (Festuca arundinacea) y raygrass perenne (Lolium perenne) en iguales proporciones. El
peso de las bandejas fue de 5 kg. Se utilizó un diseño completamente al azar con cuatro
repeticiones por tratamiento.
Las bandejas fueron mantenidas en valores cercanos a la capacidad de campo durante
todo el ensayo. Cada 15 días se agregó un mayor volumen de agua destilada, superando la
capacidad de campo y permitiendo obtener lixiviados para determinar las perdidas de nitratos. Se
efectuaron cortes del vegetal hasta una altura de 7 mm para poder cuantificar la cantidad de
nitrógeno acumulado en la biomasa aérea.
La determinación de nitratos se efectuó siguiendo la técnica de diazotación de SNEDD
(Daniel y Marban,1989) y la determinación de N en la biomasa aérea mediante el método Kjeldhal.
Los resultados fueron analizados estadísticamente mediante análisis de varianza y test LSD de
diferencia de medias.
Tabla 1 Principales características de los distintos tratamientos
Tratamiento
AR1B1
AR1B2
AR2B1
AS1B1
AS1B2
AS2B1
MO
45.09
56.77
44.61
33.72
57.17
78.75
pH
6.28
6.36
6.45
5.65
6.05
5.77
C.E Coxidable Ctotal Ntotal Pasimilable Relación Ct/Nt Relación Cox/Nt
2.00
1.96 22.55 0.15
237.34
150.30
13.07
3.66
3.14 28.39 0.22
275.63
129.02
14.27
4.33
3.65 22.31 0.23
324.64
96.98
15.87
2.66
2.94 16.86 0.22
302.12
76.64
13.36
4.46
3.81 28.59 0.25
333.52
114.34
15.24
3.33
2.80 39.38 0.19
268.14
207.24
14.74
Tratamientos: AR1B1: 1arena/1biosolido, AR1B2: 1arena/2biosolido, AR2B1: 2arena/1biosolido.
AS1B1: 1aserrín/1biosólido,AS1B2: 1aserrín/2biosólido,AS2B1: 2aserrín/1biosólido.
Determinaciones: pH: en agua; C.E.:conductividad eléctrica dSm-1 en extracto acuoso;
P asimilable: Bray y Kurtz; Carbono oxidable: Walkley y Black, N total: Kjeldhal;
Carbono total: diferencia con cenizas.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN:
En la segunda, tercera y cuarta fechas de muestreo existió un pico de lixiviación de
nitratos. Esto pudo ser debido a un aumento en la tasa de mineralización de los residuos orgánicos
en la medida que los componentes de las bandejas interaccionaron entre ellos y los
microorganismos se adecuaban a su nueva situación (Figura1). Sin embargo, solo en dos de las
diez fechas de muestreo se encontraron diferencias significativas (p>0.05) en la cantidad de
nitratos lixiviados entre los tratamientos. En los tratamientos con menor contenido de biosólido la
caída en la concentración de nitratos en el tiempo se produjo anticipadamente. Las diferencias
significativas encontradas en la cuarta y quinta fecha de muestreo produjeron diferencias en los
tratamientos en la cantidad total de nitratos lixiviados (Figura 2). Los tratamientos con mayor
contenido de biosólido presentaron pérdidas por lixiviación un 15% mayores que los tratamientos
con una parte de biosólido.
La conductividad eléctrica de los efluentes es opuesta a la curva de lixiviación de nitratos,
demostrando que el contenido de éstos en los sustratos se debió a la posterior mineralizacion del
nitrógeno orgánico y no nitratos presentes en el biosólido al inicio del ensayo (Figura 1).
La biomasa del material vegetal fue afectada significativamente por el tratamiento (p<0.05).
Los tratamientos que contienen mayor cantidad de biosólidos (dos partes de biosólido y una parte
de arena o aserrín) acumularon un 40% mas de biomasa vegetal con respecto a los tratamientos
que contenían solo una parte de biosólido(Figura 3). Esto es acreditado al gran aporte de
nutrientes por parte del biosólido.
La concentracion de nitrógeno en las plantas variaron a traves del tiempo. Los tratamientos
con menor contenido de biosólido presentaron mayor contenido de Nt en planta al inicio del ensayo
(datos no mostrados). En cambio, en las fechas sucesivas, se dio el fenómeno inverso. Esto puede
ser debido a que los sustratos con menor proporción de biosólido no pudieron sostener la demanda
del cultivo, lo que se manifestó en menores concentraciones de N y de peso seco. Por el contrario,
en los tratamientos con mayor proporcion de biosólidos se registraron incrementos significativos
(p<0.05) de biomasa aérea y de concentración de N. Los nitratos se acumularon en la biomasa del
cultivo (Figura 4) en proporción al contenido de biosólido del sustrato.
Como conclusión preliminar se observó una mayor liberación de nitratos en los
tratamientos con mayor contenido de biosólido, independientemente del material acompañante.
Aparentemente la relación Ct/Nt no afectó los resultados.
REFERENCIAS
Adriano, D. C.; Bollag, J.M.; Frankenberger, W. T. y Sims, R. C. (Eds.). 1999. Bioremediation of
Contaminated Soils. Agronomy Series N° 37. ASA - CSSA - SSSA, Madison, WI, 820 p.
Alvarez, R.; Russo, M.E.; Alconada, M.M. y Lavado, R. 1998. Pulse effect of biosolid application on
the CO2 production of a desurfaced soil. Communications in Soil Science and Plant Analysis.
30: 1861-1866.
Daniel, P. y Marban, L. 1989.Adaptación de un método espectrofotométrico reductivo para la
determinación de nitratos. Boletín de la Asociación Argentina de la Ciencia del Suelo 58:3-8.
Delschen, T. 1999. Impacts of long term application of organic fertilizers on soil quality parameters in
reclaimed loess soils of the Rhineland lignit mining area. Plant and soil. 213: 43-54.
Larney, F.J. y Janzen, H.H. 1996. Restoration of productivity to desurfaced soil whith livestock
manure, crop residue and fertilizer amendments. Soil Sci. Soc. Amer. J. 88: 921-927.
O´Brien, T.A. y Barker, A.V. 1998. Acidification of Lime-Stabilized Biosolids in Formulation of Synthetic
Topsoil. Commun. Soil Sci. Plant Anal. 29: 1107-1114.
Torri, S.; Alvarez, R. y Lavado, R. 2003. Mineralization of carbon from Sewage Sludge in three soils
of the Argentine pampas. Comm. Soil Sci. and Plant Analysis. 34: 2035-2043.
-1
1,6
4
1,4
3,5
1,2
3
1
2,5
0,8
2
0,6
1,5
0,4
1
0,2
0,5
0
0
15
30
45
60
75
90
dias desde siembra
105
AR1B1
AS1B2
120
AR1B2
AS2B1
135
AR2B1
C.E
Figura 2: mg N-NO3 acumulado/maceta
7
mg N-NO3
acumulado/maceta
C.E.
mg N-NO3
Figura 1: Nitratos lixiviados por fecha (mg N-NO3/maceta) y C.E.(ds/m )
6
AR1B1
5
AR1B2
4
AR2B1
AS1B1
3
AS1B2
2
AS2B1
1
0
tratam ientos
150
AS1B1
peso seco promedio (g/maceta)
Figura 3: Peso seco aéreo promedio (g/maceta)
7
6
5
4
3
2
1
0
AR1B1
AR1B2
AR2B1
AS1B1
AS1B2
AS2B1
Figura 4: Nitrógeno parte aérea (g) para cada uno de los tratamientos
0,08
N it ro ge no pa rt e a e re a
0,07
g 0,06
0,05
0,04
0,03
0,02
0,01
0
t ra t a m ie nt o s
A R1B 1
A R1B 2
A R2B 1
A S1B 1
A S1B 2
A S2B 1