Sin título de diapositiva - Proyecto Eficiencia de Cosecha y

Aprovechamiento de residuos orgánicos
de origen ganadero en agricultura
Distribución de Efluentes líquidos y sólidos
Ing. Agr. Nicolás Sosa
[email protected]
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).
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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.
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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).
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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.
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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
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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
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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
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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.
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Método de aplicación sobre toda la superficie
•Boquilla única de aspersión en abanico
Método tradicional de abanico
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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.
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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.
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Método de aplicación sobre toda la superficie
•Sistema de barra de distribución con multiboquilla
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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.
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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.
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Método de aplicación localizada de efluentes
•Método de barras con tubos colgantes
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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.
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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
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Método de aplicación localizada de efluentes
•Método de enterrado o inyección
Aplicación mediante enterrador de rejas
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Método de aplicación localizada de efluentes
•Método de enterrado o inyección
Aplicación mediante inyección
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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
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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.
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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.
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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
[email protected]
INTA EEA Rafaela