CARACTERIZACION DE COMPOSTAS, LOMBRICOMPOSTAS Y SU POTENCIAL USO EN ENMIENDAS DE SUELOS Y PRODUCCIÓN DE CULTIVOS Ivan TORRES FLORES 1, J. Antonio TICANTE R. 2, Eduardo CALDERON F.2, Marco A. MARÍN C.2 1

Facultad de Ingeniería Química, Colegio de Ingeniería Ambiental, BUAP, [email protected]. 2Departamento de Investigación en Ciencias Agrícolas, ICBUAP, 14 sur 6301, Puebla, Pue. E-mail [email protected]

Palabras clave: Compostas, Lombricompostas, Materia orgánica, Residuos. RESUMEN El compostaje, el lombricompostaje y subproductos de estos, han resultado un medio importante para la reducción o transformación de desechos orgánicos, y el aprovechamiento de las propiedades nutrimentales que contienen y su potencial aplicación en enmiendas del suelo. De está manera, la caracterización de lombricompostas y compostas de residuos orgánicos agrícolas y domésticos, es importante en función de los contenidos nutrimentales que presenten y su adecuada incorporación al suelo. Para la caracterización de las compostas, se realizaron las siguientes determinaciones, pH, % de materia orgánica, % carbono orgánico, % de carbono de ácidos húmicos y fúlvicos (extracto húmico total), % de nitrógeno total,% fósforo, % de potasio, % de calcio , % de magnesio y conductividad eléctrica. En el caso de las compostas estudiadas en estos sistemas habrá que aplicar una variedad de acciones y practicas de administración de los residuos orgánicos que se apliquen en suelos, que se complementen y permitan manejar adecuadamente y con eficiencia evitando impactos negativos y situaciones de riesgos posibles sobre la salud humana y el medio ambiente. por lo que se espera que este tipo de residuos orgánicos puedan ser empleados en el desarrollo de abonos orgánicos. ¿Qué es el compostaje? “Es una técnica que consiste en la degradación progresiva de los residuos basada en el aprovechamiento de la materia orgánica contenida en los residuos sólidos urbanos bajo condiciones controladas, hasta un grado tal de ser reincorporados al suelo para contribuir en el enriquecimiento de nutrientes y mejoramiento del suelo.” Este se puede definir como un caso muy particular de suelo activo, muy rico en materia orgánica en evolución y pobre en elementos minerales. El compostado de esta materia orgánica es una solución relativamente simple, que permite obtener un producto con valor agregado, que son las compostas. La aplicación de éstas es muy variado, abarcando desde el uso como mejorador de 1

suelos de parques y jardines, su aplicación en horticultura orgánica a nivel local para la creación de fuentes de trabajo y alimentos de mejor calidad que los que se obtienen con los tradicionales abonos e insecticidas químicos; el mejoramiento de suelos agrícolas y la remediación de suelos contaminados. La reducción de tamaño es esencial para facilitar el ataque microbiano, al incrementar notablemente la superficie expuesta al mismo. La fase inicial del ataque microbiano se caracteriza por la rápida perdida de materia orgánica fácilmente descomponible. La cantidad de carbono presente en el sustrato que puede perderse en este estadio es de un 10 al 70% del total. Lógicamente, la importancia del ataque microbiano es función de la naturaleza y cantidad de microorganismos presentes en el suelo. Los mohos y las bacterias son especialmente activos en la descomposición de las proteínas, féculas y celulosa. Los actinomicetos juegan un importante papel en la descomposición de las partes mas resistentes de las plantas, especialmente la lignina. La materia orgánica, junto con el aire, agua y minerales, es uno de los componentes básicos del suelo. Se define como el conjunto de componentes orgánicos, de origen animal o vegetal, que se encuentra en diferentes estados de descomposición o transformación. Este humus, constituye la mayor reserva de carbono orgánico del planeta. Para tener una idea de este aporte de materia orgánica natural por vegetales, basta decir, que los bosques tropicales aportan 150.000 Kg/Ha/año, los bosques de clima templado 25.000, las pasturas 2.300 y las bacterias y hongos 4.500. A este humus vegetal, habría que añadir el que resulta de la descomposición de origen animal( deyecciones y animales muertos ). INTRODUCCIÓN Humus es el nombre científico de la tierra vegetal. EI humus se forma por la descomposición de materia orgánica, generalmente de origen vegetal. Hay muchas maneras de hacer composta: en hoyos, en cajones de madera, de tela de alambre o utilizando tambos. Por ejemplo, en un agujero de 1 m x 1 m y 30 a 50 cm de profundidad, se van echando todos los desperdicios del jardín (hojas secas, recortes de pasto, flores marchitas, etc.) y todo el material de desperdicio de la cocina (cáscaras y recortes de frutas y verdura, desperdicio de café, cascarones de huevo, etc.), cubriendo siempre con una delgada capa de tierra, aserrín o pasto, para no dejar expuestos los desperdicios de cocina. Es recomendable cortar los materiales de desperdicio tan finamente como sea posible, pues mientras mas pequeñas sean las partículas, presentarán una mayor superficie de contacto a la humedad, al aire y a las bacterias del suelo, lo cual favorece el proceso de composteo. La materia orgánica en descomposición genera calor (aproximadamente 70° C), el cual sirve para matar los huevecillos de insectos y la mayoría de microorganismos que pudieran causar enfermedades. Es 2

importante tomar en cuenta que necesitamos humedad y oxigeno para ayudar a acelerar el proceso de descomposición. A veces será necesario agregar agua para mantener cierto nivel de humedad y es importante remover el montículo cada 8 o 10 días para oxigenarlo. Al llenarse el agujero se deja reposar. EI almacenamiento de material fresco se puede continuar en un segundo agujero. AI cabo de 6 a 8 semanas ya se tiene un abono orgánico o tierra negra, la cual se puede tamizar a través de una malla gruesa. Las piezas que quedan en la malla se reintegran al proceso de descomposición. El material que pasa a través de la malla es tierra negra de excelente calidad, la cual se puede usar como tal, o bien como abono para plantas o áreas sembradas. Cuando se hace en el compostero, un cajón de madera o tela de alambre, se inicia con tierra en el fondo de la caja. Después se van agregando Ios desperdicios de cocina, cubriéndolos con la misma cantidad de desperdicios de jardín (pasto y hoja), o de tierra. Nunca dejar expuestos los desperdicios de la cocina, pues estos atraen a las moscas. Al Ilenarse el cajón, se va sacando la composta de la parte inferior y se sigue Ilenando el cajón con el desperdicio orgánico nuevo, o bien, se empieza a Ilenar otro cajón o tambo, mientras el primero termina su proceso de descomposición. MATERIALES Y METODOS. Para la caracterización de las compostas, se realizaron las siguientes determinaciones, pH, % de materia orgánica, % carbono orgánico, % de carbono de ácidos húmicos y fúlvicos (extracto húmico total), % de nitrógeno total,% fósforo, % de potasio, % de calcio , % de magnesio y conductividad eléctrica. Restos vegetales en lombricomposta SEM MAG:100 x (Foto 1)

3

Huevecillos de lombriz y bacterias SEM MAG:6.00 Kx (Foto 2)

RESULTADOS Análisis realizados a 2 tipos de compostas. Todas las determinaciones se realizaron por duplicado. Determinación de ph (tabla i) DETERMINACIÓN CON H2O DETERMINACIÓN CON KCl. pH 7 DESTILADA Humus 7.79 7.81 7.47 7.46 100% esterilizado. Composta 4.58 4.61 4.01 4.00 casera. La máxima disponibilidad de la mayoría de los nutrientes se obtiene cuando el pH (potencial de hidrógeno) del suelo, medido en suelo: agua, se encuentra cercano a la neutralización entre 6.0 y 6.5. en general es conveniente que el pH del suelo no sea menor que 6.0 sin embargo, suelos con pH menor a 6.0 pero sin llegar a 5.5 se consideran de moderada a ligeramente ácidos, pero estos suelos no necesariamente requieren de encalado. Por otro lado suelos con pH entre 6.5 y 7.5 no presentan problemas de manejo, a excepción de aquellos que contienen cantidades apreciables de bicarbonato de sodio del suelo, en cuyo caso pueden presentarse problemas de disponibilidad de fierro. A medida que el pH aumenta se suelen incrementar los problemas de disponibilidad de Zn, Fe, Cu y Mn.

4

Tabla (II). Determinación de fósforo total. Muestras 1 y 2 humus de lombriz. Muestras 3 y 4 composta casera. MUESTRA 1 2 3 4 CONCENTRACIÓN 2.24175% 2.205% 0.6474% 0.28% DE FÓSFORO. El fósforo (P) es el segundo nutrimento en importancia, a juzgar por la frecuencia con que ocurre la deficiencia en el suelo. la concentración total de p en el suelo varia de 200 a 5000 mg kg-1. sin embargo la mayor parte de este esta en formas no asimilables para las plantas, por lo que solo una parte pequeña de p, cuya concentración es del orden de apenas unas décimas de mgl-1 se encuentra en la solución del suelo, listo para ser absorbido por las raíces. por fortuna las cantidades requeridas de p por las plantas, en la solución del suelo, son muy bajas y siempre hay un flujo de la fase minera y orgánica hacia la fase soluble. El P es un nutrimento con baja movilidad en el suelo y es tomado por las plantas como Ortofosfato primario (H2 PO4-), aunque también puede absorberse como Ortofosfato secundario (HPO4=). la presencia relativa de estas especies químicas dependerá del ph del suelo. a un ph de 7.2 hay aproximadamente las mismas cantidades de H2PO4- y HPO4=, debajo de este ph la forma H2PO4- es la predominante y por encima de este ph la forma predominante es hpo4. el fósforo juega un papel fundamental en la fisiología de cualquier ser vivo, pues forma parte esencial del ADN y ARN. La adecuada nutrición de fósforo mejora la fisiología de la planta en relación con los procesos de: fotosíntesis, fijación de nitrógeno, floración y fructificación. por otro lado, el crecimiento de raíces, particularmente el de las raíces laterales se ve favorecido por la nutrición del fósforo. Tabla (III). Determinación de calcio y magnesio. Muestras 1y 2 humus lombriz. Muestras 3 y 4 composta casera. MUESTRA 1 2 3 4 CALCIO 7% 7.5% 1.25% 1.5% MAGNESIO 1.5% 2% 0.75% 0.75% El calcio (Ca) y el magnesio (Mg) forman parte de los llamados nutrimentos secundarios, sin embargo, son tan esenciales como los macronutrimentos, solo que se le designa de esta manera debido a que son consumidos en menor proporción que los primeros. CALCIO El calcio es absorbido por las plantas en la forma de Ca++ y es un nutrimento esencial en la formación de compuestos que forman parte de la estructura de la pared celular como pectato de calcio, el cual une las paredes primarias de las células adyacentes. Es fundamental para mantener la integridad de la membrana lo cual afecta la permeabilidad e integridad de la misma y por ende , la absorción

5

nutrimental, promoviendo o limitando el flujo de nutrimentos hacia el interior de la raíz. El síntoma mas común de la deficiencia del calcio es un pobre crecimiento radical. Las raíces con deficiencia de calcio se tornan negras y se pudren. Las hojas nuevas y otros tejidos en crecimiento desarrollan el síntoma de detener su desarrollo e incluso se mueren. En el fruto se desarrolla una pudrición seca como en chile y tomate, pero esta a menudo se asocia a un bajo abastecimiento de agua con relación al ritmo de crecimiento de los frutos. Las plantas leguminosas presentan mayor demanda de calcio al igual que la mayoría de las hortalizas. MAGNESIO El magnesio forma parte esencial de la molécula de clorofila y es necesaria para la actividad de muchas enzimas, incluyendo aquellos pasos mas importantes en la actuación del ATP. Es esencial para mantener la estructura del ribosoma en la célula. El magnesio es tomado por las plantas como Mg++ de la solución del suelo mediante flujo de masa y difusión. El magnesio se encuentra en el suelo en la forma: 1).- No intercambiable. 2).- Intercambiable. 3).- Soluble. El magnesio intercambiable normalmente constituye de 4 a 20% de la CIC. Sin embargo, en el estado de Guanajuato, México, estos valores varían de 5 a 30% para los suelos de textura gruesa y de 10 a 30% para los suelos de textura fina, aunque el rango general vario de menos que 2.5% hasta de 40%, en cuanto a la concentración, esta varia típicamente en los mismos suelos de 100 a 700 ppm (partes por millón) en los suelos de textura gruesa y de 200 a 2000 ppm en los suelos de textura fina. En la solución de suelo se encuentra frecuentemente a una concentración de 5 a 70 ppm pero se han reportado concentraciones de magnesio mucho mayores. Los cultivos difieren en su demanda de magnesio, siendo las especies de; avena, maíz, pasto, papa, algodón, cítricos tabaco palma de aceite y remolacha, las que mas responden a la aplicación de magnesio. Se ha observado que algunas variedades son mas susceptibles a la deficiencia de magnesio que otras. Los factores que afectan el suministro de magnesio son: el contenido de Mg++, el pH del suelo, dosis de aplicación de K, la CIC (Capacidad de Intercambio Catiónico), el porcentaje de saturación con Mg, la textura del suelo, el tipo de arcilla y la relación Ca/Mg.en suelos con alto contenido de aluminio (mas de 65% de saturación de aluminio) el abastecimiento de Mg al cultivo se ve severamente afectado. Los niveles críticos de Mg en suelo, son muy variables dependiendo del cultivo y de las variables antes mencionadas, sin embargo se ha mencionado que el rango 6

puede ir desde 25 a 180 ppm extraído con acetato de amonio para una variedad de cultivo y regiones. Tabla (IV). Nitrógeno total. MUESTRA 1 NITROGENO 1.008%

2 1.0645%

3 0.196%

4 0.252%

El nitrógeno (N) es el elemento mas limitativo que hay en casi todos los suelos, por lo que prácticamente siempre hay que suministrarlo en diferentes formas. El nitrógeno es un elemento muy dinámico que entra y sale del sistema de varias maneras. Para determinar la cantidad de nitrógeno que requiere un suelo es indispensable tener conocimiento del objetivo de la producción, de los requerimientos nutrimentales del cultivo, según la etapa de desarrollo y su potencial productivo, así como de las características de su sistema radical, del nivel de nitratos en el suelo, del nivel de materia orgánica del mismo, de las condiciones físicas y químicas del suelo y del manejo agronómico, puesto que esto afecta la eficiencia del uso del nitrógeno tanto del que ya esta disponible en el suelo y del que se mineraliza durante el desarrollo del cultivo, como del que proviene del fertilizante. El suministro de nitrógeno en el suelo proviene de: a).- El N mineral en forma de nitratos en el perfil del suelo. b).- el N mineralizado de la materia orgánica nativa del suelo. c).- el N proveniente de los residuos de cultivo, el cual puede ser positivo (N mineralizado) o negativo (N inmovilizado) dependiendo de la relación C/N de estos. d).- El N proveniente de enmiendas orgánicas, cuando se aplican estos abonos al suelo.

Tabla (V). Conductividad eléctrica (C:E:) HUMUS DE LOMBRIZ. COMPOSTA CASERA.

128.6802 mmhos/cm. 1.2345mmhos/cm.

DETERMINACIÓN DE POTASIO El potasio (k) es activamente tomado de la solución del suelo a través de las raíces de las plantas. Los requerimientos de potasio de las plantas son tan o mas altos que los del nitrógeno. El potasio es uno de los elementos esenciales de las plantas y participa en: la activación de muchas enzimas, las relaciones hídricas, la transpiración, las relaciones energéticas, la absorción de nitrógeno y la síntesis de proteínas y los sistemas de defensa de las plantas. El potasio no forma parte de la estructura de ninguna de las moléculas que se encuentran dentro de la célula de las plantas. Tiene un papel muy importante en la calidad de varios cultivos como son algunas solanáceas, que son los cultivos de mas alta demanda de este

7

nutrimento, así como los cultivos cuya misión es la producción y almacenamiento de carbohidratos en los órganos de reserva o de fructificación. CONCLUSIÓN De los resultados obtenidos en la caracterización de las compostas, se puede resaltar, que al compararlos con datos existentes para el suelo, no se observan diferencias significativas, En el caso de las compostas estudiadas en estos sistemas habrá que aplicar una variedad de acciones y practicas de administración de los residuos orgánicos que se apliquen en suelos, que se complementen y permitan manejar adecuadamente y con eficiencia evitando impactos negativos y situaciones de riesgos posibles sobre la salud humana y el medio ambiente. por lo que se espera que este tipo de residuos orgánicos puedan ser empleados en el desarrollo de abonos orgánicos. AGRADECIMIENTOS Vicerrectoría de investigación y estudios de Posgrado, BUAP. REFERENCIAS J.Z. Castellanos, J. X. Uvalle Bueno, A. Aguilar Santelises. 2000 Manual de Interpretación de Análisis de Suelos y Aguas. Arteaga, O. Utilización eficiente del estiércol vacuno, como fertilizante para producción de forraje en suelos pardos, grisáceos de Cuba. Tesis para optar por el grado de candidato a Doctor, UCLV. Cuba,1988.FAO. El reciclaje de materias orgánicas en la agricultura de América Latina, boletín de la FAO 51, Roma, p 127. 1983. Simpson, K; Abonos y Estiércoles, Edt. Acribia S.A., Zaragoza, p 97, 1986. E. Giasson, Departamento de Solos de la Universidad de Federal de Río Grande do Sul Porto Alegre, Brasil. Bravo V. A., 1996,“Técnicas y Aplicaciones del Cultivo de la Lombriz Roja Californiana (Eisenia foetida), Facultad Humanidades Tecnológica, Sociedad y Ambiente, Universidad Yacambu Melgarejo P. M. R., Ballesteros A. I., Bendeck L. M., 1997, “Evaluación de algunos parámetros Fisicoquímicos y Nutricionales en Humus de Lombriz y Composta derivados de diferentes sustratos”, Revista Colombiana de Química, Volumen 26, No. 2.

8