Aplicación de la zeolita en la producción de compost en la agricultura

INTRODUCCIÓN

El constante descenso de la materia orgánica en el suelo y en consecuencia, la fertilidad, es un problema de singular importancia en el país y en el mundo. En este sentido el país ha hecho ingentes esfuerzos en la producción y aplicación de las tecnologías para la producción de compost las cuales se iniciaron en el año 2001 (PNCMS, 2001Instituto de Suelos. 2001. PNCMS: Programa Nacional de Mejoramiento y Conservación de Suelos. AGROINFOR, Agencia de Información y Comunicación para la Agricultura. La Habana. 39 p. ) y son numerosos los trabajos realizados con el objetivo de mejorar o incrementar los rendimientos de los cultivos, que incluyen el aporte de materia orgánica, la implementación de diferentes tipos de biofertilizantes, ambos con diversos usos (Vilches y Núñez, 2000Vílchez, E. & Nuñez. E. 2000. Caracterización de Vermicompost a partir de diferentes sustratos en Eiseniafoetida (lombriz roja californiana), 1-15 p.). No obstante, la solución de los principales problemas que afectan los suelos agrícolas de Cuba debe ser vista, como señalan Funes-Monzote et al. (2008)Funes-Monzote, F. Fertilidad del suelo a largo plazo en sistemas biointensivos. LEISA. 24 (2): 9 - 12, 2008., con un enfoque sistémico e integrador y no como una solución aislada, pues se concatenan factores naturales y antrópicos. Como estos productos constituyen una alternativa a la fertilización química, obliga a profundizar en la calidad de los diferentes materiales que se emplean en los mismos y sus proporciones (Gandarilla, 1999Gandarilla, J. 1999. Uso del humus de lombriz en los principales suelos y cultivos de Cuba, Trabajo presentado al CITMA en opción al premio anual según la resolución 24/ 98 Dirección Provincial de Suelos, pp. 16 - 22.; Martínez et al., 2003Martínez, F., Calero, B, Nogales R. & Rovesti L. 2003. Lombricultura. Manual Práctico, La Habana, 100 p. ; Morales, 2008Morales, A. 2008. Efecto del empleo de residuales sólidos orgánicos convencionales y no convencionales en la población de Eisenia foetida durante el proceso de lombricultura. Tesis en Opción al Grado de Máster en Ciencias del Suelo. Universidad Agraria de La Habana, UNAH. y Arias et al., 2008Arias, E. Martínez. F., Morales, A. & García. C. 2008. Manual de Procedimiento de Abonos Orgánicos. ACTAF, 1- 27 p. La Habana,Cuba. ). La incorporación de zeolitas naturales en la elaboración del compost puede ser una alternativa para favorecer la retención del NH₄ ⁺ y otros cationes provenientes de los fertilizantes (He at al., 2008He, N., Xe, M, & Ding. Y. 2008. Computational study on IM-5 zeolite: What is its preferential location of Al and proton siting? Microporous and Mesoporous Materials,111 (1-3): 551 - 559). De acuerdo con De Campos et al. (2013)De Campos BernardI, A. C., Anchão Oliviera, P. P., De Melo Monte, M. B. & Souza-Barros, F. 2013. Brazilian sedimentary zeolite use in agriculture. Microporous and Mesoporous Materials. 167: 16 - 21.http://doi.org/10.1016/j.micromeso. estas pueden actuar ya sea como abonos de liberación lenta incrementando el uso de nutrientes como el nitrógeno y el fósforo o como enmiendas al aumentar la capacidad de retención de humedad en los suelos. De igual manera han sido reportados los beneficios de su aplicación en la reducción de la volatilización del nitrógeno hasta en un 47% cuando se combina con fertilizantes nitrogenados como la urea (Urquiaga y Zapata, 2002Urquiaga, S. y Zapata, F. 2002. Manejo eficiente de la fertilización nitrogenada de cultivos anuales en América Latina y el Caribe.EMBRAPA Porto Alegre. 52 - 53 p. ). Las formulaciones de zeolita con la materia orgánica, han permitido reducir dosis de aplicación, sin disminución de los rendimientos, en cultivos como trigo (Osuna et al., 2012Osuna, E., Ramírez, A., Paredes, R., Padilla, J. & Báez, A. 2012. Eficiencia de la zeolita como aditivo de la urea e inoculación micorrízica en el cultivo de trigo. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. 3(6): 1101 - 1113.), Soja (Rodríguez y Gatti, 2010Rodríguez, M. B. & Gatti. J. P. 2010. Zeolitas como mejoradoras de la respuesta de la soja a los residuos de feedlot (CD). En: Memorias XXI Congreso Argentino de la Ciencia del suelo, Rosario. Potrero de los Funes, San Luis, Argentina.), hortalizas y papa, avena (Flores et al., 2007Florez, A., Galvis, A., Hernández, T., De León, F. y Payán, F. 2007. Efecto de la adición de zeolita (clinoptilolita y mordenita) en un andosol sobre el ambiente químico edáfico y el rendimiento de avena. Interciencia. 32(10): 692 - 696.), cebolla puerro (Álvarez et al., 2010Álvarez, L., Múnera, V., Nivia, D., Ramírez, R. & Gutiérrez, C. 2010. Efectos de la zeolita natural en la producción de cebolla puerro (Allíum porrum L.). Trabajo de Grado Ingeniero Agrónomo. Universidad Nacional de Colombia, Medellín. 60 p.), girasol (Gholamhoseini et al., 2013Gholamhoseini, M., Ghalavand, M., Khodaeijoghan, A., Dolatabadian, A., Zakikhani, H. y Farmanbar, E. 2013. Zeolite-amended cattle manure effects on sunflower yield, seed quality, water use efficiency and nutrient leaching. Soil Tillage Research. 126:193 - 202.) y maíz (González et al., 2012González, M., Gómez, N., Muñiz, J., Valencia, F., Gutiérrez, D. & Figueroa, H. 2012. Rendimiento del maíz de riego tratado con zeolita más fertilizante en el estado de Guerrero. Revista Mexicana de Ciencias Agrícolas. 3(6): 1129 - 1144. ). El objetivo de este trabajo fue evaluar la aplicación de zeolita de origen cubano en el proceso de compostaje.

MATERIALES Y MÉTODOS

Para caracterizar las materias primas que se utilizan en la elaboración del compost de100 m3 con y sin zeolita se tomaron muestras de 1 kilogramo cada una formado por 10 submuestras de 100 gramos, se homogenizó para su análisis químico y se colocaron en bolsas de polietileno y fueron guardadas para su posterior análisis. El muestreo del compost, se efectuó en los Centros de Producción seleccionados. Los experimentos se condujeron en casa de cristal entre el 2011-2013 utilizando macetas de 1,6 kg de capacidad y el sorghum como indicador Para las mezclas se evaluaron diferentes proporciones (1:1, 1:2, 1.4 y 1:5) en un diseño completamente aleatorizado con 4 réplicas. Para el trabajo de campo se empleó un diseño de bloques al azar con 4 tratamientos y 4 repeticiones (0, 10, 20 y 30 t.ha^-1 de compost- zeolita) utilizando 60 m³.

Los análisis se realizaron en las instalaciones de los laboratorios Provinciales de Suelos, empleando las siguientes técnicas analíticas:

Con los contenidos de nutrientes en kg t^-1 determinados en el compost se calculó el equivalente mediante una regla de tres. Para ello se calculó en 1 tonelada compost la cantidad total en kilogramos de los valores existentes NPK, finalmente a partir de estos resultados se calculó lo que representaban estos en Urea, Superfosfato Triple y Cloruro de Potasio. Para la valoración de la dinámica de producción se empleó la información del Archivo Central del Instituto de Suelos. La evaluación del impacto económico se calculó a partir de formulaciones comerciales de los fertilizantes químicos, según los aportes nutricionales N, P, K del compost, así como los estudios realizados por investigadores cubanos donde se recomiendan normas de uso de estos productos. La zeolita utilizada provino del yacimiento de Tasajera compuesta por 85% de clinoptilonita y heulantita, 10% de modernita y el 5% restante de otros minerales. El análisis mineralógico con difracción de Rayos X y la determinación de su composición química se realizó con la colaboración del Centro de Investigaciones y Proyectos para la Industria Minero-Metalúrgica (CIPIMM) (Tabla 1). Esta zeolita es de tipo cálcico -sódica con alta capacidad de intercambio catiónico y bajo contenido alumínico.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

De los materiales orgánicos evaluados (Tabla 2), la gallinaza presentó el mayor contenido de nitrógeno (3.05%), lo cual está en correspondencia con lo reportado por (Díaz, 2004Díaz, E: La caracterización de sustratos. 2004. Memoria VI Congreso Iberoamericano para el desarrollo y aplicación en la agricultura (eds. CIDALPA 2004). Memorias, Santa Fe de Bogotá, pp. 8 - 10. ). Se observó en el trabajo de campo que la mejor gallinaza es la de la cría de gallinas ponedora enjauladas y bajo techo Soto y Meléndez (2003)Soto, G & Meléndez, G. 2003. Compost, abono o enmienda. ¿Cómo medir la calidad de un compost. In: G. Soto. G. Menéndez (eds.) Taller de Abonos Orgánicos. San Pedro, Costa Rica, 15 p, 2003.. El guano de murciélago mostró el mayor contenido de fósforo debido a las características propias de este material. En el caso del aserrín presenta valores muy bajos de nutrientes por lo que se infiere que este solo sirve como retenedor de humedad , lo cual ya fue explicado anteriormente. El pH mantiene una tendencia hacia la neutralidad probablemente motivado por los contenidos de calcio de estos materiales orgánicos, el contenido de materia orgánica de los materiales estudiados, se consideran aceptable para la elaboración del humus y compost , al igual que la relación carbono nitrógeno y la humedad, Martínez et al. (2003)Martínez, F., Calero, B, Nogales R. & Rovesti L. 2003. Lombricultura. Manual Práctico, La Habana, 100 p. y Soto y Meléndez (2003)Soto, G & Meléndez, G. 2003. Compost, abono o enmienda. ¿Cómo medir la calidad de un compost. In: G. Soto. G. Menéndez (eds.) Taller de Abonos Orgánicos. San Pedro, Costa Rica, 15 p, 2003. el resto de los componentes muestran diferentes grados de variabilidad en sus contenidos nutricionales, lo cual está en dependencia de sus diferentes procedencias.

En la tabla 2, se expone la caracterización del compost a partir de un Centro de composta, donde predominan materiales orgánicos de origen animal y vegetal en forma equitativa, se tomó como referencia la producción del humus donde predominan los estiércoles ello coincide con lo reportado por Castillo et al.(2000)Castillo, A., Quarin, E. & Iglesias, S.H. 2000. “Vermicompost chemical and physical characterization from raw and mixed organic Wastes”. Agricultura Técnica 60: 74 - 79. . Por eso en este último caso el humus manifiesta el mayor porcentaje de Nitrógeno, el pH se mantiene alrededor de 7 a 7.5, debido a que en los valores de los materiales orgánicos utilizadas, se observó una menor variación, que el resto de los componentes. El material empleado se mezcla con aserrín antes del composteo para darle consistencia física, aumentar la relación C/N y disminuir del Nitrógeno por volatilización (Soto y Meléndez, 2003Soto, G & Meléndez, G. 2003. Compost, abono o enmienda. ¿Cómo medir la calidad de un compost. In: G. Soto. G. Menéndez (eds.) Taller de Abonos Orgánicos. San Pedro, Costa Rica, 15 p, 2003.). Se evaluaron los contenidos de micronutrientes Fe y Mn en el compost. Utilizando los indicadores de la Norma Ramal 2008 para n su contenido en materia orgánica y relación C/N y contenido de N muestran según sus valores que son de primera calidad, mientras que la conductividad eléctrica cae a segunda calidad, motivada por los contenidos de sales de las aguas empleadas en el proceso productivo. Como se puede observar las producciones de compost presentan buenos contenidos de nutrientes para las plantas, de ahí la importancia de producirlos, pues son portadores de nutrientes lo que posibilita la disminución en cierta medida de la importación de fertilizantes minerales.

Para conocer la dinámica del empleo del compost actual y su comparación con la producción de humus se tomó a modo de ejemplo la provincia de Guantánamo donde se destaca el predominio del compost- zeolita vs humus. En la dinámica se encontró que la Región de esta Provincia figura 2 dentro de las ramas estudiadas, distribuyéndose en la rama de cultivos varios, los mayores volúmenes producidos de humus y compost con 59 y 63 % respectivamente respecto al total, en orden de importancia y en segundo lugar le corresponde a café con 20 % y 17 %, ganadería con 9 % y 17 %, cítricos y en último lugar el arroz. Estudios realizados en la provincia por Vega et al., (2006) encontraron que el humus originó un beneficio económico en organopónico de 20 917 pesos ha^-1 y 72 191 pesosha^-1 en invernadero, encontró incrementos de la materia orgánica del suelo debido a las aplicaciones de 12 a 14 tha^-1, García (2012)García, S. 2012. Mitigación del Impacto Ambiental que generan los residuos sólidos del beneficio de café a partir de la producción de abonos orgánicos. Available:www.Cubasol.en/biblioteca.icrt./index.pha/component [Consulted: December 6, 2015]., encontraron que para la zona cafetalera de la Región de Guantánamo y el uso de la pulpa de café, aplicando este producto en forma de humus para el café 25 t.ha^-1, lo cual permitió incrementar los rendimientos del grano de 1,8 g.t.cab^-1 a 5,3 t.cab^-1. Como se puede apreciar el uso de los abonos orgánicos en la rama cultivos varios en la Región de Guantánamo son superiores puesto que dentro del mismo está la agricultura urbana ocupando un área importante en la Región.

Como de observa en la tabla 3 se muestra el contenido de nutrientes de humus de lombriz y compost ,considerando lo producido entre los años (2010 y 2013) se han aportado a la agricultura un equivalente de 66 170 t de humus y 114 000 t de compost que representadas en nutrientes corresponden a 420 t de N, 410 t de P₂O₅, 463 t de K₂O,800 t de CaO, 1058 t de MgO para el caso del humus, respecto al compost significarían 2214 de N, 1143 t de P₂O₅, 1356 t K₂O ,957 t de CaO, 3192 t MgO. Ello representa que por aporte de nutrientes en su equivalente en fertilizante se le ha proporcionado a la agricultura de la Región de Guantánamo un aporte de 32 millones 804 pesos en divisas.

La representación de estos portadores de fertilizantes se muestra en la tabla 4.

En la tabla 5 se muestra el equivalente en USD del compost-zeolita con 32558.03.

Y los aportes nutricionales que hacen al mismo, aunque en concentraciones más bajas que los fertilizantes inorgánicos, (Soto, 2003Soto, G. 2003. Abonos Orgánicos: El proceso de compostaje. In: G.Soto.G. Menéndez (eds.) Taller de Abonos Orgánicos. CATIE/ETZ/CIA/CANIAN/.San Pedro, Costa Rica, 27 p, 2003. ), Martínez (2003)Martínez, F., Calero, B, Nogales R. & Rovesti L. 2003. Lombricultura. Manual Práctico, La Habana, 100 p. y Peña (2004)Peña, E., Carrión, M., Martínez, F., Rodríguez, A. & Campanioni, N. 2004. Manual para la producción de abonos orgánicos en la agricultura urbana. INIFAT. 14- 58p..

En la tabla se observa que la relación 1:4 constituyo la mejor opción de la mezcla, influyendo además en los parámetros del suelo y los índices foliares.

Según se muestra en la tabla 7 la mezcla de 1:4 incrementa aún más los nutrientes contenidos en el compost. La aplicación de compost de, zeolita y estiércol sobre el plátano fruta variedad Gavendish. Promedio de 3 cosechas

La mezcla con 10 t/ha permitió alcanzar los mejores rendimiento en el plátano fruta

Esta misma variante en relación 1:4 se ensayó en el plátano pero en este caso sustituyendo la fertilización química en diferentes %

Cómo se demuestra en la tabla 9 la mejor variante corresponde a 10 t/ha con un 50% de la aplicación de la fertilización.

CONCLUSIONES