III. Abonos orgánicos
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III. Abonos orgánicos
Nutrición natural del suelo
La nutrición orgánica se refiere al uso de abonos orgánicos, que son productos derivados de la descomposición de residuos animales, humanos, restos vegetales de alimentos y otras fuentes orgánicas y naturales aplicados al suelo (López-Morales, 2022). Estos abonos estimulan el crecimiento y la nutrición de las plantas de forma directa e indirecta, mejorando las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo y suministrando nutrientes en cantidades significativas (Benedicto-Valdés et al., 2019).
En la agricultura se ha experimentado con gran éxito la aplicación de abonos orgánicos, en diversos cultivos hortícolas en los valles altos. Los resultados han sido prometedores en cultivos como rábano, verdolaga, cilantro, acelga, alcachofa, betabel, zanahoria, papa, elote de maíz, calabacita, flores de calabaza, frijol ejotero, chícharo, tomate, jitomate, ajo, albahaca, menta, hierba buena, apio, lechuga, cebolla, col, brócoli, coliflor, nopalitos, espinaca y cempasúchil, entre otros (Olán et al., 2020).
En cuanto a la aplicación de abonos orgánicos, se ha observado que la aplicación de 10 kg de abono por metro cuadrado, principalmente de origen bovino, equino y en ocasiones de borrego, bajo el sistema de doble volteado, ha dado buenos resultados (Méndez, 2017). Este sistema consiste en separar y voltear los primeros 20 cm de suelo, dejando los siguientes 20 a 40 cm en la superficie. El abono se aplica exactamente en el centro del perfil del suelo, a una profundidad de 20 cm, con el objetivo de mantener permanentemente la fertilidad de un área de suelo de 40 cm (Dávalos-Sotelo, 2016).
El uso de abonos orgánicos tiene múltiples beneficios, ya que mejora el crecimiento de las plantas, reduce la necesidad de fertilizantes minerales y contribuye a la restauración y recuperación de los suelos degradados al mantener la materia orgánica y la fertilidad del suelo (Benedicto-Valdés et al., 2019). Además, estos abonos pueden influir en la minimización de la severidad de patógenos del suelo y tienen efectos positivos en la mejora de la fertilidad del suelo (Zanor et al., 2018).
Como se ha descrito, la nutrición orgánica se basa en el uso de abonos orgánicos derivados de residuos animales, humanos y vegetales para estimular el crecimiento y la nutrición de las plantas. Estos abonos mejoran las propiedades del suelo y suministran nutrientes de manera significativa. La aplicación de abonos orgánicos ha demostrado resultados prometedores en diversos cultivos hortícolas, y se ha observado que la aplicación adecuada de estos abonos puede mantener la fertilidad del suelo y contribuir a la restauración de suelos degradados.
Lo que se observó en aproximadamente 10 años de investigación (tabla 1), sobre fertilizantes orgánicos en áreas de producción orgánica de suelos muy arcillosos, duros, duros y con problemas de drenaje, en aproximadamente 1 000 metros cuadrados con suelo que presenta un mejor equilibrio de componentes estructurales (arcilla, limo, arena), incluyendo el análisis de suelo realizados para ver su productividad y rendimiento, y particularmente su fertilidad son los siguientes:
Estos datos confirman que el suelo previamente arcilloso ha sido modificado a un suelo franco arcilloso, como lo demuestran los resultados del análisis de suelo. La aplicación de abonos orgánicos ha demostrado mejorar las condiciones físico-químicas y biológicas del suelo, como han señalado varios autores (Zimmermann et al., 2007). Entre los abonos orgánicos que han dado buenos resultados se encuentran el estiércol, bocashi, lombricomposta, biofertilizantes de base microbiana, residuos o desechos de cultivos, bioles, biopreparados, abonos verdes, aguas residuales y derivados, efluentes de biodigestores, desechos animales y agroindustriales, López-Martínez et al. (2001). La textura y el contenido de humedad del suelo también influyen en las respuestas espectrales y en la estimación de propiedades como el carbono orgánico del suelo. En suelos arcillosos con alto índice de plasticidad y retención de humedad, se observa una disminución en la reflectancia en los espectros (Zimmermann et al., 2007). Además, se ha encontrado que la lombricomposta incorporada al suelo incrementa la materia orgánica, la densidad microbiana y la respiración edáfica. Los fertilizantes orgánicos han demostrado ser más eficaces que los inorgánicos para estimular la respiración microbiana del suelo (Ayala-Tafoya et al., 2022).
Tabla 1. Resultados del análisis de fertilidad del suelo
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Propiedad |
Unidad |
Resultado |
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pH |
7.05 |
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Capacidad de intercambio calórico |
Cmol/kg S |
42.5 |
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Carbono orgánico |
% |
3.19 |
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Materia orgánica |
% |
5.49 |
|
Conductividad eléctrica |
dS/cm |
0.68 |
|
Nitrógeno total |
% |
0.12 |
|
Fósforo |
ppm |
157.0 |
|
Potasio |
ppm |
130.6 |
|
Relación carbono/nitrógeno |
% |
27.1 |
|
Calcio |
ppm |
2 472.9 |
|
Magnesio |
ppm |
179.5 |
|
Sodio |
ppm |
19.0 |
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Densidad aparente |
g/cm3 |
0.88 |
|
Clase textural |
% arena |
22.2 |
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% arcilla |
38.4 |
|
|
% limo |
39.4 |
En cuanto a la utilización de residuos orgánicos como fertilizantes, se ha encontrado que el lixiviado de la fermentación de desechos de camarón puede ser utilizado como biofertilizante en cultivos de pasto y como alimento para cerdos. El residuo líquido de la producción de compostaje también se considera un abono orgánico que puede ser empleado directamente en el suelo (García et al., 2020).
Esta aplicación de abonos orgánicos ha demostrado ser una alternativa viable y competitiva para los fertilizantes de síntesis química, ya que mejora las condiciones del suelo y promueve la actividad microbiana (Zimmermann et al., 2007). Además, la incorporación de lombricomposta y el uso de residuos orgánicos como biofertilizantes también han mostrado que los beneficios en la fertilidad del suelo son mayores (Ayala-Tafoya et al., 2022; García et al., 2020).
El suelo tratado orgánicamente contiene una mayor cantidad de microorganismos, como algas, bacterias, hongos y ascomicetos. Estos microorganismos producen sustancias que se combinan con los minerales del suelo, haciéndolos más disponibles para ser absorbidos por las raíces de las plantas. Esto es especialmente importante para la absorción de hierro, ya que puede estar presente en el suelo en cantidades suficientes pero en una forma no disponible para las plantas (López-Morales et al., 2022).
La presencia de microorganismos y las sustancias derivadas de su metabolismo explican en parte la diferencia en el contenido de hierro de los alimentos orgánicos en comparación con los alimentos producidos en cultivos convencionales. Además, las plantas cultivadas orgánicamente suelen tener un menor contenido de nitrógeno, lo que se traduce en un mayor contenido de vitamina C, menos nitratos y menos proteínas, pero de mayor calidad (López-Morales et al., 2022).
El uso de compost y fertilizantes orgánicos también tiene el beneficio de suprimir la presencia de patógenos en el suelo, tanto en las raíces como en las partes aéreas de las plantas Hoitink, 1997; Santos, 2013). Esto contribuye a la salud de las plantas y reduce la necesidad de utilizar productos químicos para el control de enfermedades. Sin embargo, es importante realizar análisis microbiológicos del suelo al menos cada tres años para obtener información sobre los tipos y cantidades de microorganismos presentes (López-Morales et al., 2022). Estos datos pueden ser utilizados para evaluar la fertilidad del suelo y tener una comprensión más precisa de su estado (tabla 2). Aunque es cierto que existen pocos laboratorios en el país que realizan este tipo de análisis, invertir en ellos puede ser beneficioso para los agricultores.
Tabla 2. Resultados del perfil microbiológico del suelo
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Nombre científico: |
Coriandrum sativum |
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Nombre común: |
Cilantro |
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Tipos de análisis: |
Bacterias (x) |
Hongos(x) |
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Técnica/método: |
Técnica de dilución en placa y pruebas bioquímicas |
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Resultados: |
Bacteria: Xanthomona sp. Pantea sp |
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En el contexto de la agricultura es fundamental que los productores, tanto convencionales como orgánicos, vean sus parcelas como negocios que requieren cuidados e inversiones constantes (López-Morales et al., 2022). Los agrónomos asesores desempeñan un papel importante al apoyar y asesorar a los productores, ayudándoles a mejorar su producción y expandir sus redes comerciales (Bautista-Calles, 2008).
Los materiales orgánicos desempeñan un papel fundamental en el funcionamiento de los microorganismos del suelo, ya que ayudan a que los nutrientes estén disponibles para el crecimiento de los cultivos (Zhang et al., 1998). Además, la materia orgánica tiene varios beneficios físicos en el suelo. Por ejemplo, ayuda a conservar la humedad, regulando la temperatura, protegiendo contra la sequedad causada por el viento, el agua y el sol, reduciendo la evaporación, mejorando el balance hídrico, reduciendo la erosión y el escurrimiento del agua superficial, y mejorando la estructura del suelo (Zhang et al., 1998; Yáñez-Chávez et al., 2018; Dávalos et al., 2021; Martínez-Aguilar et al., 2020; Llanes et al., 2020; Pedroza-Parga et al., 2022; Ordóñez, 2022; Oscanoa y Flores, 2016).
Estos beneficios son especialmente importantes en suelos arcillosos (Martínez-Aguilar et al., 2020; Pedroza-Parga et al., 2022), porque la materia orgánica también puede mejorar la estabilidad térmica y reducir la formación de costras en la superficie del suelo (Zhang et al., 1998). Sumado a esto, la conservación de la humedad es uno de los beneficios más importantes de la materia orgánica en el suelo. Los materiales orgánicos actúan como una esponja, absorbiendo y reteniendo el agua, lo que ayuda a mantener la humedad en el suelo (Zhang et al., 1998; Yáñez-Chávez et al., 2018; Dávalos et al., 2021; Martínez-Aguilar et al., 2020; Llanes et al., 2020; Pedroza-Parga et al., 2022; Ordóñez, 2022; Oscanoa y Flores, 2019). Esto es especialmente beneficioso en regiones con escasez de agua o en periodos de sequía, ya que la materia orgánica puede ayudar a mantener la disponibilidad de agua para los cultivos (Dávalos et al., 2021). Además, la materia orgánica también puede mejorar el drenaje del suelo, evitando el encharcamiento y la saturación del agua (Yáñez-Chávez et al., 2018; Pedroza-Parga et al., 2022).
Otro beneficio importante de la materia orgánica en el suelo es su capacidad para regular la temperatura del suelo. Los materiales orgánicos actúan como una capa aislante, reduciendo los cambios bruscos de temperatura en el suelo (Zhang et al., 1998; Yáñez-Chávez et al., 2018; Martínez-Aguilar et al., 2020; Llanes et al., 2020; Pedroza-Parga et al., 2022; Ordóñez, 2022; Oscanoa y Flores, 2016). Esto es especialmente beneficioso en regiones con climas extremos, ya que la materia orgánica puede proteger a los cultivos de las temperaturas extremas, tanto frías como calientes, y ayudar a mantener una temperatura más estable en el suelo (Zhang et al., 1998; Yáñez-Chávez et al., 2018; Martínez-Aguilar et al., 2020; Llanes et al., 2020; Pedroza-Parga et al., 2022; Ordóñez, 2022; Oscanoa y Flores, 2016). Además de la conservación de la humedad y la regulación de la temperatura, la materia orgánica también puede proteger el suelo contra la erosión y el escurrimiento del agua superficial. Los materiales orgánicos actúan como una cubierta protectora en la superficie del suelo, evitando que las gotas de lluvia impacten directamente sobre el suelo y reduciendo así el riesgo de erosión (Mingoti y Vettorazzi, 2011; Chávez, 2019; Oscanoa y Flores, 2019; Angelini et al., 2022; Aiello et al., 2015; Fernández y Figueroa, 2014; Aubertin et al., 1998; Shakesby et al., 1993). Además, la materia orgánica mejora la estructura del suelo, formando agregados que ayudan a mantener la estabilidad del suelo y reducir la formación de costras en la superficie (Zhang et al., 1998; Martínez-Aguilar et al., 2020; Llanes et al., 2020; Pedroza-Parga ı., 2022; Ordóñez, 2022; Oscanoa y Flores, 2016).
Con base en lo anterior, es evidente que los materiales orgánicos desempeñan un papel fundamental en la conservación y el manejo del suelo. Su presencia en el suelo mejora la disponibilidad de nutrientes para los cultivos, conserva la humedad, regula la temperatura, protege contra la erosión y el escurrimiento del agua superficial, mejora la estructura del suelo y facilita el manejo de los cultivos. Por lo tanto, es importante promover prácticas agrícolas que fomenten la incorporación de materia orgánica en el suelo, como el uso de coberturas vegetales, la aplicación de compost y el manejo adecuado de los residuos agrícolas.
En cuanto al aporte químico, la materia orgánica regula el pH; incrementa la capacidad de intercambio catiónico; favorece la fertilidad fosfatada del suelo y la formación de biofosfatos o fosfohumatos (ácidos húmicos + aniones de fosfatos), la formación de quelatos; mantiene las reservas del nitrógeno estables en el suelo; retiene con mayor fuerza nutrientes como Ca, Mg, K, N y actúa complejando iones de Fe y Al en suelos ácidos. Los aportes biológicos de la materia orgánica al suelo se pueden resumir señalando que favorece: la respiración y salud radicular; la germinación de las semillas; la biodegradación de sustancias tóxicas; la producción de sustancias fitoestimulantes como el ácido indol acético, triptófano y otros ácidos orgánicos; el incremento de la población microbiana aeróbica responsable de la humificación de la materia orgánica-nitrificación-fijación de nitrógeno atmosférico, y la asimilación del azufre y fósforo (Otiniano et al., 2006).
La materia orgánica al suelo favorece también el incremento de vitaminas (B6, B12, ácido pantoténico, rivoflavina y biotina), así como de antibióticos como la estreptomicina, penicilina y terramicina. Actúa sobre procesos fisiológicos y bioquímicos en plantas aumentando la permeabilidad de las membranas celulares, aumentando la actividad sintética y el contenido de clorofila, la intensidad de la respiración y el metabolismo de plantas y microorganismos (Millán et al., 2013).
Sin embargo, es importante tener en cuenta que el uso de algunos fertilizantes orgánicos, como el estiércol de pollo, sin un proceso de descomposición o compostaje controlado, puede tener efectos negativos en la salud de los trabajadores, el suelo y los cultivos. Estos fertilizantes pueden contener microorganismos y residuos de medicamentos que pueden ser perjudiciales para la salud de los trabajadores. Además, el material no descompuesto puede aumentar las temperaturas y afectar los cultivos (Trinidad, 2002). Durante la primera etapa de descomposición, los ácidos pueden provocar reacciones que hacen que los metales pesados estén disponibles en el suelo, lo que permite que las plantas los absorban. Por lo tanto, es necesario que las materias orgánicas de origen vegetal o animal pasen por un proceso de descomposición o compostaje antes de ser utilizadas como fertilizante (Peña et al., 2006).
Con todo y ello, la materia orgánica tiene un papel importante en la fertilidad del suelo y en el crecimiento de las plantas. Sus aportes químicos y biológicos benefician la salud de las plantas, la actividad microbiana y la disponibilidad de nutrientes. Sin embargo, es necesario tener precaución en el uso de fertilizantes orgánicos sin un proceso de descomposición adecuado, ya que pueden tener efectos negativos en la salud y en los cultivos. Es importante seguir prácticas de manejo adecuadas para garantizar el uso seguro y efectivo de los fertilizantes orgánicos.
Abonos orgánicos
Los abonos más utilizados son aquellos que por su manipulación previa son enrriquecidos por materia orgánica, la lombricultura o lombricompostaje. Esta ofrece un gran potencial para el manejo de desechos orgánicos al alimentar a las lombrices con diversos fertilizantes animales, produciendo 1 kg (peso fresco) de lombrices por cada 2 kg (peso seco) de fertilizante. Las ventajas del uso de lombrices y la producción de humus son: utilizar residuos orgánicos, eliminar malos olores, reducir los microorganismos nocivos para el ser humano, y reproducirse rápidamente y ser de fácil manejo en viveros, lo que les permite alcanzar altas densidades de población en un corto periodo de tiempo (Valdez-Ibañez et al., 2019).
La especie Eisenia foetida es una alternativa para el tratamiento de residuos sólidos municipales y reconversión de la parte compostable, representando entre el 30% y el 85% del volumen de residuos (Salazar, 2003; Irizar, 2015). Las lombrices de tierra participan en varios procesos físicos, químicos y biológicos en el suelo (Lavelle y Spain, 2001), y se han establecido interacciones mutualistas con la microbiota para degradar la materia orgánica ingerida por los invertebrados (Daqui et al., 2007). Los microorganismos del suelo, especialmente las bacterias, producen enzimas que degradan compuestos complejos cuando son absorbidos por los gusanos en el tracto gastrointestinal (Lattud et al., 1998 y Villegas-Cornelio y Canepa, 2017).
La descomposición de materiales orgánicos se produce en dos etapas. En la fase activa (Lores et al., 2006), las lombrices procesan los materiales orgánicos, mientras que en la etapa de maduración (Domínguez, 2009), los microorganismos descomponen la materia orgánica previamente procesada por los nematodos. La calcificación de compuestos se produce principalmente a través de las actividades metabólicas de bacterias y hongos, y las heces de las lombrices contienen nutrientes y microorganismos diferentes al contenido orgánico inicialmente ingerido, lo que juega un papel importante en la descomposición (Domínguez, 2009 y Villegas-Cornelio y Canepa, 2017).
Se encontró en un estudio que, en la composición física, química y biológica de tres fertilizantes orgánicos, el humus de lombriz contenía la mayor cantidad de microorganismos que degradan materiales orgánicos en comparación con el bokashi y el compost (Villegas-Cornelio y Canepa, 2017). Los humus de lombriz son una fuente de fertilizante orgánico utilizado en la producción de cultivos, ya que mantienen y aumentan la fertilidad del suelo, mejoran su estructura, retienen de forma óptima el agua y el aire, reducen la contaminación ambiental y mejoran las condiciones del suelo y de las plantas que crecen en él (Pérez et al., 2008).
El vermicompostaje es un proceso ecotecnológico de bajo costo que permite la bio-oxidación, degradación y estabilización de residuos orgánicos por la acción conjunta de lombrices y microorganismos, del cual se obtiene la vermicomposta, un producto final estabilizado, homogéneo y de granulometría fina (Villegas-Cornelio y Canepa, 2017). Este proceso tecnológico eficiente puede convertir residuos orgánicos en productos de valor agregado para las prácticas de restauración ecológica y programas de fertilidad del suelo (Pérez, 2005).
En la producción de lombrices es importante mantener condiciones adecuadas de temperatura, humedad, pH, vitaminas, proteínas, carbohidratos y minerales para favorecer su desarrollo y reproducción. El pH recomendado para un sistema de compostaje debe estar en un rango de 6.5 a 8 (Flores-Pacheco et al., 2018).
En resumen, la lombricultura ofrece un gran potencial para el manejo de desechos orgánicos, ya que las lombrices pueden alimentarse de diversos fertilizantes animales y producir lombrices y humus de alta calidad. Las lombrices de tierra desempeñan un papel importante en la descomposición de materia orgánica en el suelo, interactuando con microorganismos para degradar los compuestos (Capistran et al., 2004). El humus de lombriz es un fertilizante orgánico utilizado en la producción de cultivos, debido a sus beneficios para la fertilidad del suelo y el crecimiento de las plantas. El vermicompostaje es un proceso eficiente para la transformación de residuos orgánicos en productos de valor agregado. Es importante mantener condiciones adecuadas para el desarrollo y reproducción de las lombrices, como la temperatura, humedad y pH.
El humus de lombriz es un producto orgánico que se ha estudiado ampliamente debido a sus características físicas y químicas. Según Pérez et al. (2008), se ha observado que el contenido de materia orgánica (mo) en el humus de lombriz es superior en comparación con otros productos orgánicos como el bocashi y la composta. En particular, el humus de lombriz elaborado con estiércol de caprino y ovino presenta el mayor porcentaje de mo (96%). Además, se ha encontrado que los contenidos promedio de mo, N, P, K, Ca y Mg son mayores en residuos animales en comparación con residuos vegetales (tabla 3).
Tabla 3. Caracterización físico-química de humuz de lombriz
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Parámetro |
Rango |
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pH |
6.8-7.2 |
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Humedad |
30-60% |
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mo |
30-70% |
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Relación C/N |
10 a 1 |
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Nitrógeno |
1.0-2.6% |
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Fósforo |
2.0-8.0% |
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Potasio |
1.0-2.5% |
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Calcio |
2.0-8.0% |
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Magnesio |
1.0-2.5% |
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Ácidos fúlvicos |
2.8-5.8% |
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Ácidos húmicos |
1.5-3.0% |
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Manganeso |
0.006% |
Por lo tanto, de acuerdo con este autor, se recomienda incorporar materiales de origen animal al elaborar enmiendas orgánicas para obtener un producto con mayor valor nutricional. Es importante destacar que las características físicas, químicas y biológicas del humus de lombriz pueden variar según las condiciones de manejo, el tipo de material utilizado en su preparación, las condiciones ambientales y los procesos de elaboración. Estos factores pueden influir en la calidad y eficacia del humus de lombriz como enmienda orgánica.
En cuanto a los efectos del humus de lombriz en las plantas, se ha observado que presenta varias ventajas. Según Parra et al. (2016), el humus de lombriz puede estimular la germinación de las semillas y promover el desarrollo radicular. También se ha encontrado que aumenta el vigor vegetativo de las plantas y las hace más resistentes al ataque de patógenos. Esto se debe a la presencia de propiedades hormonales estimulantes del desarrollo radicular y exudados de la lombriz en el humus de lombriz. Además, el humus de lombriz puede disminuir el estrés causado por el trasplante de las plantas.
En cuanto a las recomendaciones de aplicación del humus de lombriz, se sugiere aplicar 500 g/m2 en corona honda o en sistema de hoyo para hortalizas. Para el trasplante de árboles, se recomienda colocar 500 g en la base del hoyo o cepa, y 500 g alrededor del cuello del árbol. Además, se sugiere corregir el pH del suelo a un rango de 6.5-7.5 con cal dolomita y aplicar 2000 kg de humus de lombriz por hectárea para la recuperación de suelos.
Concluyendo, el humus de lombriz es un producto orgánico que se caracteriza por su alto contenido de materia orgánica y nutrientes. Su aplicación puede mejorar la germinación y el crecimiento de las plantas, aumentar su resistencia a patógenos y disminuir el estrés causado por el trasplante. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las características del humus de lombriz pueden variar según las condiciones de producción y que su aplicación debe realizarse de acuerdo con las recomendaciones específicas para cada cultivo.
Estiércol
El estiércol es una mezcla de cama de animales y desechos líquidos y sólidos, cuya fermentación comienza en el establo y luego finaliza en un montón de estiércol. Los fertilizantes más conocidos son para caballos, mulas, burros, cerdos, aves (pollos, patos, gansos, pavos, codornices), conejos y cobayas, cabras y chivos, ovejas, vacas y toros, llamas y búfalos, renos. También se incluyen excrementos de aves marinas y murciélagos. Estos fertilizantes se componen de sustancias de hidrocarburos, compuestos de nitrógeno o fosfato y microorganismos (Zamora, 2017).
Cuando se aplican al suelo labrado, los fertilizantes proporcionan materia orgánica, lo cual es importante, ya que el suelo debe contener al menos un 2% de materia orgánica para ser considerado adecuado para el crecimiento de las plantas. La materia orgánica en el estiércol es una fuente de nutrientes para las plantas, como nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio. Sin embargo, la calidad final de los abonos orgánicos depende de su lugar de producción, recogida, almacenamiento y humedad, así como de la actividad de los microorganismos presentes (Zamora, 2017).
Es importante tener en cuenta que la exposición a la luz solar o a lluvias intensas puede deteriorar la calidad del estiércol y no se recomienda. Además, no se puede garantizar que los fertilizantes provengan de animales criados con dietas saludables. Sin embargo, el estiércol de vaca es un ejemplo comúnmente utilizado como fertilizante orgánico (Zamora, 2017).
Con todo esso, el estiércol es una mezcla de cama de animales y desechos líquidos y sólidos que se utiliza como fertilizante orgánico. Contiene sustancias de hidrocarburos, compuestos de nitrógeno o fosfato y microorganismos. Cuando se aplica al suelo labrado, proporciona materia orgánica y nutrientes para las plantas. Sin embargo, la calidad del estiércol puede verse afectada por diversos factores y no se recomienda su exposición a la luz solar o a lluvias intensas. Aunque no se puede garantizar la calidad de los fertilizantes orgánicos, el estiércol de vaca es un ejemplo comúnmente utilizado.
El estiércol bovino
El estiércol es un fertilizante ampliamente utilizado en la agricultura debido a su alta capacidad de intercambio catiónico (cic). Sin embargo, cuando se descompone en el suelo, libera iones que pueden afectar la fertilidad natural y la calidad del suelo. Además, el estiércol contiene sales y sodio, cuyo contenido puede verse afectado. Estos factores pueden llevar a una disminución en la producción y productividad de los cultivos (Saldivar y Argüello, 2018).
Los fertilizantes, incluido el estiércol, se descomponen en el suelo debido a la actividad enzimática y los efectos del cambio climático, lo que permite que las plantas y los microorganismos los utilicen de manera óptima. Algunas de las estructuras orgánicas presentes en los fertilizantes son polímeros complejos como la celulosa, la hemicelulosa, el almidón, la quitina y la lignina. Estas estructuras se descomponen en monómeros e iones simples (Saldivar y Argüello, 2018).
Sin embargo, debido a la heterogeneidad del suelo, los productores deben tener cuidado al aplicar dosis de fertilizantes para evitar la contaminación directa y la degradación del suelo por el exceso de sales y lixiviación de compuestos nitrogenados como el nitrito NO2. Para conservar plenamente los nutrientes potenciales del estiércol, es importante almacenarlo en un lugar adecuado, como un “vertedero de fertilizantes”. Almacenar el estiércol al aire libre en una capa delgada cuando está fresco no lo protege de factores climáticos como la lluvia, la temperatura, la luz solar y la humedad (Saldivar y Argüello, 2018).
En el caso específico del estiércol de vaca, es uno de los estiércoles más utilizados debido a la gran cantidad de vacas criadas en establos, semiestablos y en libertad. Sin embargo, es importante tener en cuenta consideraciones importantes, como la cantidad de materia seca, estiércol húmedo, orina y nutrientes que se liberan diariamente a partir del estiércol de vaca. Estos insumos y productos representan el fertilizante real que queda de los animales durante el cálculo y la producción (Saldivar y Argüello, 2018).
El estiércol ha sido un fertilizante ampliamente utilizado en la agricultura debido a su alta capacidad de intercambio catiónico (cic). Sin embargo, su descomposición en el suelo puede afectar la fertilidad y la calidad del suelo. Es importante tener cuidado al aplicar dosis de estiércol para evitar la contaminación y la degradación del suelo. Además, es necesario almacenar el estiércol de manera adecuada para conservar sus nutrientes potenciales. En el caso del estiércol de vaca, es importante considerar la cantidad de materia seca, estiércol húmedo, orina y nutrientes que se liberan diariamente. Estas consideraciones son fundamentales para garantizar una agricultura sostenible y productiva.
Bocashi
El término bocashi proviene del japonés y significa “fermentación suave”. Se trata de un fertilizante orgánico que contiene una variedad de materias primas en cantidades adecuadas y está equilibrado nutricionalmente. El proceso de fermentación tiene una duración promedio de 45 a 60 días. Es importante tener en cuenta el clima en el que se lleva a cabo la producción de bocashi (fao, 2011). Este producto natural se elabora tradicionalmente utilizando revestimientos de tela, pero la introducción de plásticos ha mejorado su uso. Los plásticos son especialmente útiles para la producción de fertilizantes, residuos de cultivos y para mantener una buena aireación del suelo. Además, los plásticos permiten reproducir el proceso de fermentación en diversas condiciones climáticas. El contenido aproximado de nutrientes de 100 g de bocashi dado por Restrepo se da en la siguiente tabla:
Tabla 4. Composición nutrimental del bocashi
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Nutrientes |
Porcentaje / mg/l |
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Nitrógeno |
1.18 % |
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Fósforo |
0.70 % |
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Potasio |
0.50 % |
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Calcio |
2.05 % |
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Magnesio |
0.21 % |
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Hierro |
2 304 mg/l |
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Manganeso |
506 mg/l |
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Zinc |
61 mg/l |
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Cobre |
19 mg/l |
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Boro |
14 mg/l |
Composta
El compost es un fertilizante orgánico que se produce mediante la descomposición aeróbica o anaeróbica de residuos orgánicos por acción de microorganismos. Durante el proceso de compostaje, la materia orgánica se descompone y se estabiliza, lo que contribuye a la formación de compost (Santos, 2013). Sin embargo, se pierde una cantidad considerable de nitrógeno y su disponibilidad en el compost resultante (Morales-Vera et al., 2023).
El compostaje es una forma sencilla, rápida y efectiva de convertir los residuos de cocina, residuos urbanos y residuos de origen animal y vegetal en compost, que puede ser utilizado como fuente de fertilidad para el suelo y, por lo tanto, para las plantas (Morales-Vera et al., 2023). El compost aporta nutrientes esenciales, mejora la estructura del suelo, aumenta la retención de agua y promueve la actividad microbiana beneficiosa en el suelo (Morales-Vera et al., 2023).
Biofertilizante
El término biofertilizante se compone de dos palabras: biológico y fertilizante. Los biofertilizantes contienen microorganismos que mejoran el estado nutricional del suelo y por ende de las plantas, pero el estiércol, los residuos de cultivos, el compost y el vermicompost también descomponen y promueven la nutrición, pero estos no se consideran biofertilizantes (Lopes et al., 2017). Los biofertilizantes se han convertido en el foco de investigación desde la década de 1990 para resolver los problemas ambientales causados por el uso irrazonable de fertilizantes químicos (Intagri, 2019).
El uso de esta tecnología reduce el consumo de energía para la producción de fertilizantes químicos, reduce la degradación de los agroecosistemas y la pérdida de nutrientes, mantiene la capacidad productiva de los sistemas agrícolas, protege la biodiversidad y puede contribuir a un medio ambiente más saludable (Lopes et al., 2017). Los biofertilizantes microbianos incluyen inoculantes bacterianos como bacterias diazotróficas fijadoras de nitrógeno y bacterias solubilizadoras de fosfato. Lo mismo ocurre con los hongos llamados micorrizas, que viven en simbiosis con las raíces de las plantas.
Los fertilizantes orgánicos están formulados con microorganismos beneficiosos (hongos, bacterias y algas) que aumentan la disponibilidad de nutrientes para las plantas. Estos ofrecen beneficios tales como costos de producción reducidos, protección ambiental y aumento de la fertilidad del suelo y la biodiversidad. Se pueden clasificar en cuatro grupos: fijadores de nitrógeno, solubilizadores de fósforo, captadores de fósforo y promotores del crecimiento vegetal (Lopes et al., 2017).
- Fijadores de nitrógeno: Rhizobium, Azotobacter y Azospirillum.
- Solubilizadores de fósforo: Pseudomonas putida, Bacillus subtilis, Penicillium bilaji, Aspergillus niger, Mycobacterium, Thiobacillus y Micrococcus.
- Captadores de fósforo. Las micorrizas son captadoras de fósforo como Acaulospora, Entrophospora, Gigaspora, Glomus, Sclerocystis y Scutellospora.
- Promotores de crecimiento vegetal: Gibberella (Fusarium moniliforme) libera giberelinas; Anabaena y Nostoc liberan ácido indolacético; Diplodia macrospora libera auxinas; Phomosis libera auxinas y Trichoderma produce giberelinas.
Heces y orina humanas en la agricultura
Los ciclos naturales permiten el cambio y la persistencia de los elementos que lo componen. Todo en un ecosistema es un recurso. Lo que es desperdicio para una criatura se convierte en recurso para otra. Ver los recursos como residuos a eliminar provoca graves desequilibrios ambientales y contaminación por la acumulación de nutrientes y materia orgánica en lugares inadecuados, como el suelo y el agua.
Las prácticas tradicionales para mantener la fertilidad del suelo incluyen el uso de desechos animales como fertilizante para la producción agrícola. Esto se debe a que los desechos animales proporcionan materia orgánica y nutrientes al suelo y a los cultivos, manteniendo y mejorando así la riqueza y fertilidad del suelo. Se utiliza estiércol de vaca, caballo, cabra y gallina y guano. Los fertilizantes y los desechos animales aportan muchos beneficios al agroecosistema si sabemos cómo aplicarlos y utilizarlos.
Los desechos humanos gestionados adecuadamente pueden proporcionar nutrientes a los microorganismos y plantas del suelo. Las heces humanas son una rica fuente de nutrientes y materia orgánica para el suelo y las plantas. La incorporación al suelo ayuda a mejorar la estructura y el pH del suelo, favorece los microorganismos beneficiosos y libera nutrientes en formas químicas que pueden ser absorbidos por las plantas (Schönning, 2004). Por lo tanto, las heces humanas pueden ser utilizadas como fertilizante en la agricultura.
Sin embargo, es importante tener en cuenta que la eliminación de desechos humanos debe hacerse con cuidado y bajo estrecha supervisión, ya que su uso en la agricultura puede causar graves problemas de salud. Las heces humanas pueden contener patógenos, protozoos, helmintos y virus que se transmiten a través de las heces. Algunos ejemplos de patógenos transmitidos por las heces son Salmonella, Vibrio cholerae, Giardia, Ascaris, rotavirus y hepatitis “A”.
Para utilizar las heces humanas como fertilizante de manera segura, es necesario aplicar métodos y barreras adecuadas para prevenir la propagación de enfermedades (Schönning, 2004). Esto puede incluir tratamientos de desinfección, como el compostaje o la digestión anaeróbica, que pueden eliminar o reducir la presencia de patógenos en las heces.
Entonces, los desechos humanos pueden ser una fuente valiosa de nutrientes y materia orgánica para el suelo y las plantas. Sin embargo, su uso en la agricultura debe ser gestionado adecuadamente para evitar problemas de salud. Con los métodos y barreras adecuadas, las heces humanas pueden ser utilizadas como fertilizante de manera segura, mejorando la fertilidad del suelo y contribuyendo a la sostenibilidad del sistema agrícola.
Según los lineamientos de la Organización Mundial de la Salud (oms) para el uso seguro de los desechos humanos, la eliminación fecal se puede realizar de la siguiente manera (who, 2003; Flórez, 2009):
- Compostaje a temperatura > 50 °C durante una semana.
- Incineración total (< 10% carbono en cenizas).
- Tratamiento con altos contenidos de urea.
- Cuando no es posible la higienización total, se recomienda la disminución de los riesgos sanitarios a través del almacenamiento.
- Cuando la temperatura ambiente oscila entre 2 y 20 °C, almacenar de 18-24 meses.
- Si la temperatura ambiente va de 20 a 35 °C, almacenar un tiempo mayor a un año.
- Tratamiento alcalino: si el pH alrededor de las heces tiene un pH>9, almacenar durante un tiempo superior a los 6 meses.
- Siempre usar protección personal: guantes, tapabocas y ropa de trabajo.
- Observar un comportamiento higiénico cuando se manejen las heces como lavarse bien las manos, la cara o bañarse.
- Mantener en buenas condiciones el área donde se encuentran las heces limpias.
- El equipo usado para las heces no saneadas no debe usarse para el producto tratado (saneado) y debe ser lavado inmediatamente después de su uso.
- En caso de aplicar un tratamiento que garantiza la higienización total, pueden aplicarse de la misma manera que una composta; esto es, sin riesgos para la salud.
- Nunca dejar las heces expuestas después de su aplicación para evitar que el viento y el agua las arrastren.
- Las heces pueden manejarse en fresco siempre y cuando las condiciones del terreno lo permitan (que el nivel de agua subterránea no se encuentre cerca de la superficie o se deslave el terreno).
- En reforestaciones se recomienda hacer cepas y colocar las heces hasta abajo, cubriendo con 30 cm de tierra, y encima, efectuar la plantación. Así las raíces podrán alcanzar las heces descompuestas.
- No se recomienda usar heces en cultivos de raíz o vegetales que se consuman crudos a excepción de los árboles frutales.
- Observar un tiempo de reposo de un mes entre la incorporación y la cosecha.
La orina también es un excelente fertilizante. Contiene tres nutrientes principales: nitrógeno (NO-), fósforo (PO=) y potasio (K+), que las plantas utilizan en formas químicas que pueden absorber. También contiene pequeñas cantidades de micronutrientes y oligoelementos (S++, Mg++, Mn+, Fe++, Ca+, Na+, Zn++, Br+, I+). Durante el proceso de almacenamiento, la orina alimenta a los microorganismos beneficiosos que se desarrollan en su interior, cambiando el pH de ácido a alcalino (de 5-6 a 8-9). Una vez en el suelo, la orina sirve para nutrir plantas y organismos y convertir el nitrógeno amoniacal en nitratos. Las plantas absorben rápidamente el nitrógeno contenido en la orina, por lo que se recomienda utilizarlo cuando se requiera una rápida respuesta de las plantas. Para ello, puede realizar un seguimiento de los momentos en los que se recomienda el uso de fertilizantes químicos para la alimentación (Richert et al., 2010).
Desde el punto de vista de la salud, la orina de una persona sana es estéril en la vejiga. Pocos patógenos se transmiten a través de la orina, y todos, excepto el esquistosoma, se consideran leves. Por tanto, el mayor riesgo de utilizar orina es la contaminación fecal. El tratamiento urinario se realiza durante todo el periodo de descanso. Se recomienda guardarlo en un recipiente de plástico cerrado, ya que es corrosivo para los metales. La vida útil y el cambio natural del pH durante el almacenamiento (pH 5,5 a pH 9,0) garantizan la higiene. El factor decisivo es la temperatura del lugar. Se puede almacenar durante 6 meses a temperatura ambiente inferior a 4 °C y durante 1 mes a 20 °C.
Biosólidos
Los biosólidos son desechos orgánicos ricos en nutrientes resultantes de los procesos biológicos de digestión aeróbica y anaeróbica provenientes del tratamiento de aguas residuales o aguas residuales estabilizadas y cumplen con estrictos estándares de calidad para su aplicación al suelo. México opera 938 plantas de tratamiento de aguas residuales, tratando 50 810 m3 seg-1 de aguas residuales. Se estima que el esfuerzo producirá 1 483 649 toneladas de biosólidos frescos por año y un equivalente de 296 730 toneladas en base seca (Flores et al., 2014).
El uso agrícola de biosólidos es una práctica establecida y aceptada en los Estados Unidos y en la mayor parte del mundo. Por ejemplo, sólo el Estado de California consume el 52% (390 000 toneladas métricas por año en base seca) de los biosólidos producidos en tierras agrícolas, mientras que Arizona consume el 86% (56 000 toneladas métricas por año) de los biosólidos producidos allí. En la Comunidad Económica Europea, más de un tercio de los biosólidos producidos en la agricultura se reciclan, basándose en cubrir las necesidades de nitrógeno de los cultivos y evitar el uso excesivo de metales pesados no esenciales, lo que ha demostrado ser un medio eficaz de reutilización de productos residuales (Llamas, 2004).
El uso de lodos residuales en la agricultura es una forma de reciclar los nitrógenos en sólidos biológicos de manera inteligente, reduciendo así el uso de fertilizantes químicos comerciales. Flores et al. (2014) señala que cuando los biosólidos se aplican superficialmente mejoran las características físicas y químicas de los suelos, y satisfacen parcialmente los requerimientos de fertilización. Sin embargo, es importante tener en cuenta que los lodos residuales pueden contener compuestos potencialmente indeseables, por lo que deben evaluarse periódicamente. Sólo aquellos biosólidos que cumplan con estándares de calidad estrictos para contaminantes, patógenos y atracción de vectores podrán ser aplicados al suelo con propósitos útiles. Los biosólidos que no cumplan con los requisitos de calidad deben ser dispuestos en rellenos sanitarios o incinerarse (Mora, 1994).
En Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (usepa) publicó, en 1993, normas para el uso benéfico de biosólidos producidos por las plantas tratadoras de aguas residuales municipales, siempre que se realicen adiciones en cantidades agronómicas para un cultivo específico. Esto se define como la cantidad de biosólidos aplicados al suelo que suministre la cantidad de nitrógeno requerido por el cultivo durante un periodo de crecimiento definido, y que minimice la cantidad de nitrógeno que se filtre hacia los acuíferos (Mora, 1994).
La mineralización del nitrógeno orgánico de los biosólidos es un proceso en el cual los microorganismos del suelo convierten el nitrógeno orgánico en formas cosechables, como el amonio y el nitrato. Los biosólidos recién fermentados suelen contener más nitrógeno mineralizable que los biosólidos producidos mediante procesos de estabilización más intensivos, como el compostaje o los estanques de almacenamiento. La mineralización del nitrógeno orgánico está influenciada por la temperatura y la humedad del suelo, y ocurre más rápidamente en suelos cálidos y húmedos. Por lo general, más de la mitad del nitrógeno mineralizado en el primer año ocurre dentro de las primeras seis semanas después de la aplicación de los biosólidos (Mira, 1994).
Es importante tener en cuenta tanto las necesidades de nitrógeno del cultivo como el contenido de nitrógeno de los biosólidos para una aplicación correcta. La relación de los biosólidos, el nitrógeno orgánico y el contenido total de nitrógeno de los biosólidos son métricas útiles para determinar la cantidad adecuada de nitrógeno a aplicar. La aplicación excesiva de nitrógeno de los biosólidos puede resultar en filtración hacia los acuíferos, lo cual debe evitarse (Mora, 1994).
Se puede decir que el uso de biosólidos en la agricultura puede ser beneficioso para mejorar las características del suelo y reducir el uso de fertilizantes químicos comerciales. Sin embargo, es necesario evaluar periódicamente los biosólidos para garantizar que cumplan con estándares de calidad estrictos. La mineralización del nitrógeno orgánico de los biosólidos es un proceso importante a tener en cuenta, y se deben considerar las necesidades de nitrógeno del cultivo y el contenido de nitrógeno de los biosólidos para una aplicación adecuada. Además, se debe evitar la aplicación excesiva de nitrógeno de los biosólidos para prevenir la filtración hacia los acuíferos.