Respuesta del cultivo de trigo al agregado de estiércol como medida de utilización de residuos de feedlot

Introducción

La producción confinada de ganado vacuno (feedlots) tiene por objeto lograr una alta producción de carne con un rápido retorno de capital, procurando maximizar la eficiencia en el uso de los recursos productivos. Sin embargo, dicha actividad se encuentra generando grandes volúmenes de residuos biológicos sólidos y líquidos que impactan el ambiente en el que se encuentran (García, 2009; EPA, 2000).

El estiércol sólido generado por los feedlots posee una alta concentración de nutrientes (N, P y K), sales minerales, materia orgánica, patógenos, y otros contaminantes. Cuando el mismo se acumula sobre la superficie del suelo, sus componentes pueden ser movilizados por la dinámica hídrica y alcanzar las fuentes de agua superficiales o subsuperficiales, degradando la calidad de las mismas (EPA, 2000, García et al., 2001).

Por los motivos mencionados, es necesario remover periódicamente una porción de la capa de estiércol de los corrales para disminuir los efectos que su acumulación produce. Pero la remoción de tales volúmenes de residuos sólidos y la ubicación de los mismos generan complicaciones de manejo para el productor.

Para disminuir el impacto que genera dicha actividad y asignarle una adecuada ubicación al estiércol removido de los corrales dentro del establecimiento, las normas establecidas por USEPA (EPA, 2000) sugieren la utilización del mismo en la fertilización de cultivos agrícolas extensivos como una de las medidas de manejo. El uso de los residuos sólidos como enmienda orgánica puede aportar los elementos nutritivos necesarios para el crecimiento y desarrollo de las plantas debido a su elevada carga de nutrientes, favoreciendo la disminución de los gastos en fertilizantes (EPA, 2000), como así también puede mantener y mejorar las propiedades del sistema edáfico a través de su gran aporte de materia orgánica (Shirani et al., 2002).

La dosis a aplicar de estiércol depende de varios factores: composición del estiércol, disponibilidad de nutrientes, características físicas y químicas del suelo, tipo de cultivo, rendimiento esperado, tipo de suelo, características climáticas, drenaje del suelo, profundidad de la capa freática, etc. Eligiendo la dosis adecuada de acuerdo a las características antes mencionadas, aun así la aplicación reiterada y/o excesiva de dosis de estiércol puede producir efectos adversos en el sistema, como: cambios en las propiedades físicas y químicas del suelo, menores rendimientos de los cultivos, mayores costos de aplicación y mayor contaminación de las fuentes de agua superficial y subsuperficial debido a que los cultivos no logran captar todos los nutrientes incorporados (Sweeten, 1998).

A nivel internacional se han establecido normas para la instalación y funcionamiento de los establecimientos de engorde intensivo y para el manejo y tratamiento de los residuos sólidos y líquidos provenientes de ellos (EPA, 2000), pero Argentina aún no cuenta con un marco normativo específico que regule dicha actividad. Aunque las normas internacionales proponen qué procedimientos son lo más acertados, las medidas de manejo deben adecuarse a las condiciones ambientales y culturales de nuestros sistemas. Para ello deben considerarse multiplicidad de factores, lo cual determina la necesidad de realizar estudios de casos locales, a través de los cuales poder comprender comportamientos que permitan predecir la evolución de los sistemas frente a estas prácticas, y anteponerse a los efectos negativos de las mismas.

Este trabajo constituye la primera etapa de un proyecto que tiene en cuenta el agregado sucesivo de estiércol en la producción agrícola extensiva.

Dentro de este marco, el objetivo general de esta investigación fue comparar el rendimiento y la eficiencia de uso del nitrógeno, para diferentes dosis de estiércol, utilizándolo como fertilizante en la producción de trigo.

Área de Estudio

El estudio se realizó en un establecimiento localizado en la pampa húmeda. El establecimiento cuenta con 34 corrales de engorde, con una carga media de 150-180 animales por corral. El establecimiento posee superficie agrícola destinada a la producción de silo de planta entera de maíz, trigo y soja para autoconsumo. El suelo agrícola sobre el cual se realizó el experimento fue clasificado como Hapludol éntico y pertenece a la serie San Gregorio, Hoja 3563-6 Villa Cañás (INTA, 1980).

La región se caracteriza por un clima templado subhúmedo con un valor de precipitación media anual de 1012 mm y una temperatura media anual de 16,3ºC.

Toma y análisis de muestras

Se realizó un muestreo (18/05/2010) del suelo agrícola previo a la aplicación de estiércol mediante 8 calicatas (distribuidas en una grilla, teniendo en cuenta la pendiente) de hasta 1,2 m de profundidad, con barreno hidráulico de acero inoxidable de 2,5 cm de diámetro. En cada calicata se analizó morfológicamente el perfil, para conjuntamente con los datos analíticos poder clasificar el suelo basándose en los procedimientos recomendados por USDA (1999). Se tomó 1 muestra compuesta conformada por 10 submuestras simples de cada horizonte, a las que se le efectuaron las determinaciones analíticas. Asimismo, se extrajeron muestras sin disturbar para medir densidad aparente.

Se recolectaron al azar 3 muestras compuestas de la pila de estiércol, formada por la remoción de éste de los corrales de engorde. La pila contaba con 3 meses de acumulación. Cada muestra compuesta se conformó por 20 submuestras simples de estiércol en estado sólido.

Todas las muestras se acondicionaron y llevaron al laboratorio, se secaron al aire, molieron y tamizaron con malla de 2mm de diámetro, y se les realizaron distintos análisis.

Sobre las muestras disturbadas de suelo se determinaron (Klute & Dirksen, 1986 y Page, 1982): N-NO3- y N-NH4+ (KCl 2M), MO% (por ignición), pH, CE, NKj, P lábil (Bray Kurtz 1), CIC, Ca2+, Mg2+, Na+ y K+ (NH4Ac 1M pH 7). Se realizó un análisis textural del suelo para su correcta clasificación y sobre las muestras sin disturbar se medió densidad aparente (Dap) y humedad gravimétrica (θg). A partir de estas variables se calculó la humedad volumétrica (θv).

Las muestras de estiércol se caracterizaron a partir de las determinaciones cuantitativas de: MO%, Nkj, N-NH4+, N-N03-, P Bray (para ser comparable con el suelo), pH, CE y contenido de humedad (%) y materia seca (MS%).

Se realizó un análisis teórico para inferir las dosis a aplicar, considerando los siguientes criterios:

- Requerimientos del cultivo y oferta del estiércol (N y P);
- Posibles efectos fitotóxicos del estiércol sobre la germinación de las semillas;
- Efectos sobre las propiedades del suelo a corto plazo: pH, CE, agregado de nutrientes;
- Factibilidad práctica.

Una vez analizado los criterios y habiendo contrastado los resultados con los encontrados en bibliografía, se eligieron 2 dosis para desarrollar el ensayo a campo.

Diseño del experimento

La planificación del ensayo a campo se hizo de acuerdo a las prácticas de manejo que sigue el productor, intentando incorporar a las mismas el uso del estiércol. Bajo este marco, se mantuvo el siguiente esquema de trabajo:

1. Incorporación (19/05/10) y mineralización leve del estiércol al suelo.
2. Cultivo de trigo (Triticum aestivum L.) en secano.

Se realizaron 2 tratamientos donde se aplicaron en cada uno distintas dosis de estiércol en base húmeda, y dos testigos:

a) Tratamiento 1: 30tn E/ha (E1);
b) Tratamiento 2: 50tn E/ha (E2);
c) Control 1: Suelo agrícola con fertilización mineral convencional (FC);
d) Control 2: Suelo agrícola sin fertilización mineral convencional (C).

Ambos controles pertenecen al mismo suelo de los tratamientos 1 y 2, el cual se encuentra hace más de 10 años bajo siembra directa (SD), y sobre el que se realizó maíz en la campaña anterior.

El diseño del ensayo fue completamente aleatorizado, con tres repeticiones por tratamiento.

El ensayo se realizó en parcelas rectangulares de 1300 m2 provistas por el establecimiento, ubicadas paralelamente con un metro de separación en 2,2 ha., y se utilizó la maquinaria, mano de obra e instalaciones del mismo. El manejo del cultivo se llevó a cabo según el esquema productivo que se venía realizando en cuanto a: tipo y dosis de semillas a sembrar (Baguette 11 - 133kg/ha), dosis y calendario de aplicación de agroquímicos para el control de malezas, plagas y enfermedades, fecha de siembra (28/05/10), secuencia y momento de realización de labranzas, fecha de cosecha (09/12/10). En cuanto a los fertilizantes para el Control 1, se utilizaron las mismas fuentes nitrogenadas y fosforadas que se venían empleando (440kg de fertilizante mineral: 190kg urea + 80kg (NH4)2SO4 + 170kg PMA); la aplicación de fertilizantes se realizó a la siembra.

El estiércol fue aplicado e incorporado al suelo con un disco, dentro de las 24hs post aplicación (Eghball & Power, 1994; Wortmann & Shapiro, 2008; Indraratne et al., 2009).

El cultivo se monitoreó a lo largo de todo el ciclo, y se cuantificaron las variables que caracterizan el rendimiento a cosecha. A partir de este último se calculó la eficiencia de uso de N teniendo en cuenta la dosis de N aplicada en cada tratamiento.

Del suelo se recolectaron muestras en post-cosecha, y se les determinó pH y CE para evaluar los efectos de cada tratamiento en el mismo.

En la cuantificación de las variables se aplicó estadística descriptiva (media, desvío estándar y %CV). Para establecer el efecto de cada tratamiento sobre el rendimiento, la eficiencia de uso de N, el pH y la CE, se aplicó el modelo de ANOVA bajo los supuestos de normalidad y homogeneidad de varianza, y para ello se utilizó el software Infostat. La comparación de medias se realizó con el test de Tukey (?= 0,05).

Resultados y discusión

El cuadro 1 muestra los resultados de los análisis físicos, químicos y biológicos realizados al suelo y al estiércol.
Tanto la MO como el pH, la CE y la Dap se mostraron característicos de suelos laboreados bajo SD en forma ininterrumpida.

Se observó que el suelo estaba muy bien provisto de MO, probablemente debido a la reiterada acumulación de rastrojos en superficie.

El pH superficial cercano a la acidez se podría deber mayormente a la liberación de protones por la nitrificación e hidrólisis del NH4+, componentes de los fertilizantes (Edmeades, 2002).

Según los valores de CE registrados en el perfil estudiado, no se observó una acumulación de sales solubles en la solución del suelo (<< 4 dS.m-1). Claro ejemplo de ello

Respuesta del cultivo de trigo al agregado de estiércol como medida de utilización de residuos de feedlot - Image 1

es el sodio, ausente en todo el perfil, pues los fertilizantes minerales frecuentemente utilizados no poseen Na+ en su composición, y lo que pudo haber tenido la matriz del suelo pudo haberse lixiviado y/o utilizado por los sucesivos cultivos.

El suelo presentó bajos valores de densidad aparente, semejantes al valor representativo para los suelos de la región 1,2 g.cm-3 (INTA, 1980) y la CIC se corresponde con las características texturales propias del suelo y del contenido de MO. El análisis textural determinó que el suelo es franco arenoso en todo el perfil. El valor de N orgánico de los primeros 20cm del suelo fue de 0,11% y en los siguientes 40cm, 0,06%. Por lo que la relación C/N en el primer estrato mencionado fue de
22,5 y en el segundo, de 31,6. Estos valores pueden deberse a que el momento de muestreo de suelo se produjo durante el barbecho limpio y luego del verano, donde posiblemente la mayor parte del N orgánico fue mineralizado. Además, el suelo posee un importante contenido de MO debido a los continuos años de agricultura, lo que eleva la relación por encima de valores normales.

En el estiércol, el contenido porcentual de N orgánico fue de 0,69%, lo que dio una relación C/N de 11,6, la cual permitiría el buen crecimiento de los cultivos, pues evita la posible competencia por el N disponible entre éstos y los microorganismos del suelo (Atallah,

Respuesta del cultivo de trigo al agregado de estiércol como medida de utilización de residuos de feedlot - Image 2

del contenido de MO. El análisis textural determinó que el suelo es franco arenoso en todo el perfil. El valor de N orgánico de los primeros 20cm del suelo fue de 0,11% y en los siguientes 40cm, 0,06%. Por lo que la relación C/N en el primer estrato mencionado fue de et al., 1995; Azeez & Van Averbeke, 2010).

Esta baja relación C/N podría indicar que buena parte del N orgánico del estiércol podría haberse mineralizado y estabilizado durante el tiempo en que fue apilado, permitiendo disponer de mayor concentración de N inorgánico para ser utilizado por el cultivo (Thomsen & Kjellerup, 1997). Esto puede verse reflejado en la concentración de amonio que supera los 1600 ppm de N-NH4+, de la cual una parte proviene de la descomposición o hidrólisis de la urea y la otra, del proceso de amonificación del residuo orgánico (pila de estiércol). Por otra parte, el bajo contenido de N-NO3- se puede deber al contenido de humedad de la pila (31%) y a las bajas condiciones de aireación en el interior de la misma (Bolton et al., 2004). Los valores de MO, pH, CE, P, relación C/N del estiércol fueron semejantes a los mencionados por Eghball & Power (1994) y Atallah et al. (1995).

En el cuadro 2 se presenta el rendimiento a cosecha de cada tratamiento, calculado a partir de sus distintos componentes. Como resultado del ANOVA, los rendimientos obtenidos a partir de las distintas dosis de estiércol no difirieron significativamente entre sí, aunque se observó un aumento de casi 10 qq/ha en el E2 con respecto E1. Esto puede deberse al incremento de 111 kg/ha de N aplicado en E2. Tampoco se hallaron significativas diferencias entre los rendimientos obtenidos en E1 y E2 con respecto a FC. Estos mismos resultados fueron reportados por Edmeades en 2002, indicando que si la aplicación de estiércol provee al cultivo la misma cantidad de nutrientes que los fertilizantes, claramente va a generar rendimientos similares. Sólo se encontraron diferencias significativas (p=0,0132) entre el tratamiento E2 y el C, posiblemente debido a la gran diferencia en la concentración de N aplicada entre uno y otro, que superaron la variación espacial, y que no se establece en los demás tratamientos. Diferencias semejantes en rinde entre la aplicación de estiércol y el control en secano también fueron halladas por Indraratne et al. (2009), considerando que el régimen pluvial para el cultivo fue el adecuado.

Si bien no se encontraron diferencias significativas, el análisis de los valores medios marca una tendencia. Así, el promedio de los rendimientos debidos a E1 fue 14% y 29% superior a los testigos con y sin fertilización mineral respectivamente. En cuanto a E2, dicho promedio, en comparación a los mismos testigos, fue mayor en un 32% y un 50% respectivamente. Estos resultados indican que el agregado de estiércol propende al aumento en el rendimiento respecto a la fertilización convencional, posiblemente debido al agregado de N con cada una de las dosis. En efecto, el promedio de los rendimientos debidos al estiércol fue de 71qq/ha, 1,4 y 1,2 veces superior en relación al testigo sin fertilizante y con fertilizante respectivamente.

Un dato interesante aportado por bibliografía (Azeez & Van Averbeke, 2010) es que aproximadamente a los 55 días de aplicar e incorporar el estiércol al suelo se produce una mineralización neta del N orgánico, lo que en nuestro caso coincidiría con el inicio de macollaje en trigo. Esta etapa requiere adecuada disponibilidad de N para lograr buenos rendimientos a cosecha, considerando los demás factores productivos en niveles óptimos. Además, en esta etapa se inicia la fase reproductiva del cultivo, donde se comienzan a diferenciar las estructuras florales que van a determinar el número de sitios potenciales donde podrían haber granos (Satorre et al., 2004).

Respecto a la eficiencia de uso del nitrógeno por parte del cultivo, mediante un ANOVA, se encontró que el logaritmo de dicha variable para E2 no difirió significativamente de E1 (hallándose una disminución en la dosis más alta), pero sí de los dos testigos (p<0,0001). En cambio, E1 no difirió significativamente de FC pero sí del testigo sin fertilizar. Esto brinda un dato de interés, pues se obtienen rendimientos que no difieren significativamente entre si entre FC y la aplicación de E1, con semejantes eficiencias en el uso del N. Por lo que podría establecerse la dosis 1 como la dosis más apropiada si tenernos en cuenta la eficiencia en el uso del nitrógeno, ya que a dosis mayores quedarían nutrientes (N, P, K) en exceso en el suelo que podrían afectar el ambiente y los cultivos.

El cuadro 3 presenta algunos de los efectos post-cosecha que esta clase de aplicaciones produjeron en el suelo.

Respuesta del cultivo de trigo al agregado de estiércol como medida de utilización de residuos de feedlot - Image 3

Como resultado del ANOVA, se encontró que el pH del horizonte superficial de las parcelas presentó diferencias significativas entre tratamientos (p=0,0299). Específicamente, dicha diferencia se halló entre FC y E2, debido a que los FC aplicados al suelo son de reacción ácida, lo cual disminuye puntualmente el pH del mismo. En cambio, entre E1 y E2 no se hallaron tales diferencias, lo que puede deberse al efecto buffer que genera el estiércol en el suelo, debido a los ácidos orgánicos con grupos carboxílicos e hidroxifenólicos, al CaCO3 (Bolton et al., 2004) y al amoníaco (Kirchmann, 1985). Los ácidos grasos liberan H+ en tanto que el amoníaco, proveniente de la mineralización del N-orgánico, o el carbonato ingerido en la dieta de los animales, actúan como bases de Brönsted aceptando H+ y formando NH4+ y/o HCO3- .

En cuanto a la CE se evidenció un aumento significativo (p<0,0001) a medida que se incrementaba la dosis de estiércol, encontrándose aumentos de 1,6 y 2,3 veces superiores en E1 y E2 (respectivamente) con respecto a C (testigo sin fertilizar).

Este incremento en la CE respecto a la tasa de aplicación de estiércol también fue encontrado por Indraratne et al. (2009) y Hao & Chang (2003). El exceso de sales es un factor de riesgo potencial para el ambiente, debido a que mediante lixiviación podrían llegar a las napas K+, Cl-, Mg2+, Na+, P, NO3- provenientes del estiércol (Hao & Chang, 2003), y para el cultivo, porque afectan las etapas iniciales del mismo y su rendimiento. Esta situación genera una alerta temprana a la salinidad frente a agregados sucesivos de estiércol, que debe ser monitoreada.

La ausencia general de diferencias significativas entre los tratamientos con estiércol podría estar relacionada con las condiciones iniciales del sistema, el diseño y la ejecución en que se llevó a cabo el ensayo. Es necesario continuar los ensayos en el tiempo bajo una rotación agrícola, para observar la dinámica de nutrientes en el suelo y las respuestas de los cultivos.

Conclusiones

Como conclusión de este trabajo se puede afirmar que el uso de estiércol como enmienda permite asignar un destino final a los residuos con un fin productivo, permitiendo obtener un rendimiento similar a la fertilización convencional, con una eficiencia de uso de N semejante.