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Seminario upv ehu julio de 2017 completa

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Compostaje como método de obtención de abonos orgánicos y biolçogicos

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Seminario upv ehu julio de 2017 completa

  1. 1. 1 Universidad del País Vasco (UPV­EHU) Julio de 2017 Compostaje como método  de obtención de abonos  orgánicos y biológicos. Dr. Germán Tortosa  Dept. Microbiología del Suelo  y Sistemas Simbióticos Estación Experimental del Zaidín  (EEZ­CSIC). http://www.compostandociencia.com  Email: german.tortosa@eez.csic.es compostandociencia@gmail.com
  2. 2. 2 Índice 1) Un poco de contexto… 2) Líneas de investigación  3) Introducción: – Importancia de la MO – ¿Qué es el compostaje? – Orujo de oliva de dos fases “alperujo“ 4) Compostaje de “alperujo“ 5) Líneas futuras
  3. 3. 3 Índice 1) Un poco de contexto… ● 2) Líneas de investigación  3) Introducción: – Importancia de la MO – ¿Qué es el compostaje? – 4) 
  4. 4. 4 Mi investigación ­ La meta fundamental de mi investigación es desarrollar una agricultura respetuosa con el medio ambiente sin afectar al  rendimiento de la misma. ­ El objetivo es diseñar productos fertilizantes que mejoren la calidad de los suelos agrícolas, el rendimiento de los  cultivos y que no tengan un coste medioambiental ni económico añadido. Interacción de los fertilizantes (inorgánicos, orgánicos y biológicos) con el ecosistema suelo­planta­microorganismo,  analizando los ciclos biogeoquímicos de dos de los principales elementos necesarios para la vida: en carbono y el  nitrógeno (Enfoques químicos, bioquímicos y microbiológicos, y en los últimos tiempos de biología molecular). ● Dos líneas de trabajo complementarias: ● 1) Estudio del impacto ambiental producido por la agricultura.  – Contaminación por Nitratos en Doñana (Tortosa et al., 2011) – Emisión de óxido nitroso (N2O) por leguminosas (Tortosa et al., 2015) ● 2) Elaboración de abonos orgánicos y biológicos que sirvan como alternativa a los productos de síntesis.  – Compostaje como método para obtener abonos orgánicos (Tortosa et al. 2012, 2014) – Microbiología del compostaje (Tortosa et al., 2017) – Fijación biológica de nitrógeno y microorganismos del suelo con capacidad para promover el crecimiento vegetal  (PGPBs)
  5. 5. 5 Introducción
  6. 6. ● La materia orgánica (MO) en el suelo ● Factor limitante de la fertilidad ● Mejora propiedades físicas: – Estabilidad estructural (acción cementante) – Mejora la porosidad – Control de la temperatura y radiación ● Mejora propiedades químicas: – Capacidad de cambio iónico – Capacidad tamponante – Procesos redox ● Mejora propiedades biológicas: – Biodiversidad – Materia orgánica
  7. 7. 7 Microorganismos son materia orgánica ● Parte biológicamente activa de la MO ● Microorganismos promotores del crecimiento vegetal (PGPR): – Fijación de nitrógeno – Solubilización de P – Siderórofos – Etc.
  8. 8. 8 Fuentes de MO para agricultura ● Suelos (restos vegetales o animales) ● Carbones ● Turbas y Leonarditas ● Ácidos húmicos ● Estiércoles ● Residuos orgánicos ● Compost ● Vermicompost ● Biochar ● ...
  9. 9. COMPOSTAJECOMPOSTAJE como método paracomo método para obtener abonosobtener abonos y enmiendasy enmiendas orgánicasorgánicas Compostaje
  10. 10. “La adaptación, en condiciones controladas, del proceso natural de descomposición de la materia orgánica “ - Sencillo y tecnológicamente asequible - Proceso microbiológico - Temperatura, factor selectivo de microorganismos (eliminación de patógenos) - Aeróbico (proceso bioxidativo) - Liberación de vapor de agua CO2 y nutrientes - Producto estable con características húmicas llamado COMPOST Inicio del compostaje 8 semanas Maduro
  11. 11. - El compostaje es una práctica milenaria - Difícil atribuirle a una persona o sociedad - Asociado inicialmente a la agricultura - Primeras evidencias apuntan al Imperio Acadio (Mesopotamia, XXIV A.C.). Evidencias romanas, griegas y tribus de Israel: - Marcus Cato (agricultor y científico) - Lucius Junio Moderatus Columea (año 42) en sus “Doce libros de la agricultura“ - Biblia y Talmud (III A.C.-V D.C.) - Escritores árabes del siglo X-XII - Textos medievales y del Renacimiento
  12. 12. Ibn aI Awam (XI), Moses Maimonides (1135-1204), Miquel Agustí (XVII), Olivier de Serres (1600), Francis Bacon (1620), Emile Zola (1873), Victor Hugo (1862), Mahatma Gandhi (1869-1948),... Shakespeare (1606) en Hamlet: “Do not spread the compost on the weeds, to make them ranker“ Los caballeros templarios españoles del siglo XIII hacen una descripción muy detallada de las técnicas del compostaje Sir Albert Howard (1930), primer agrónomo que hizo la primera aproximación científica del compostaje. En 1940 publica “An Agricultural Testament“, con el que se inició el movimiento de agricultura ecológica...
  13. 13. Compostaje
  14. 14. Factores que influyen en el compostaje 1- Sustrato o matriz Tamaño de partícula Estructura física Porosidad Mayor o menor biodegradabilidad Máxima superficie disponible al ataque microbiano 2- Humedad Proceso biológico (25-45%) Secado implica parar el proceso 3- pH Factor selectivo microbiano Rango óptimo 5,5-8 pH>7,5 se produce pérdida de nitrógeno Volatilización en forma de amoníaco 4- Aireación Proceso aerobio (anaerobiosis=mal olor) Microorganismos aeróbicos Volteos mecánicos o ventilación Rango óptimo: 15-20% oxígeno Control del proceso y activación
  15. 15. Factores que influyen en el compostaje 5- Temperatura Factor selectivo de la microbiología Cuatro fases: Mesófila, Termófila, Enfriamiento Maduración Higienización (elimina parásitos y patógenos) 6- Relación carbono-nitrógeno (C:N) Inicio del proceso: 25-30:1 Fin del proceso: <15:1
  16. 16. ¿Cómo podemos compostar? Dependerá de varios factores: Necesidades de materia orgánica Instalaciones disponibles Condiciones climáticas Cantidad de residuos a compostar Requerimientos básicos: Mantener la humedad Manejo Aireación y volteo Sistemas abiertos: Pila móvil (volteo mecánico del material permite la oxigenación) Pila estática (sin volteo mecánico del material, la oxigenación se hace insuflando aire, por succión o mezcla de ambos) Sistemas cerrados Sistemas dinámicos (volteo del material) Sistemas estáticos (sin volteo del material) Reactores horizontales, verticales, y en túnel.
  17. 17. Tecnología ¿Cómo podemos compostar?
  18. 18. Tecnología ¿Cómo podemos compostar?
  19. 19. Tecnología ¿Cómo podemos compostar?
  20. 20. Tecnología
  21. 21. ­Compostaje de “alperujo” Cegarra y col. (2006), Alburquerque y col. (2009) ­Fertilizante orgánico: ­ Elaboración de abonos y enmiendas  orgánicas sólidas de interés industrial  (Tortosa et al., 2012) ­ Elaboración de abonos y enmiendas  orgánicas líquidas de interés industrial  (Tortosa et al., 2014) ­ Pimientos y antioxidantes (Tortosa et  al. ...) ­Fertilizante biológico: ­ Diversidad bacteriana durante el  compostaje (Tortosa y col., 2017) ­ Diversidad fungica durante el  compostaje (Tortosa y col., ...) ­ Bacterias PGPBs presentes en el  composts (Tortosa y col., ...)
  22. 22. Aplicación del compost Forma de aplicación - Como enmienda - Como fertilizante Tipo de aplicación - Enmienda sólida - Enmienda líquida Aplicación foliar Abono órgano-mineral Abono húmico Té de compost Dosis: - En función del contenido en nitrógeno (1,5-2%) - Legislación zonas vulnerables contaminación por nitratos - Aplicación máxima: 170 kg de nitrógeno por hectárea y año de cultivo - De aplicación a los estiércoles (alto contenido en amonio y nitrato) - ¿De aplicación a los composts? Nitrógeno orgánico y liberación lenta Aplicación de compost (1,5-2% de N): 8500 kg de compost por hectárea Dosis de plantas: 400 árboles, 21 kg de compost ¿Incongruencia? Dosis de 20, 100 y 200 kg/h de compost http://www.compostandociencia.com/2014/06/dosis-composts-en-agricultura-ecologica-html/
  23. 23. OBJETIVO DE  OBJETIVO DE   INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN Estudiar el efecto  positivo del compost de  “alperujo” en plantas de  pimiento. Metabolismo oxidativo  como indicador del  desarrollo fisiológico 
  24. 24. Evolución del metabolismo oxidativo  como indicador del desarrollo  fisiológico de las plantas: Especies reactivas de oxígeno (ROS) vs. antioxidantes
  25. 25. Experimento Nº1: Cantidad de nitrógeno  equivalente (orgánico vs. inorgánico) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Peso seco parte aérea (78 días) C DN DN+C Tratamiento PSPA(g) 0 5 10 15 20 25 Peso seco parte aérea (104 días) C DN DN+C Tratamiento PSPA(g)
  26. 26. Experimento Nº2: Dosis compost creciente con  igual nitrógeno inorgánico Control C1 C2 C3 Desarrollo vegetal 1º corte (98 días) PSPA (g) Tratamientos Peso(g) Control C1 C2 C3 Desarrollo vegetal 2º corte (127 días) PSPA (g) Peso(g) Control C1 C2 C3 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Producción de frutos 2º corte (127 días) Pesofresco(g)
  27. 27. 0 50 100 150 200 250 300 Contenido en ascorbato (Vitamina C) en frutos Control C1 C2 C3 Tratamiento mg/100gpesofresco
  28. 28. Conclusiones 1­ El compost de “alperujo” en combinación con nitrato  aumenta la actividad antioxidante en las plantas de  pimiento sin que eso implique la generación de estrés  oxidativo 2­ El compost de “alperujo” favorece el desarrollo  fisiológico de la planta, sobre todo en la primera cosecha 3­ El compost de “alperujo” aumentó el ciclo de vida  productivo de la planta de pimiento sin síntomas claros de  estrés 4­ El compost de “alperujo” puede aumentar la producción  de fruto y su valor nutricional (mayor contenido en  vitamina C)
  29. 29. ¿Fuentes de nitrógeno orgánico?
  30. 30. 32 Introducción COMPOSTAJE: Proceso bioxidativo controlado de transformación de la materia orgánica sobre sustratos orgánicos heterogéneos en estado sólido (ej. residuos orgánicos) por la actividad secuencial de una gran diversidad de microorganismos.
  31. 31. 33
  32. 32. Líneas futuras 1­ Estudio de la comunidad fúngica (en marcha) 2­ Diversidad y funcionalidad de las comunidades  microbianas asociadas a los ciclos del carbono y nitrógeno  mediante qPCR: – Aislamiento de ADN total – Aislamiento de ARN (retrotranscripción) – Secuenciación masiva (¿?) 3­ Interacción entre bacterias y hongos a lo largo del  compostaje 4­ Estudio de enzimas de interés fertilizante (proteasas) o  industrial (proteomica)
  33. 33. ¡Muchas gracias por  vuestra atención!

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