Compostaje como método de obtención de abonos orgánicos y biolçogicos

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
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
Índice
1) Un poco de contexto…
●
2) Líneas de investigación
3) Introducción:
–
Importancia de la MO
–
¿Qué es el compostaje?
–
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
Introducción

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
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
Fuentes de MO para agricultura
●
Suelos (restos vegetales o animales)
●
Carbones
●
Turbas y Leonarditas
●
Ácidos húmicos
●
Estiércoles
●
Residuos orgánicos
●
Compost
●
Vermicompost
●
Biochar
●
...

9. COMPOSTAJECOMPOSTAJE
como método paracomo método para
obtener abonosobtener abonos
y enmiendasy enmiendas
orgánicasorgánicas
Compostaje

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. - 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. 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. Compostaje

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. 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. ¿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. Tecnología
¿Cómo podemos compostar?

18. Tecnología
¿Cómo podemos compostar?

19. Tecnología
¿Cómo podemos compostar?

20. Tecnología

22. ­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., ...)

23. 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/

24. OBJETIVO DE OBJETIVO DE
INVESTIGACIÓNINVESTIGACIÓN
Estudiar el efecto
positivo del compost de
“alperujo” en plantas de
pimiento.
Metabolismo oxidativo
como indicador del
desarrollo fisiológico

25. Evolución del metabolismo oxidativo
como indicador del desarrollo
fisiológico de las plantas:
Especies reactivas de oxígeno (ROS) vs. antioxidantes

26. 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)

27. 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)

28. 0
50
100
150
200
250
300
Contenido en ascorbato (Vitamina C) en frutos
Control
C1
C2
C3
Tratamiento
mg/100gpesofresco

29. 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)

30. ¿Fuentes de nitrógeno orgánico?

32. 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.

33. 33

38. 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)

39. ¡Muchas gracias por
vuestra atención!