Fertilización con efluentes líquidos y estiércol

4.1. Riego con efluentes líquidos

El objeto de establecer áreas a regar con los efluentes consiste en minimizar los riesgos de contaminación con los líquidos emanados del feedlot a través de la generación de un uso económico del agua, nutrientes y materia orgánica almacenados en la laguna de almacenamiento.
Los cultivos o pasturas producidos bajo riego serán seleccionados por su alta capacidad de retención de nutrientes en biomasa aérea y la facilidad de cosecha mecánica del forraje (Clark et al., 1975 a; Sweeten, 2000). Si la cosecha fuera por medio del pastoreo directo, el retorno de nutrientes al lote es muy alto y se reducen la capacidad del sitio para aceptar riegos frecuentes con líquidos efluentes de alta carga de nutrientes en solución (particularmente fuentes nitrogenadas y azufradas de alta movilidad). La capacidad del suelo de asimilar nutrientes es crucial. Los suelos arenosos tienen una muy baja capacidad de retención de nutrientes, los más francos o arcillosos tienen mayor capacidad.
En el diseño de la superficie a regar debe tenerse en cuenta la cantidad de agua a dispersar, calculo que debería hacerse teniendo en cuenta el volumen a colectar en un año correspondiente al 90% más húmedo conocido en los últimos 50 años del sitio. Dado que el aporte por lluvias es también importante en esas condiciones y el riego debe planificarse en base al déficit hídrico, la cantidad de agua de lluvia deberá ser sumada a los aportes y, en función de la demanda anual de los cultivos, se calculará la superficie mínima a disponer para no generar excedentes que resulten en la acumulación de residuales en la laguna de almacenamiento.
La tasa de carga anual de nitrógeno, fósforo, demanda bioquímica de oxígeno (DBO), sales y carga hidráulica del efluente a regar deben ser calculada. En algunos casos será necesario inyectar agua común al riego para diluir la carga de sales y nutrientes, y ajustarla a la asimilación de los cultivos (Clark et al., 1975 a,b; Clark, 1975b).
La uniformidad de distribución del agua es esencial para no generar áreas de sobrecarga, por otro lado el clima y el tipo de cultivo definen la cantidad a incorporar y la eficiencia de uso del agua y de los nutrientes. En ambientes con alta capacidad de evaporación, climas cálidos, los efluentes a regar pueden ser menores en volumen pero más concentrados.
En los casos de climas templados, por otro lado, la evaporación puede ser escasa y consecuentemente la evapo-transpiración de grandes cantidades de agua sería el principal objetivo. Así, se seleccionarán distintos cultivos, algunos con alta producción de materia seca y alta eficiencia de conversión de agua en biomasa aérea para retener nutrientes (ej. maíz o sorgos), escenario de climas cálidos, o se seleccionarán cultivos de baja eficiencia de producción de biomasa por unidad de agua utilizada (ej. las leguminosas) (Wallingford et al., 1994; Butchmaker, 1973). En estos suelos irrigados con fertilizantes líquidos, la movilidad de los nutrientes es potencialmente alta por lo que se recomienda disturbar el suelo en la menor medida posible. Las labranzas aceleran la mineralización de la materia orgánica y aumentan la movilidad de los nutrientes (Harman et al., 1994).
Es conveniente disponer de un relevamiento topográfico del área y del perfil del suelo a regar. Entre las condiciones deseables del suelo a regar se incluirían:
Capacidad de carga hidráulica del suelo, permeabilidad en la superficie, baja salinidad a través del perfil, bajo nivel de sodio bajo contenido de nitratos, alta capacidad de adsorción de fósforo, freática profunda (más de 1 m), ausencia de estratos endurecidos limitantes de la profundidad antes del metro de perfil.
Se sugiere que el área: no tenga antecedentes de inundación no exista en la proximidad recursos hídricos superficiales o drenajes no dimensionados para recibir excedentes del área a regar sea homogénea, las pendientes sean suaves o inexistentes. Será también necesario realizar muestreos periódicos de nutrientes y física de suelos para detectar:
Acumulación de algunos nutrientes, desbalances de elementos nutrientes, incrementos de salinidad y de sodio, necesidad de yeso para reducir el efecto de alto contenido de sodio (natricidad), y necesidad de lavado para reducir salinidad.

1.1. Calidad de los efluentes

Las características de la dieta, la frecuencia e intensidad de las lluvias, el tamaño y diseño de los corrales y la frecuencia de limpieza de las excretas condicionan la cantidad y composición del efluente. El Cuadro 4.1 muestra resultados medios de análisis de efluentes generados durante una lluvia sobre áreas de feedlot.
Los niveles de nitrógeno varían en el rango de 20 a 400 mg/litro, mayoritariamente en la forma de amonio. La salinidad (medida en CE) varía en 2 a 15 dS/m y las concentraciones de sodio (en SAR) de 2,5 a 16. Los niveles de fósforo se ubican en el rango de 10 a 150 mg/ litro y los sólidos totales entre los 2000 y 15000 mg/litro (NSW Agriculture, 1998; Marek et al., 1994).
La carga de nutrientes de los efluentes es comúnmente inferior a la demanda de los cultivos utilizables en un área de riego, al menos en términos anuales. Sin embargo, no puede ajustarse el riego a la demanda de nutrientes, sino a la de agua (Powers et al., 1973). Si se utilizara el primer criterio, se podría exceder la carga hídrica tolerable y se promovería la lixiviación y la escorrentía. Adicionalmente, se expondría a incrementos de la salinidad a niveles intolerables por las plantas. El grado de salinidad del efluente tipo de feedlot es demasiado alto para el riego directo. Determinaciones realizadas en EEUU indican que efluentes almacenados en lagunas de almacenamiento pueden alcanzar conductividades eléctricas de hasta 15 dS/m. El mayor contribuyente a ese nivel de salinidad es el cloruro de potasio, seguido del cloruro de sodio y el de amonio.
El agua comúnmente utilizada para riego tiene entre 0,6 y 1,4 dS/m y es muy segura desde el punto de vista del riesgo de salinización cuando su CE es inferior a los 0,8 dS/m, pero por sobre los 2,5 dS/m es tolerada por pocos cultivos y pasturas.
La salinidad reduce la producción de forraje, la eficiencia de captura de los nutrientes y degrada la calidad del suelo en el largo plazo. Muy probablemente en todos los casos se deberá diluir con agua de bajo contenido de sales totales si se plantea cubrir déficit hídricos con agua proveniente de efluentes de feedlot (Marek et al., 1994, 1995; Sweeten, 1976).
Teniendo en cuenta los factores ambientales y los de calidad del efluente antes citados, el rango de aplicaciones es muy amplio. Varía entre 100 y 1000 mm anuales. El riesgo de acumulación de sodio se acentúa en los valores mayores, con efectos degradantes del suelo. Con ese tipo de lámina anual es conveniente prever lavados del suelo y un sistema de drenajes del lote bajo riego como para contener y manejar los excedentes

1.2. Programa de uso y monitoreo

El manejo del efluente líquido debería plantear un programa de uso. Se listan a continuación aspectos a tener en cuenta en el diseño del programa y a monitorear previo y posterior a las aplicaciones. Sería conveniente la opinión técnica de un especialista en riego y fertilización para ajustar el programa.

Antes de aplicar:
- Determinar el contenido de N, P, K y sales totales del efluente.
- Determinar las características de textura del suelo y su capacidad de retención hídrica.
- Relevar el régimen hídrico del sitio a regar
- Describir el balance hidrológico probable.
- Seleccionar cultivos a utilizar y justificar su inclusión en función de su potencial para capturar nutrientes en biomasa vegetal.
- Determinar el nivel de aplicación de efluente máxima anual posible de acuerdo con la capacidad de captura de nutrientes en suelo y vegetación y los límites impuestos por el contenido de sales.
- Asignación de superficies. Con la información precedente calcular la superficie a regar.
- Seleccionar la superficie de acuerdo con pautas recomendadas con respecto a:
a) textura de suelos, b) pendientes, c) distancias a centros poblados, d) distancia a acuíferos superficiales y pozos de agua, e) profundidad mínima de la freática, f) capacidad de evapotranspiración y captura de nutrientes por los cultivos y g) precipitación en la estación de crecimiento y anual.
- Confeccionar un plano con la ubicación topográfica de la superficie a regar. Incluir la información citada arriba.
- Describir la tecnología de los cultivos a desarrollar y los momentos convenientes de aplicación de los efluentes líquidos.
- Definir el sistema de cosecha y destino del forraje a producir.
Luego de aplicaciones recurrentes:
- Determinar periódicamente (anualmente) el contenido de N, P, K, sales totales, y el pH en el perfil de suelo a los 0 a 20, 20 a 60 y 60 a 1m de profundidad. El análisis de la evolución de los contenidos de nutrientes y sales permitirá hacer correcciones en la dosificación y momento de aplicación para prevenir lixiviación de contaminantes y salinizacion del suelo.

• Determinar contenido de nutrientes en pozos de agua y acuíferos superficiales
• Determinar el perfil nutricional (macro y micro-minerales relevantes: N, P, S, K, Ca, Mg, Bo, Mo, Se, Zn, Mn, Al y Cd) de los forrajes producidos en el lote y contenidos en el suelo. Estos análisis permitirán la identificación de desbalances nutricionales debidos a carencias o efectos competitivos entre elementos que resulten en carencias o acumulaciones toxicas para las plantas como para los consumidores del forraje generado.

4.2. Abonado con estiércol

Una tonelada de excrementos de bovinos de feedlot contiene cerca de 5 kg de nitrógeno, 1 kg de fósforo y 4 kg de potasio. Si no se considera la fracción líquida, el excremento resulta en 2,5 kg de nitrógeno, 1 kg de fósforo y 0,8 kg de potasio (1kg K2O). Determinaciones en varios feedlots de EEUU indicaron que el excremento promedio de feedlot contiene entre 2 y 2,5% de nitrógeno, 0,3 a 0,8 % de fósforo y 1,2 a 1,8 %de potasio en base seca (Mathers et al., 1971, 1973; Arrington y Pachek, 1981; Sweeten y Amosson, 1995). Investigaciones australianas (NSW Agriculture, 1998) sugieren rangos de 0,7 a 3% de nitrógeno, 0,2 a 1,4% de fósforo, 0,7 a 4% de potasio sobre base seca y un contenido de humedad del 9 al 54% para cálculos de mínimos o máximos según se lo requiera. A manera de ejemplo adicional, en el Cuadro 4.2 se resume información de composición química de muestreos realizados en feedlots de Australia (NSW Agriculture, 1998).

El clima, la dieta, el tipo de instalaciones y la limpieza afectan la composición final de la excreta acumulada en los corrales.
Debido a esta gran variabilidad en los contenidos, particularmente de nitrógeno, es conveniente producir información local para ajustar las estimaciones de las concentraciones de elementos en la excreta recientemente producida y la que se remueve periódicamente de los corrales. La primera permitirá conocer las diferencias que se pierden por volatilización, o disuelta en los efluentes líquidos vía lixiviación o movimiento superficial.
La segunda calificará la composición de la excreta que se pretende introducir en un programa de uso.
Como regla general se sugiere disponer de 1 ha a fertilizar cada 20 a 25 animales en el feedlot, en sistemas de secano.
En áreas bajo riego, con cultivos de mayor intensidad, se utiliza una relación de 1 ha por cada 10 a 15 animales. Si se implementan algunas prácticas de manejo y manipulación de las dietas podrían reducirse las emisiones de nitrógeno en las excretas y consecuentemente podría incrementarse el número de animales por superficie a fertilizar (Satter et al., 1998).
Al igual que el planteo de uso de líquidos, los cultivos producidos en el área fertilizada deben ser cosechados y extraídos del predio. El pastoreo directo extrae a una tasa muy lenta, no compatible con un planteo de fertilizaciones recurrentes.
Podría ser más seguro disponer de una superficie mayor y tener así mayor flexibilidad en la forma de cosecha del forraje.
El monitoreo de los efectos de la aplicación sobre las propiedades del suelo y sobre la calidad de aguas es necesario para realizar ajustes en la tasa, forma y momento de aplicación de estos fertilizantes orgánicos.
Aplicaciones de 8 a 15 toneladas de excreta (en base seca) provee suficiente nitrógeno para la mayoría de los cultivos en secano y retrasa o evita la salinización.
Aplicaciones de 22 toneladas de excremento por hectárea, con 35 a 50% de humedad, proveen la base nutricional de maíz, sorgo o trigo bajo riego (Mathers y Stewart, 1984).
Se recomienda generalmente fertilizar de acuerdo con los requerimientos de nitrógeno o demanda de agua de los cultivos
(NSW Agriculture, 1998). El cálculo de las aplicaciones dependerá de la demanda del cultivo y la cantidad de nutrientes disponibles en el suelo. El exceso de estiércol resulta en lixiviación y movimiento superficial de nutrientes e incrementa el riesgo de salinización. Niveles de 70 a 100 toneladas por hectárea han permitido producciones sin limitantes nutricionales en varios cultivos de sorgo y maíz, pero cantidades superiores han deprimido los rendimientos, provocado salinización, daño a la producción y contaminación por lixiviación (Stewart y Meek, 1977). Debe tenerse en cuenta en los cálculos la disponibilidad de los nutrientes aportados por el abono.
Los nutrientes estarán accesibles para los cultivos cuando la materia orgánica aplicada al suelo sea degradada y los nutrientes sean liberados en formas solubles.
Este proceso no es instantáneo, solamente la mitad del nitrógeno aplicado estará disponible para el cultivo en el primer año. El remanente, de degradación más lenta, se va liberando en los años sucesivos por la acción microbiana. La eficiencia de captura del nitrógeno por la vegetación ocurrirá en los meses de crecimiento vegetativo de la planta, poco ocurre durante meses fríos o de cultivos en dormancia. Asimismo, el nitrógeno es el elemento de mayor movilidad, se volatiliza, lixivia o escurre y pierde en el agua de superficie si no se lo captura en biomasa vegetal. Es conveniente fertilizar en la línea de siembra de los cultivos para aumentar la eficiencia de captura y reducir las pérdidas por lixiviación.
En cuanto al potasio aportado, el abono de feedlot contiene nitrógeno y potasio en relaciones similares a las requeridas por la mayoría de las plantas, por lo que al fertilizar por requerimientos de nitrógeno con excreta bovina se fertiliza también con potasio en las proporciones deseables. Las altas cargas de potasio en el agua son raramente un problema en las áreas de riego por la alta capacidad de los suelos de retener potasio. Sin embargo, como para los otros nutrientes, el elemento debe integrarse a la solución acuosa del suelo para poder ser capturado por la matriz coloide y retenido.
El abono orgánico aporta también cantidades importantes de fósforo. Este elemento es el menos móvil, poco susceptible a la lixiviación pero puede incrementar su tasa de migración cuando el suelo excede las posibilidades de absorción y retención del nutriente. Las fertilizaciones recurrentes con excreta incrementan el nivel de fósforo del suelo. Existe riesgo de sobrecarga de fósforo, particularmente en suelos con limitada capacidad de retención hídrica. En esos casos podría ser conveniente fertilizar de acuerdo con la demanda de fósforo y complementar la posible carencia de nitrógeno con una fertilizante químico (ej. urea). En esos mismos casos, las rotaciones con leguminosas permitirían también mejorar el balance del nitrógeno sin deteriorar el del fósforo.
La fertilización distribuida en varias aplicaciones escalonadas favorece la respuesta, aumenta la eficiencia de captura de los nutrientes y reduce los riesgos de lixiviación y movimiento superficial por lluvias. La incorporación al suelo con una labranza superficial también mejora la eficiencia de uso de los nutrientes, en particular del nitrógeno por reducir su volatilización y acelerar la nitrificación.
Dados los volúmenes de aplicación, deben tenerse en cuenta los posibles movimientos con precipitaciones y escorrentías en el potrero, pudiéndose generar sectores de déficit y otros de sobrecarga, siendo estos últimos también los topográficamente más bajos y de menor profundidad de suelo hasta el nivel freático.
Con la aplicación de abonos orgánicos la respuesta más rápida y visible es al nitrógeno, luego al fósforo y a los otros elementos que se aportan y pudieran estar en déficit en el suelo (Mathers y Stewart, 1984; Sweeten, 1979, 1984). Frecuentemente se menciona a las aplicaciones de abonos como correctores también de deficiencias de micronutrientes y capacidad buffer. Las mejores respuestas a la fertilización orgánica se verifican en suelos de textura franca con bajos niveles de nitrógeno y fósforo. Aún en esas condiciones se recomienda fertilizar con el mínimo necesario para retardar el incremento excesivo de fósforo, e incluso pensar en el complemento con urea u otro oferente de nitrógeno solamente.
Existe un efecto postergado o residual de la aplicación de abonos orgánicos que debe ser tenida en cuenta en el ajuste de fertilidad en años sucesivos (Mathers et al., 1975). El monitoreo de macronutrientes como azufre, magnesio, potasio y sodio es necesario para evitar excedentes perjudiciales. El aporte de micro-nutrientes en estas aplicaciones es menos relevante desde el riesgo de contaminación y bloqueo de otros elementos.
Por otro lado, es factible que se pueda dar una mejora de la estructura edáfica (mayor capacidad de retencion de nutrientes y agua) debido a los aportes de estiércol al suelo, pero tal efecto no se detectará hasta pasados 4 o más ciclos o años (Mathers y Stewart, 1981; Sweeten y Mathers, 1985).
Las pendientes del lote constituyen otro factor condicionante de la magnitud y frecuencia de las aplicaciones de abonos líquidos o sólidos. En lotes con pendientes mayores al 1,5% y que serán sujetos de fertilizaciones recurrentes con efluentes líquidos o estiércol, sería conveniente construir almacenamientos de tierra o bordes en los lados hacia donde la escorrentía superficial se dirige, si dicho escape pone en riesgo recursos hídricos u otra construcción próxima (NSW Agricultura, 1998; Lott, 1994b). Esa bordura servirá de almacenamiento temporal permitiendo que el agua encuentre una vía de salida planeada previamente..
Franjas de vegetación natural o implantada que operen de barrera adicional ayudan también a retardar y disminuir el escurrimiento. Finalmente, se debería evitar fertilizaciones con abonos orgánicos en áreas de pendiente con distancias menores de 100 m a cursos o fuentes de agua. Tampoco se debe aplicar efluentes líquidos o estiércol en áreas de alta recarga de acuíferos ni sobre suelos salinos (Mathers y Stewart, 1984; Paine,1973; Lehman y Clarck, 1975).
Por último, se debería evitar lotes para fertilización con estiércol que se encuentren muy próximos a sectores poblados o de recreación. El estiércol recientemente distribuido genera olores que pueden resultar muy molestos a las personas si la incidencia por proximidad o magnitud es alta (NSW Agriculture, 1998) . Es importante tener en cuenta el sentido de los vientos predominantes y la época de fertilización.
La incorporación inmediata en el suelo reduce el efecto. La homogeneidad de distribución es otro factor, amontonamientos de excrementos prolongan la producción de olores. Si se distribuyen líquidos, la aspersión realizada lo más próxima al suelo evitará la deriva con el viento y el transporte de olores a áreas vecinas.


4.2. Programa de uso y monitoreo

El manejo del estiércol debería plantear un programa de uso semejante al planteado para el uso de efluentes líquidos (ver pag. 80 4.2). Sería conveniente la opinión técnica de un especialista en fertilización con abonos para ajustar el programa.

Aníbal J. Pordomingo
INTA Anguil

Agradecimientos:
El autor agradece los aportes de información y la crítica del Dr. Ernesto Viglizzo
(Coordinador del Programa Nacional de Gestión Ambiental de INTA)