Mosoex. Uso racional de la fertilización orgánica para maximizar la eficiencia agronómica, ambiental y económica

Uso de fertilizantes orgánicos: interés e implicaciones

La aplicación de fertilizantes orgánicos en agricultura constituye una alternativa con cada vez más interés desde el punto de vista ambiental, agronómico y económico. Está previsto que sea una de las estrategias de manejo agrícola con mayor crecimiento durante las próximas décadas dentro de un contexto de transición hacia una producción más sostenible, y es un pilar fundamental de distintas iniciativas nacionales e internacionales.

En primer lugar, permite el uso de recursos de difícil manejo en zonas con alta concentración ganadera, formando parte de las llamadas estrategias de economía circular, una apuesta de presente y de futuro que puede suponer reducir los costes de fertilización. Además, permite aumentar la materia orgánica de nuestros suelos (especialmente los orgánicos sólidos), contribuyendo a mitigar la degradación de nuestros suelos e incluso a aumentar su calidad (física, química y biológica), lo cual puede repercutir en ventajas agronómicas a medio-largo plazo y en la reducción de la dependencia de insumos. una de las estrategias objetivo de la comisión europea para 2030, la llamada farm to fork ( de la granja a la mesa), tiene como pilares esenciales “alcanzar 25 % de tierras agrícolas dedicadas a la agricultura ecológica” y “reducir como mínimo un 20 % el uso de fertilizantes”, retos para los que el uso racional de fertilizantes orgánicos resulta esencial.>

Conocidas las fortalezas y oportunidades del empleo de fuentes orgánicas, es necesario que seamos conscientes de que su uso conlleva una serie de complicaciones y riesgos potenciales, algunas de ellas compartidas con el uso de fertilizantes de síntesis (como son las posibles pérdidas en formas contaminantes hacia la atmósfera o las aguas superficiales y subterráneas) y otras más inherentes a su composición (formas en las que se encuentran los nutrientes como nitrógeno (N) y fósforo (P) y predicción de su disponibilidad y suministro durante el ciclo del cultivo. Es necesario conocer y abordar estas particularidades con el fin de mantener -o aumentar- los rendimientos y márgenes percibidos por los agricultores. A continuación, describiremos brevemente esta problemática y algunos ejemplos y consejos prácticos que nos permitirán entender que es posible aplicar fertilizantes orgánicos con todas las oportunidades que ello implica -e implicará-, minimizando los posibles “daños colaterales”.

Nutrientes disponibles durante el ciclo del cultivo

En el caso del N, los abonos orgánicos presentan fundamentalmente tres fracciones (Figura 1):

1. Amoniacal. Es asimilable por las plantas directamente, pero normalmente se transforma con bastante rapidez en N nítrico en suelos aireados y con algo de humedad, lo que se conoce como nitrificación.
2. N orgánico lábil. Formado por moléculas orgánicas fácilmente degradables: ácido úrico, aminoácidos, péptidos, proteínas, etc. Los microorganismos del suelo pueden utilizar estas moléculas a través del proceso de mineralización, obteniendo energía. Se obtiene amonio (NH4+) constantemente durante este proceso, aunque su ritmo de producción depende de la temperatura, humedad del suelo y características de los materiales orgánicos. La orina de los animales contiene urea que se transforma en pocos días en N amoniacal a través de la enzima ureasa, por lo que generalmente se incluye este N en la fracción amoniacal.
3. N orgánico recalcitrante. Formado por moléculas con N de más lenta degradación. Pueden tardar varios años en mineralizarse por lo que no debe ser tenido en cuenta para la dosificación del abono en el primer año, pero sí en años sucesivos.

Los abonos orgánicos sometidos a procesos de adecuación a través de compostaje contienen también N nítrico (forma “preferida” por los cultivos, muy móvil y fácilmente asimilable, y potencialmente lavable hacia capas más profundas del suelo o aguas subterráneas). Su cantidad depende de las condiciones de aireación de este proceso de adecuación de los restos orgánicos. Los estiércoles frescos y los que se acumulan o almacenan en condiciones anaeróbicas (como los purines) no lo contienen.

La estimación de las formas de N disponible durante el primer año de aplicación constituye la base del cálculo de la dosis de abono orgánico. Los valores de nitrato (NO3-) y NH4+ de la fuente orgánica son de utilización inmediata, mientras que el N orgánico que se mineraliza durante el primer año (que este artículo hemos denominado N lábil), es difícil de estimar pues depende de:

• Las condiciones ambientales, especialmente humedad y temperatura (siendo un proceso lento en suelos secos y/o a temperaturas bajas) y
• El tipo de material orgánico, especialmente de la cantidad de carbono (C) que tiene en relación al N. Así, cuando el residuo presenta una alta relación C/N (por encima de 30, como ocurre con algunos compost y especialmente los rastrojos de cultivos) no sólo no hay mineralización sino que los microorganismos del suelo inmovilizan el N, lo que se conoce como “hambre de N”. Cuando aplicamos materia orgánica muy descompuesta o con una proporción alta de N (con relación C/N por debajo de 20), la mineralización es rápida y efectiva (generando N amoniacal de utilización inmediata). La mayoría de los fertilizantes orgánicos de origen animal frescos presentan una relación C/N intermedia (20-30), lo cual implica que no hay “hambre de N”, pero también que para el cultivo está disponible sólo parte de ese N durante su ciclo, y de forma gradual (no inmediata).

La disponibilidad del N en el primer año conlleva por tanto una gran incertidumbre, que depende de la mineralización neta de ese N lábil, que a su vez es muy dependiente del tipo de abono orgánico y su tratamiento previo. Así por ejemplo, en una gallinaza y en condiciones favorables de humedad y temperatura, además del alto contenido en N amoniacal (disponible), el 55-65% del N orgánico se puede mineralizar (transformar en N amoniacal disponible) durante el primer año. En un estiércol de vacuno o en un estiércol compostado, sin embargo, la cantidad de N mineralizable durante el primer año es menor, del orden de un 30% y 20%, respectivamente, lo cual les hace ser una fuente de N más a largo plazo, en años sucesivos. No les resta valor, pero tenemos que ser consciente de ello. A nivel práctico es importante destacar que dentro de la fracción “N mineralizable durante el primer año”, el disponible durante las 4-8 semanas posteriores a la aplicación (periodo normalmente clave para el suministro de N en muchos cultivos) puede suponer entre un 40-70% de esa fracción dependiendo de la velocidad del proceso de mineralización (en primavera-verano, con suficiente disponibilidad de agua de lluvia o riego, el % se aproxima más a un 70%) y de las posibles pérdidas de las que hablaremos más adelante.

En el caso del P, una parte importante de las formas orgánicas en las que se presenta (por ej. fosfolípidos en las membranas celulares de los restos vegetales y animales) se mineralizan el primer año, aceptándose de manera habitual un 60-80% del total (depende del tipo de abono). En el caso del potasio (K) la disponibilidad es del 90% pues la mayor parte está como catión en el propio abono orgánico.

Pérdidas de nutrientes: impacto y cómo minimizarlas

Parte del nutriente que aplicamos se pierde hacia las aguas o la atmósfera, como si fueran pequeñas fugas en una tubería (que hacen que no llegue tanto nutriente al destino final como teníamos previsto). Esas fugas existen, pero podemos hacerlas más pequeñas (y algunas, casi taparlas por completo). En el caso del N, las más importantes desde el punto de vista cuantitativo (además de tener impacto sobre el medio ambiente y la salud) son el gas amoniaco y el NO3- lixiviado (lavado hacia capas profundas del suelo, pudiendo llegar a los acuíferos) o perdido por escorrentía superficial. El amoniaco se volatiliza cuando se aplica N ureico pues en la hidrólisis de la urea se genera amoniaco. También se forma a partir del N amónico de los fertilizantes orgánicos y minerales (especialmente en suelos de pH básico) al estar este ion en equilibrio con el gas NH3 en la disolución del suelo. El N orgánico también puede perderse en forma de amoniaco, una vez que se transforma en N amoniacal (lo cual hace que su disponibilidad sea aún menor, tanto por la necesaria mineralización como por las posteriores pérdidas de amoniaco). Para “tapar lo más posible” el agujero de amoniaco de la tubería, es fundamental la incorporación de los fertilizantes, ya sea mediante labor o riego, lo más inmediatamente posible tras la aplicación. En el caso de un estiércol de vacuno, las pérdidas pueden ser de hasta un 50% si se deja en superficie durante 1 día y de prácticamente el 70% si se deja durante 7 días. En el caso de los purines la utilización de sistemas de aplicación de tubos colgantes puede reducir un 70% las perdidas en relación a la aplicación en abanico. La inyección del purín de forma inmediata reduce las perdidas por volatilización hasta en un 90%.

Las pérdidas de N por lixiviación dependen en gran medida de la textura del suelo (mayores en suelos con un alto % de arenas), pero especialmente, de un manejo adecuado del N y del agua de riego. Es decir, que adaptar adecuadamente la dosis de fertilizante y de riego a las necesidades de nuestro cultivo, nos puede ayudar a tapar prácticamente este agujero y asumir que estas pérdidas son despreciables de cara a nuestro plan de aplicación del fertilizante orgánico. Las pérdidas de óxidos de N, y especialmente el óxido nitroso (N2O) que es un gas de efecto invernadero, es una de las consecuencias del aporte de N al medio perdiéndose cantidades que no suelen superar el 3% (NO+N2O) del N aportado, pero que desde un punto de vista ambiental se le da mucha importancia. Ajustar la dosis de fertilizante a las necesidades de nuestro cultivo en nuestras condiciones de suelo y clima, no sólo es esencial de cara a prevenir pérdidas de N (con el consiguiente impacto agronómico y ambiental), sino también de P, que se pierde en forma de fosfatos fundamentalmente por escorrentía superficial, y cuyo impacto ambiental (relacionado con la eutrofización de los ecosistemas naturales) es necesario considerar y minimizar.

Ejemplo práctico: plan de aplicación

Imaginemos que queremos fertilizar un cultivo de trigo en la zona de la Meseta, haciendo uso de fertilizantes orgánicos disponibles. Consideraremos 3 opciones: gallinaza (estiércol pollos), purín de cerdo y estiércol de vacuno. Proponemos los siguientes consejos y pasos a seguir:

1. Ser conscientes del potencial productivo real de nuestra zona y sistema de cultivo. A partir del potencial de cultivo se estiman las necesidades brutas. Por ejemplo, en un trigo panadero en secano, sé que la producción habitual en la zona es de 3000 kg grano/ha. Eso implica que nuestro cultivo necesitaría 90, 45 y 105 unidades fertilizantes (UF)/ha de N, P y K (datos obtenidos a partir de la bibliografía)
2. Ser conscientes de otros posibles aportes que pueda haber en nuestro cultivo. En primer lugar, a través de la mineralización de la materia orgánica del suelo (los contenidos en materia orgánica en gran parte de nuestro país son bajos pero el aporte de nutrientes puede ser importante bajo determinadas condiciones) o el propio N mineral del suelo (amoniacal y nítrico), P disponible (Olsen) y K de cambio que haya en nuestro suelo. Por tanto, hacer un análisis previo de nutrientes en el suelo puede suponer ahorrarnos costes en el fertilizante. Si es un cultivo de regadío, también se pueden aportar elementos nutritivos (en formas fácilmente disponibles) a través del agua de riego. Si anteriormente se ha aportado algún fertilizante o enmienda orgánicos, habría que considerar el N que pueden aportar a partir del primer año (importante, por ejemplo, en compost o en el estiércol de vacuno). Lo mismo si se aportan los residuos de algún cultivo o cubierta vegetal de tipo leguminosa.
3. Para nuestro ejemplo, consideraremos que no se ha aplicado ninguna fuente orgánica ni residuo de leguminosa anteriormente y que las condiciones son de secano y bajo contenido en P, y una vez realizados los análisis de suelo obtenemos las siguientes necesidades netas: 80 UF/ha de N, 45 UF/ha de P2O5 y 105 UF/ha de K2O
4. Analizar la composición en nutrientes (UFs de N, P, K) de nuestro fertilizante orgánico, (opción más recomendable), en su defecto podemos obtener concentraciones aproximadas a través de tablas obtenidas de analíticas publicadas de la zona (ejemplo, Tabla 2)

5. Recomendamos dosificar en función del P, ya que normalmente es el macronutriente que es necesario aplicar en menor cantidad, y luego complementar en cobertera con N o K. El objetivo es prevenir contaminación por fosfatos.

   Si necesitamos 45 kg UF de P por ha, y la gallinaza tiene 30 g de UF /kg (es decir, un 3%), necesitaremos aplicar:

   

   En el caso del estiércol de vacuno (9,6 g P2O5/kg) y en el del purín de cerdo (2,8 g P2O5/kg), necesitaríamos:

   

   

6. A continuación calculamos cuánto N nos aporta realmente esas 2,14 toneladas/ha de gallinaza suponiendo que el N total es 27,2 g/kg y que el N amoniacal es 5,5 g/kg (Tabla 2):
   • N amoniacal: 5,5 kg/kg ton, N orgánico = N total – N amoniacal = 27,2 – 5,5 = 21,7 g/kg (es decir, tendríamos un 79,8% de N orgánico respecto al N total de la gallinaza).
   • N orgánico disponible en el primer año con gallinaza: 58% (ver Figura 2), del cual puede estar disponible un 40-70% durante los primeras 4-8 semanas (momento crítico para la aplicación del N).

   Suponiendo que incorporamos el abono un día después y que la mineralización es algo lenta (bajas temperaturas de otoño-invierno, asumiremos un 60% de disponibilidad durante las primeras 4-8 semanas), tenemos:

   

   Estaríamos aportando unos 16,2 kg N orgánico/ha. Además hay que sumarle el N amoniacal. Aquí las perdidas por volatilización tienen mucha importancia y habría que restarlas. En el caso de que se entierre al día siguiente suponemos que se ha perdido del orden 30% de NH3 inicial (depende de la humedad de la gallinaza de la temperatura y del viento):

   

   Estaríamos aportando unos 8,3 kg N/ha, sumados al N orgánico nos sale un total de 24,5 kg N/ha, disponibles para el cultivo durante su ciclo. En el caso del K, con una concentración de 17 g /kg (Tabla 1) y mediante un cálculo similar, estaríamos aportando 32,7 kg UF /ha.

   En el caso del estiércol vacuno (7,4 g N orgánico /kg, 1,8 g N amoniacal/kg), tendríamos:

   N orgánico:

   

   Aportaríamos 6 kg N amoniacal/ha, sumando ambas fuentes de N tendríamos unos 15 kg N/ha.

   En el caso del purín de cerdo (1,3 g/kg de N orgánico, 2,6 g/kg de N amoniacal), se supone que se mineraliza el 40-50% del N orgánico en el primer año.

   

   Nos salen 13,4 kg N orgánico/ha, a los que sumamos el N amoniacal suponiendo que se aplica a través de tubos colgantes y la volatilización se reduce un 70% en relación a la aplicación en abanico (es decir, pasaríamos de un factor de emisión del 18% al 5,4%).

   

   Aportaríamos 56,47 kg N amoniacal/ha, sumando ambas fuentes de N tendríamos aproximadamente 70 kg N/ha.

7. Suplementar con N o K en cobertera si es necesario, en el caso de la gallinaza nos quedarían por aportar 56,4 kg/ha de N y unos 72,3 kg UF K/ha. Debemos considerar también aportaciones de meso o micronutrientes que puedan ser deficitarios, utilizando formas fertilizantes eficientes para nuestras condiciones de suelo y clima. Algunos fertilizantes orgánicos como la gallinaza o los purines, se pueden aplicar también en cobertera, con adecuados sistemas de localización o inyección sin dañar al cultivo. Esto les hace apropiados para la agricultura ecológica, aunque es necesario tener en cuenta que podemos sobrepasar las necesidades de P o K. En un sistema convencional, podemos aportar los macros que faltan mediante fertilizantes sintéticos.

Consideraciones adicionales: rotación de cultivos y cubiertas vegetales como fuente potencial de N

A lo largo de este artículo, nos hemos centrado fundamentalmente en fertilizantes orgánicos de origen animal, pero no debemos olvidar que el aporte de rastrojos de cultivo puede ser una fuente muy importante de nutrientes, dependiendo de la composición (especie de cultivo), condiciones de suelo, clima y manejo.

La inclusión de leguminosas en la rotación de cultivos (o su uso como cultivo captura o cubierta vegetal en leñosos) puede suponer un importante suministro de nutrientes, por su relativamente alto contenido en N y baja recalcitrancia. Por ejemplo, una cubierta de veza con una biomasa de 3000 kg de materia seca/ha y un 3% de N, podría aportar hasta 90 kg N/ha, de los que 38 kg N/ha estarían disponibles durante las 10 semanas posteriores a su incorporación, según los cálculos realizados siguiendo la metodología de la Universidad de Oregón (EEUU).

En el caso de los residuos de cereales, estos tienen una proporción de N muy baja en relación con el C por lo que su N puede quedar inmovilizado por los microorganismos del suelo y no pasar a estar disponible para el cultivo. Por tanto, su incorporación es más efectiva de cara a incrementar el contenido en C orgánico del suelo, mejorando su estructura y propiedades y reduciendo el Potencial de Calentamiento Global. Eso sí, un adecuado manejo de estos rastrojos implica el aporte de N lábil en fondo para evitar carencia de N por inmovilización en las etapas tempranas. El potencial suministrador de nutrientes por parte de los rastrojos, cubiertas vegetales o intercultivos presenta muchas particularidades (tanto en cálculos como en recomendaciones de manejo adaptadas a cada zona), que desafortunadamente, sería imposible resumir en este artículo.

N disponible y buenas prácticas agrícolas

Para concluir nuestro plan de aplicación, la Tabla 3 sintetiza la cantidad de N disponible durante el primer año en distintos estiércoles.

Y proponemos el decálogo de las ideas clave para llevar a cabo una fertilización racional usando fuentes orgánicas:

1. Debemos empezar por estimar las necesidades brutas conociendo el potencial productivo de nuestra zona y estableciendo un valor realista.
2. A continuación, debemos conocer la “historia” de nuestra parcela (cultivos previos y aportes previos de fertilizantes/enmiendas orgánicas) y posibles aportes desde el suelo (análisis de macronutrientes y materia orgánica), agua (en regadío) y aire (deposición). Considerar estos aportes nos ayude a evitar excesos, que se traducen en contaminación potencial y mayor gasto económico.
3. No todo el P total o N total que contiene el fertilizante orgánico va a estar disponible para el cultivo durante su ciclo. Debemos estimar este N potencialmente disponible, en función del tipo de fertilizante orgánico (que afectará fundamentalmente a la disponibilidad del N orgánico) y las posibles pérdidas, especialmente las de amoniaco.
4. En el caso de aportar un orgánico con alta relación C/N (por ejemplo, un rastrojo de cereal), es necesario aportar una fuente de N lábil para prevenir la inmovilización del N en el suelo por parte de los microorganismos, y por tanto evitar que nuestro cultivo pase “hambre de N”.
5. Para minimizar las pérdidas por amoniaco y lograr que nuestro cultivo disponga del N que teóricamente le estamos aportando, es necesario incorporar el fertilizante orgánico mediante riego o labor. En el caso de los purines la utilización de aplicadores de tubos colgantes es una estrategia también recomendada.
6. El uso de inhibidores de la nitrificación junto con purines puede ayudar a reducir las emisiones de óxido nitroso (N2O, un potente gas de efecto invernadero) y otras formas nitrogenadas contaminantes, además de que en ocasiones se han descrito beneficios agronómicos (en cuanto a rendimiento y/o asimilación de N).
7. Recomendamos dosificar en función del P para evitar excesos de fosfatos.
8. Los nutrientes que falten por aportar, una vez suministrado todo el P en fondo, se pueden aplicar en cobertera usando fertilizantes orgánicos (agricultura ecológica) o sintéticos (agricultura convencional)
9. Analizar nuestro fertilizante orgánico nos ayudará a conocer de forma exacta su composición en nutrientes totales y las distintas fracciones potencialmente disponibles.
10. No debe destinarse al abonado orgánico materiales que incluyan sustancias potencialmente nocivas (con patógenos, metales pesados, altas cargas de contaminantes emergentes) o que incluyan materiales poco biodegradables (plásticos).

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El proyecto MOSOEX es un grupo operativo financiado en el marco del Programa Nacional de Desarrollo Rural 2014-2020 por el Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural-FEADER y el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación; al 80% por el Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural - FEADER y al 20% por fondos de la Administración General del Estado, con un presupuesto total de 471.296,09 euros. El organismo responsable del contenido es el grupo operativo MOSOEX, y la autoridad de gestión es la Dirección General de Desarrollo Rural, Innovación y Formación Agroalimentaria (D.G.D. RIFA)

Financiáción del proyecto

El 12 de marzo de 2019 se publicó en el «Boletín Oficial del Estado» el extracto de la Resolución de 26 de febrero de 2019, del Fondo Español de Garantía Agraria, O. A. (FEGA) por la que se convocan ayudas para la concesión de subvenciones a la ejecución de proyectos de innovación de interés general por grupos operativos de la Asociación Europea para la Innovación en materia de productividad y sostenibilidad agrícolas (AEI-Agri), en el marco del Programa Nacional de Desarrollo Rural 2014-2020, para el año 2019. En base a dicha convocatoria el grupo operativo «MOSOEX» recibe una subvención de 471.296,09 € cofinanciada al 80% por el Fondo Europeo Agrícola de Desarrollo Rural (FEADER) y al 20% por fondos de la Administración General del Estado.

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Autoría:

• Guillermo Guardia (UPM)
• Jorge Álvaro (Aula Dei, CSIC)
• Antonio Vallejo (UPM)

Fecha de publicación:

17 de junio de 2021