EVOLUCIÓN DE ALGUNAS CARACTERÍSTICAS

EVOLUCIÓN DE ALGUNAS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DE UN SUELO CALCÁREO
ACONDICONADO CON BIOSÓLIDOS
Robledo- Santoyo1; R. Maldonado Torres1; V. Espinosa Hernández2E. Rubiños Panta2; E.
Ojeda Trejo2; E. Hernández Acosta1 y L. Corlay Chee1
Universidad Autónoma Chapingo, km 38.5 carretera México-Texcoco1, Colegio de
Postgraduados2 km 36.5 carretera México Texcoco, E mail: [email protected]
ABSTRACT
The objective is to establish an ideal doses to applying of sewage sludge (biosólids)
generated in the Plant of Treatment of Water Wastes of Aguascalientes City for the crop of
maize (Zea mays), in a calcareous soil inside the area of influence of the plant. Deciding the
changes in some chemical characteristics of the soil and in of the growth of the crop in the
above mentioned soil, by a field experiment. This study was realized in plot of approximately
two hectares. They determined and were applied, seven treatments, 0, 20, 40, 80, 120, 160
and 200 t ha-1 of biosolids in dry base to the soil, with four repetitions, obtaining 28
experimental units of 495m2, only to the control treatment 0 t ha-1 there was applied to him
inorganic fertilizer (120-80-0). Samples of soil were collected before applying the sewage
sludge and 1, 3 and 8 months before incorporated the biosolids to the soil, to the week of
been credit incorporated the sludge maize was sowed, providing the necessary dampness to
the maize across rolled irrigation. To three months of established the crop, some variables of
growth measured up. The addition of biosolids to the studied soil improved notably his
chemical characteristics like the decrease to pH, increase in the percentage of the organic
matter and the capacity of exchange cationic, increases in the concentration of inorganic N
and P, and K, Ca and Mg interchangeable, major availability of micronutrients as: Fe, Cu, Zn
and Mn.
Keywords: Waterwastes, Sewage Sludge, calcareous soils
INTODUCCIÓN
En la actualidad, el manejo integral de los biosólidos ha cobrado gran importancia debido al
potencial de uso benéfico que estos representan. Su aplicación en suelos es la práctica
más empleada en diversos países de la Comunidad Europea, así como en los Estados
Unidos de Norte América, representando aproximadamente un 45% y 56% respectivamente
(Bastian 1997). En México solo el 30% de las aguas residuales son tratadas y se tiene
registrado un volumen de aproximadamente 12’614,400 toneladas anuales de biosólidos y
su destino se limita al depósito en vertederos y lagunas (Woo, et al, 2003).
Los biosólidos tienen valor fertilizante y mejoran las propiedades físicas y químicas de los
suelos (Tester, 1990). Este material contiene cantidades considerables de materia orgánica,
N,P y K, además de otros nutrimentos como Ca, Mg, Fe, Zn, Cu, Mn y B (Lovell, 1996). La
productividad del suelo aumenta por causa del incremento de la materia orgánica ocurrido
después de la aplicación de biosolidos, debido a una mayor movilización y adsorción de
diferentes elementos en los suelos (Schnitzer, 1991). Los biosolidos pueden llegar a afectar
la cadena alimenticia a través de los cultivos y contaminar las aguas freáticas, debido al alto
contenido de nutrientes, microorganismos patógenos y diversos metales pesados.
La planta de tratamiento de aguas residuales de la Ciudad de Aguascalientes, tiene una
capacidad de tratar hasta 2000 L s-1. Esta actividad genera 150-170 m3 de biosólidos
diariamente, los que son acumulados en áreas aledañas a la planta. Los biosólidos se están
aplicando, sin control ni regulación en parcelas de agricultores cercanas a la planta,
obteniendo diferentes rendimientos en la producción de maíz. Por lo que, en este trabajo se
evaluó el efecto de la aplicación de dosis crecientes de biosólidos al suelo sobre algunas de
sus características químicas del suelo y variables del crecimiento del cultivo de maíz.
Materiales y Métodos
Se aplicaron biosólidos a una parcela de una hectárea, en un suelo representativo del área
de influencia de la planta de tratamiento. Con base en la experiencia de los productores de
la región, se determinaron y aplicaron, siete tratamientos, 0, 20, 40, 80, 120, 160 y 200 t ha-1
de biosólidos en base seca al suelo, con cuatro repeticiones, obteniendo 28 unidades
experimentales, únicamente al tratamiento 0 (Testigo) se le aplicó fertilizante inorgánico
(120-80-0). Se colectaron muestras de suelo antes de aplicar y a 1, 3 y 8 meses de
incorporados los biosólidos al suelo, a las que se les determinaron pH, MO, N inorgánico, P,
K, Ca, Mg, Na, CIC, Fe, Cu, Mn y Zn (NOM-021-RECNAT- 2000). A la semana de haber
sido incorporados los lodos se sembró maíz, proporcionándole la humedad necesaria a
través de riego rodado.
Resultados y Discusión.
En el Cuadro 1 se presenta la composición químicas de los biosólidos de la planta de
tratamiento en estudio.
Cuadro 1. Composición química de los biosólidos procedentes de la planta de tratamiento
de aguas residuales El Niágara.
pH
MO
N
P
K
Ca
Mg
Na
B
CIC
%
-------------------------------- mg kg-1 -------------------------------E
6.6
-3290.0
616.7 1092.8 7920.0 329.2 460.0 12.5 21.4
T
-63.3
40188.1 5387.7 35374.1 18230 1850 14086.0 97.1
-E: extractables; T: totales.
Con la aplicación de biosólidos al suelo se incrementó notablemente las características
vegetativas del cultivo, alcanzando sus máximos valores con los tratamientos de 160 y 200 t
ha-1 (Cuadro 2)
Cuadro 2. Concentración de nutrimentos y algunas características en el cultivo de
maíz
Tratamiento N
P
K
Ca
Mg Fe Cu Mn Zn Biomasa Altura de Forraje
de planta planta
fresco
t ha-1
%
mg k-1
g
m
t ha-1
0
20
40
80
120
160
200
2.1
2.5
2.5
2.7
2.8
2.9
2.6
0.26
0.20
0.22
0.27
0.37
0.45
0.30
2.2
1.8
2.0
2.1
2.1
2.2
2.4
0.26
0.40
0.38
0.39
0.43
0.48
0.49
0.22
0.20
0.22
0.18
0.23
0.23
0.19
102
101
108
100
124
121
107
9.5
7.5
10.0
9.5
9.8
10.0
9.6
55
44
58
66
76
69
58
16
17
25
27
25
35
26
746 d
929 cb
924 dc
1024 cba
1182 ba
1387 a
1148 bac
1.87 d
2.76 a
2.31 c
2.51 cb
2.69 ba
2.71 ba
2.77 a
42 d
51 cb
51 cb
57 cba
65 ba
77 a
63 ba
Con respecto al suelo, en la Gráfica 1 se observa que al mes de incorporados los biosólidos,
con el incremento de las dosis el pH disminuye progresivamente hasta estabilizarse
aproximadamente en 7.3 (tratamientos con mayores dosis de biosólidos). Después de
transcurridos tres meses, con las dosis menores, el pH tiende a recuperarse, mientras que
en las mayores de 80 t ha-1 sigue disminuyendo; y a los ocho meses se observa una
tendencia creciente de este parámetro con todos los tratamientos.
Esta disminución en el pH del suelo permite una mayor disponibilidad de los nutrimentos
presentes en el mismo; así, la materia orgánica se incrementó en más de 100% con todos
los tratamientos desde el primer mes desde la incorporación de los lodos, siguiendo esa
misma tendencia a los tres meses y con ligera disminución a los ocho meses.
El contenido de N inorgánico inmediatamente disponible para las plantas (N-NH4 y N-NO3)
se incrementa en más del 500% con las tres dosis mayores el primer mes, observándose
decrementos a los tres y a los ocho meses después de la adición de los biosólidos.
Gráfica 1. Efecto de diferentes dosis de biosólidos, en algunas características del suelo, a
uno, tres y ocho meses después de incorporados.
900
41
k (mg kg-1)
-1
CIC (C mol kg )
Esto puede deberse a las perdidas por lixiviación, volatilización y absorción por las plantas.
En cuanto al P, en la Grafica 1 se observan incrementos superiores al 100% en el primer y
tercer mes con todos los tratamientos y un decremento a los ocho meses de aplicados los
biosólidos este decremento pueden ser debido a que al incrementarse el pH en ese lapso de
tiempo y por ser un suelo calcáreo los fosfato reaccionan con el Ca de suelo formando
fosfato de calcio insolubles.
33
700
25
0
20
40
80
120
160
200
500
0
Dosis de Bisólido (t ha -1)
1 mes
3 meses
20
40
80
120
160
200
Dosis de biosólido (t ha -1)
8 meses
1 mes
3 meses
8 meses
500
Ca (mgkg -1)
Mg (mg kg -1)
650
350
200
50
0
20
40
80
120
160
Dosis de biosólido (t ha-1)
1 mes
3 meses
8 meses
200
4000
3000
2000
0
20
40
80
120
160
200
Dosis de biosólido (t ha -1)
1 mes
3 meses
8 meses
Gráfica 2. . Efecto de diferentes dosis de biosólidos , en algunas características del suelo, a
l, 3 y 8 meses después de incorporados.
La CIC es una propiedad importante del suelo, ya que controla la retención y toxicidad de los
metales en suelos tratados con biosolidos y puede verse afectada por diferentes factores
como el pH, materia orgánica y textura. Se puede apreciar en la Gráfica 2 que la CIC se
encuentra en una categoría alta (NOM 2002). El K como se puede apreciar en la grafica, se
encuentra en un nivel muy rico, el Ca en un nivel medio en todos los tratamientos y
26
Cu (mg kg -1)
Fe (mg kg -1)
mantiene este nivel a través de los distintos lapsos de tiempo analizados, con excepción del
tratamiento de 200 t ha-1. El Mg se encuentra con valores medios y se incrementa a niveles
muy ricos a partir del tratamiento de 40 t ha-1.
18
16
8
0
10
0
20
40
80
120
160
0
200
20
1 mes
3 meses
40
80
120
160
200
Dosis de biosólido (t ha-1)
Dosis de biosólido (t ha -1)
1 mes
8 meses
3 meses
8 meses
Zn (mg kg-1)
8
Mn (mg kg-1)
12
9
6
3
6
4
2
0
0
0
0
20
40
80
120
160
Dosis de biosólido (t ha -1)
1 mes
3 meses
8 meses
200
20
40
80
120
160
200
Dosis de biosólido (t ha-1)
1 mes
3 meses
8 meses
Grafica 3. . Efecto de diferentes dosis de biosólidos , en algunas características del suelo, a
l, 3 y 8 meses después de incorporados.
El Fe y el Mn están presentes en todos los suelos y ejercen una acción enzimática
importante sobre las plantas (Vázquez- Yanes, 1987), ambos elementos se encuentran en
disponibilidad adecuada para el cultivo en todos los tratamientos, como se puede apreciar
en la grafica 3. En cuestiones de fertilidad el Cu y Zn no presentaron concentraciones
consideradas como deficientes para la nutrición vegetal como se puede apreciar en las
gráficas respectivas. Cabe señalar que la biodisponibilidad de estos dos últimos nutrimentos
tuvo un incrementó directamente proporcional con la dosis aplicada del biosólido.
Conclusiones. La adición de biosólidos al suelo estudiado mejoró notablemente sus
características químicas como son: disminución del pH, incremento de materia orgánica,
Nitrógeno inorgánico y Fósforo, sobre saliendo las dosis mayores (120, 160 y 200 t ha-1).
También se ve favorecida la Capacidad de Intercambio Catiónico, por ende la disponibilidad
de los nutrimentos intercambiables (K, Ca y Mg), de igual manera una disponibilidad para los
cultivos de micronutrientes como: Fe, Cu, Zn y Mn,
Literatura Citada
Bastian R.K. (1997), Biosolids managament in the United Status, A state-of-the-nation
overview. Water invironment and technology, USA, Mayo p.45-50.
Gamrasni M. A. (1985) Aprovechamiento agrícola de agues negras urbanas, Limusa,
México, D.F.,143pp.
Lovell B. 1996. Aplicación en suelos de biosólidos de drenaje para la producción de
cosechas. Factsheet. Orden Núm. 95-069. Notario 8 p.
NOM 021-RECNAT-2000. Norma Oficial Mexicana, Que establece las especificaciones de
fertilidad, salinidad y clasificación de suelos. Muestreo y análisis. SEMARNAT.
Publicado en el Diario Oficial de la Federación 31de Diciembre de 2002.
Schnitzer M. 1991. Soil organic matter- the next 75 years. Soil Sci. 151(1): 41-58.
Tester C.F. 1990. Organic amendment effects on physical and chemical properties of a
sandy soil. Soil. Sci. Soc. Am. J. 54(3): 827-831.
Vázquez-Yanes C., 1987. Como viven las plantas, Fondo de Cultura Económica, México
D.F., 93pp.
Woo R., Vazquez A., Olivares S., Zavala F., González G., Váldes R. y Gallegos C. 2003
Evaluación del rendimiento del cultivo del maíz (zea mays) aplicando lodos activados y
urea. En: VII Simposio Internacional y II Cangreso Nacional de Agricultura Sostenible.,
Monterrey, México del 17-20 de noviembre., p 141.