Vinaza y compost de cachaza: efecto en la calidad del suelo cultivado con caña de azúcar*
Vinasse and sugarcane sludge compost: effect on the quality of the soil cultivated with sugarcane
Ismael Quiroz Guerrero1 y Arturo Pérez Vázquez2§
1 Ingeniería en Innovación Agrícola Sustentable, Instituto Tecnológico Superior de Zongolica, Campus Tezonapa. Carretera Tezonapa-El Palmar, km 1.5, antiguo recinto ferial, Tezonapa, Veracruz, México. (quirozismael@hotmail.com).
]]> 2 Agroecosistemas Tropicales, Colegio de Postgraduados, Campus Veracruz. Carretera federal Xalapa-Veracruz, km. 88.5, predio Tepetates, Manlio Fabio Altamirano, Veracruz, México C. P. 91700. §Autor para correspondencia: parturo@colpos.mx.
* Recibido: enero de 2013.
Aceptado: marzo de 2013.
Resumen
La cachaza y vinaza, residuos de la agroindustria azucarera, tienen un impacto negativo cuando se vierten en cuerpos de agua y positivo cuando se aplica al suelo. El objetivo de esta nota de investigación fue analizar los efectos sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo después de aplicar cachaza y vinaza. Así como determinar las ventajas y desventajas del uso de estos dos subproductos en el cultivo de caña de azúcar. El uso de compost de cachaza beneficia las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. La aplicación de vinaza beneficia principalmente propiedades químicas y biológicas del suelo. El uso de estos subproductos en el cultivo de caña de azúcar como enmienda orgánica del suelo resulta en ventajas debido a sus características físico-químicas.
Palabras clave: Saccharum officinarum, subproductos agroindustriales, suelo, materia orgánica.
Abstract
]]> The sugarcane sludge and vinasse, are wastes of the sugar industry, they have a negative impact when discharged into water bodies and a positive effect when applied into the soil. The aim of this research note was to analyze the effects on the physical, chemical and biological properties of the soil after the application of vinasse and sugarcane sludge. And to determine the advantages and disadvantages of using these products in the cultivation of sugarcane. The use of sugarcane sludge compost benefits the physical, chemical and biological properties of the soil. The application of vinasse benefits mainly chemical and biological properties. The use of these products in the sugarcane crop as soil organic amendment result in advantages because of its physicochemical characteristics.Key words: Saccharum officinarum, agro-industrial products, soil, organic matter.
Introducción
La calidad del suelo es definida como la capacidad de este para aceptar, almacenar y reciclar agua, así como minerales y energía para la producción de cultivos en niveles óptimos a largo plazo, mientras se preserva la salud del ambiente (Arshad y Coen, 1992; Parr et al., 1992). El concepto es incluyente y abarca más que la escueta definición de fertilidad del suelo (Altieri, 1999). La producción intensiva de caña de azúcar agota la fertilidad del suelo y afecta principalmente el contenido de materia orgánica y N en el suelo (Ribón et al., 2003).
El abono orgánico es un compuesto producido con materiales de origen animal o vegetal el cual tiene como finalidad suministrar nutrientes a las plantas (Salgado et al., 2006). Es así, que la cachaza y la vinaza, residuos de la agroindustria azucarera, por su composición mayormente orgánica han sido utilizados como enmiendas en los campos cañeros. El objetivo de esta nota de investigación fue analizar los efectos sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo después de aplicar compost cachaza y vinaza. Así como determinar las ventajas y desventajas del uso de estos dos subproductos en el cultivo de caña de azúcar.
Ventajas y desventajas de la utilización del compost de cachaza y vinaza en el cultivo de caña de azúcar
Para corregir la falta de nutrimentos en el suelo se utilizan normalmente fertilizantes. Sin embargo, algunos fertilizantes nitrogenados causan acidez (sulfato de amonio) en el suelo y contaminación del agua por nitratos y nitritos (Galaviz et al., 2010). Otra opción es el uso de abonos de origen animal y vegetal los cuales permiten el aporte de materia orgánica, que actúa como un depósito de nutrimentos que se suministran en forma lenta y regular a las plantas en crecimiento (Salgado et al., 2006). La cachaza es un residuo de la industria azucarera que se forma a partir de los lodos formados por las impurezas, ceras, hidrocarburos y azucares que aporta la caña (Hernández et al., 2008). La vinaza es el resultado de la destilación del alcohol etílico, produciendose de 10 a 15 litros por cada litro de alcohol, y contiene principalmente material orgánico disuelto (Bautista, 1998).
En México, el transporte de la cachaza del ingenio a las áreas de cultivo se realiza mediante el uso de camiones de volteo; mientras que la vinaza se traslada en asperpipas y vinazoductos. Estos residuos se han aplicado individualmente o en combinación con la dosis NPK 160-80-80 para potenciar su efecto (Salgado et al., 2003; Hernández et al., 2008). La cachaza en forma fresca contiene 70% de humedad, lo cual dificulta su transporte y aplicación en campo. Sin embargo, el compostaje y vermicompostaje de este subproducto reduce significativamente las desventajas al momento de transportarlo y aplicarlo.
]]> Por otro lado, existen varios usos de la vinaza. Subirós y Molina (1992) indican que su uso principal es en la alimentación animal, en la producción de gas metano y como enmienda en la fertilización de los suelos. En algunos ingenios las vinazas son vertidas a la red de drenaje para su posterior utilización como agua de riego o fertirriego en el cultivo de la caña de azúcar. Aunque este tipo de aplicación presenta la desventaja de utilizar agua para diluir la vinaza y efectos colaterales de contaminación de cauces naturales.Debido a que la composición química de la vinaza varía en función del material utilizado (guarapo o mieles finales) para destilar el alcohol, Subiros y Molina (1992), indican que en algunos casos la vinaza ha sido aplicada al cultivo en combinación con fertilizantes minerales. Por ejemplo, es posible agregar a la vinaza hasta 60 kg de N ha-1 con la finalidad de enriquecer su contenido de nutrientes.
Desde el punto de vista social, existe cierto rechazo en el uso de la vinaza y compost de cachaza en el cultivo de caña de azúcar. Quiroz et al., (2011) señalan para la zona de abasto del Ingenio La Gloria, Veracruz, que los productores perciben negativamente el precio y la cantidad de compost de cachaza aplicado por hectárea, y prefieren comprar fertilizante, ya que el compost de cachaza no tiene efectos a corto plazo, por lo que la actitud de éstos hacia el uso de compost es negativa. Respecto a la vinaza, los productores la perciben negativamente por su olor desagradable y la forma de aplicarla, ya que consideran que cuando las pipas entran al campo de cultivo dañan el suelo y a la caña.
Efecto sobre las características físicas del suelo
Cuando se compostea la cachaza en fresco y se aplica al suelo, esta beneficia su estructura y aireación y promueve el desarrollo de raíces y la penetración del agua en su interior (Elsayed et al., 2007). Este material al ser aplicado en el campo disminuye la compactación causada por la maquinaria que se utiliza al momento de la cosecha. Así, Sánchez et al., (2005) determinaron que la aportación de vermicomposta derivada de cachaza y estiércol de bovino disminuyó la densidad aparente del suelo, fomentó la formación de agregados estables en agua y promovió una estructura granulada y menos compacta del suelo. Cuando el suelo dispone de material orgánico en forma de cachaza, éste aumenta su capacidad de almacenaje de agua (Romero et al., 2002).
Por lo que se refiere a la vinaza, Goncalves et al., (2013) al aplicar 200 m3 ha-1 de vinaza, no encontró diferencias significativas en la densidad aparente de suelo a diferentes profundidades. Sin embargo, es probable que los cambios sobre algunas propiedades físicas del suelo se observen a largo plazo.
Efecto sobre las características químicas del suelo
Después de un año de aplicar cachaza composteada, la cantidad de fósforo (P) y materia orgánica en el suelo se incrementa. Sin embargo, es necesario llevar a cabo estudios a largo plazo para determinar el beneficio real de este subproducto (Hernández et al., 2008). La mezcla de cachaza y bagazo de caña con 90 días de compostaje presenta una relación carbono-nitrógeno (C/N) estable, así como una baja cantidad de nitrógeno amoniacal (NH4), lo cual permite que exista una cantidad de nitratos disponibles para la planta (Meunchang et al., 2005). Los efectos favorables para el suelo también fueron reportados por Elsayed et al., (2007) quienes indicaron que la aplicación de cachaza estimula el aumento de las reservas de materia orgánica del suelo, el carbono orgánico, el nitrógeno total y la cantidad de fósforo.
]]> Por lo que se refiere a los efectos de la vinaza, la obtenida a partir de melaza, aporta el doble de nutrimentos que la obtenida directamente de jugo de caña de azúcar, aunque estas tienen un bajo contenido de P y nitrógeno (N), al irrigar con vinazas y agregar un complemento 60 kg ha-1 de N estas aumentan el nivel de potasio (K), fierro (Fe) y P (Subirós y Molina, 1992), así como el pH (Bautista et al., 2000). Sin embargo, la aplicación de vinaza recién salida de la destilería a suelos acrisoles y fluvisoles constituye un riesgo de salinización y de contaminación por zinc (Zn) y manganeso (Mn), así como una pérdida ligera de cristalinidad de la hallosyta (Bautista et al., , 2000).Para reducir los riesgos antes mencionados, la vinaza debe aplicarse en forma sistematizada. Bautista y Durán (1998) recomiendan aplicar 564 m3 ha-1 de vinaza cruda; 956 m3 ha-1 de vinaza con tratamiento aerobio y 1618 m3 ha-1 de vinaza con tratamiento aerobio - anaerobio en suelo del tipo acrisol. Asimismo, para suelo del tipo fluvisol, se recomienda aplicar 611 m3 ha-1 de vinaza cruda; 1 036 rm ha-1 de vinaza con tratamiento aerobio y 1 753 rm ha-1 de vinaza con tratamiento aerobio-anaerobio.
Efecto sobre las características biológicas del suelo
El compost de cachaza presenta 59.8% de materia orgánica (Hernández et al., 2008), que es el alimento de una multitud de microorganismos y favorece procesos de mineralización, el desarrollo de la cubierta vegetal y estimula el crecimiento de la planta en un sistema ecológico equilibrado (Julca et al., 2006). Algunos efectos después de aplicar cachaza y vinazas son que la cachaza favorece el número y longitud de las raíces de la caña de azúcar, el área de exploración de la raíz, diámetro del tallo y la absorción de nitrógeno y potasio (Villanueva et al., 1998). Asimismo, Tenorio et al., (2000) encontraron tasas de mineralización alta con dosis de cachaza (10 y 20 t ha-1) y en el caso de la aplicación de vinaza la mayor tasa de mineralización se encontró en la dosis con 30 m3 ha-1. En ninguno de los casos anteriores se inhibió la actividad biológica al añadir las enmiendas directamente sin previo compostaje.
En un ensayo con maíz (Zea mays L.) sobre suelo molisol, la actividad y biomasa microbiana-C durante la prefloración de las plantas fue significativamente mayor en el tratamiento donde se aplicó vinaza al 100% comparado con la dosis de fertilización KCl (Montenegro et al., 2009).
La vinaza es rica en materia orgánica, en algunos casos hasta 17 kg m-3 (Hernández et al., 2008) lo que es suficiente para que los microorganismos edáficos se desarrollen y mineralicen dichos compuestos (Julca et al., 2006). Por ejemplo, después de aplicar vinaza, la cantidad de CO2-C m-2 h-1 puede presentarse hasta 683.6 mg lo que supera notablemente el flujo de CO2 cuando el suelo es regado con agua (368.5 mg). La diferencia en flujo de CO2 se debe a la degradación rápida de la materia orgánica contenida en la vinaza mediante los microorganismos del suelo.
Por ello, después de siete años la vinaza por su característica liquida promueve la lixiviación de K, Ca, Mg y S alcanzando profundidades de 0.7-3.5 m. Rodríguez et al., (2012), determinaron la mayor cantidad de K y lixiviados a 10 cm y 23 cm de profundidad, esto favoreció el desarrollo profundo de las raíces del cultivo (Penatti et al., 2005 citado por Hernández et al., 2008).
Conclusiones
]]> La aplicación de cachaza al suelo tiene efectos positivos en su calidad principalmente en la estructura, infiltración y retención de agua. Estimula la formación de agregados, el reciclaje de N, P, K, Ca, Mg, el desarrollo radical y la actividad microbiológica. Además, la vinaza beneficia al suelo al aportar una gran cantidad de K y materia orgánica. Estimula el crecimiento profundo del sistema radical, favorece la infiltración de agua, aumenta la actividad microbiológica y el intercambio gaseoso del subsuelo. Las ventajas del uso del compost de cachaza se deben principalmente al efecto positivo sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo. Los mejores resultados se obtienen mezclando el compost de cachaza con otros abonos orgánicos o con fertilizantes. Sin embargo, es importante informar previamente al productor sobre los efectos del compost de cachaza, debido a que estos consideran que es similar a los fertilizantes. Cabe señalar que la cantidad de compost de cachaza no es suficiente para satisfacer la demanda en la zona de abasto de los ingenios. Por otro lado, la vinaza, presenta la ventaja de ser líquida, satisfacer necesidades hídricas, contenido de materia orgánica y K, principalmente. Pero presenta la desventaja de que debe ser enfriada antes de ser aplicada al campo, su uso en exceso puede aumentar la salinización del suelo, y si no se informa al productor este puede rechazar su uso.
Agradecimiento
Al Tecnológico Superior de Zongolica, en especial al área de Ingeniería en Innovación Agrícola Sustentable. A la LPI4 (Agronegocios, Agroecoturismo y Arquitectura del Paisaje) y al Campus Veracruz del Colegio de Postgraduados.
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