Manejo agroecol贸gico de suelos
Gabriela Soto, CATIE gabisoto@catie.ac.cr
Aspectos novedosos que introduce la agricultura orgánica en la visión del suelo • La importancia del suelo en la agricultura y la salud humana: Suelo sano
Planta sana
Salud humana
– Salud del suelo Salud del ecosistema (Rapport et al. 2005) – Suelo sano Agua sana – importancia del suelo en la salud del planeta
Aspectos novedosos que introduce la agroecología en la nutrición de cultivos • Riesgo de fertilización excesiva (trofobiosis). – Planta sobre-fertilizada: más susceptible a enfermedades, menor impacto en la salud humana
• Manejo de nutrientes dentro del sistema: – RECICLAJE: Compostaje, coberturas, sombra. – Importancia de la materia orgánica
• La importancia de la vida del suelo • Revaloración de las características físicas del suelo.
Para qué sirve el suelo?
Respuestas de productores de la Asociación de Productores Orgánicos de la Suiza, Turrialba,
La diferencia es si el suelo estรก cubierto con plantas o con cobertura vegetal (mulching)
Usted - con el manejo adecuado del suelo – puede determinar el paisaje y la vida
Se deben favorecer aquellas condiciones que favorezcan INFILTRACION
Suelo bueno
=
Suelo fĂŠrtil
El suelo se ve como un recurso para producir y nada mĂĄs
Sociedad Americana de la Ciencia del Suelo (SSSA, 1984) Calidad de suelos
=
Fertilidad de suelos /Producci贸n
Funciones del suelo: definición de calidad (USA National Research Council, 1993)
Calidad de suelos Fertilidad de suelos /Producción Transformación de agrotóxicos
Ciclo del agua (cantidad y calidad agua) Cambio climático (CO2, NO2, CH4)
Descomposición/ reciclaje/ almacén de nutrientes
Pero como se puede promover una mejor la calidad de suelos?
Calidad de suelos Fertilidad de suelos /Producción Transformación de agrotóxicos
Ciclo del agua (cantidad y calidad agua) Cambio climático (CO2, NO2, CH4)
Descomposición/ reciclaje/ almacén de nutrientes
Liberación de enzimas
Mayor porosidad
Mayor agregación
Protección agua
Promotora de crecimiento
Adhesion
Almacén de Nutrientes Fijación de N2
Simbiosis
Antibiosis Descomposición De M.O. Disponibilidad De nutrientes Mayor absorción De nutrientes
Actividades de la Vida del suelo
Biocontrol
Enfermedad Descomposición pesticidas
Competencia por nutrientes
Fitotoxicidad
Como manejar la nutrición en la producción orgánica? National Organic Program: Lista de insumos • Todo producto natural es permitido • Todo producto sintético es prohibido
Lista de insumos para producción orgánica: GENERICOS
NOP Todos los sintéticos están prohibidos 205.601 Sustancias sintéticas PERMITIDAS
Todos los naturales son permitidos 205.602 Sustancias nosintéticas (naturales) prohibidas
UE 2092/95 Lista positiva: todo lo que está en la lista se puede usar
Con qué recursos cuento para manejar la nutrición orgánica? Fuente minadas
Fuente Orgánicas
• Sulfato de K • Roca fosfórica • Sulfato de Mg • Nitrato de Sodio
• Estiércoles • Extractos de algas • Compost • Lombricompost • BIOMASA
Veamos primero que dice la norma NOP en Suelos ยง 205.203 Soil fertility and crop nutrient management practice standard. (a) The producer must select and implement tillage and cultivation practices that maintain or improve the physical, chemical, and biological condition of soil and minimize soil erosion. (b) The producer must manage crop nutrients and soil fertility through rotations, cover crops, and the application
Veamos primero que dice la norma NOP en Suelos ยง 205.203 Soil fertility and crop nutrient management practice standard. (c) The producer must manage plant and animal materials to maintain or improve soil organic matter content in a manner that does not contribute to contamination of crops, soil, or water by plant nutrients, pathogenic organisms, heavy metals, or residues of prohibited substances.
Manejo Sostenible del Suelo Agua Hidrología
Sincronía de nutrientes
Materia orgánica
Brown et al, 1994.
Manejo de la fertilidad en agricultura orgánica • Rotación de cultivos Manejo de la • Cultivos intercalados materia • Manejo de sombra orgánica • Aplicación de abonos orgánicos • Inoculación con microorganismos • Aplicación de fuentes minadas de nutrientes
Mineralización
NO3-
NH4+
NH4+ NO3-
NO3-
NH4+
NO3-
NH4+
• Por año se mineraliza del 1 al 2 % del N total • La tasa de mineralización de depende del pH, humedad, temperatura, relación C:N, taninos y polifenoles, etc
Manejando y comprendiendo la materia orgรกnica
CO2
VIVIENTE
• RAÍCES DE PLANTAS (5-10%) • MACROORGANISMOS (15-30%) • MICROORGANISMOS (60-80%)
< 4% CO TOTAL MATERIA ORGÁNICA DEL SUELO
NO-VIVIENTE
• MACROMATERIA ORGÁNICA (10-30%)
• HUMUS
~ 98 % CO TOTAL MODELO DE THENG et al., 1987)
FRACCIÓN DINÁMICA
CARBONO ESTRUCTURAL
L/N
3 AÑOS
CO2
RESIDUOS DE PLANTAS
CARBONO METABÓLICO
L/N
0,5 AÑOS
SUELO
CO2
CARBONO ACTIVO
CO2
CARBONO LENTO CO2
CARBONO PASIVO
MODELO CENTURY, PARTON et al., 1987
CO2
CO2
CO2
Composición de la materia orgánica del suelo Microorganismos
SUELO
Partículas de materia orgánica en descomposición
HUMUS
Funciones de las diferentes fracciones de la materia orgánica
Compost sin terminar
Microorganismos Partículas de materia orgánica en descomposición
Liberación de nutrientes y estructura Compost terminado
HUMUS
Retener nutrientes y estabilidad del suelo: larga vida al suelo
Relación entre el grado de descomposición de la materia orgánica y su función en el suelo
Función en suelo
Capacidad de intercambio catiónico Capacidad de retención de agua Supresión de enfermedades Mineralización de nutrientes Agregación
Fresca
Humus
Estado de descomposición de la materia orgánica
*
Light fraction 6x
Heavy fraction 6x
Huminas • No son solubles en agua a ningún pH • La sustancia más grande las sustancias húmicas • Su función en el suelo es más estructural: mejora la retención de nutrientes y de agua.
ÁCIDOS HÚMICOS • No son solubles en agua ni bajo condiciones ácidas • Grupos característicos: carboxílicos e hidroxilos, fenólicos • Color marrón o negro
Acidos Fulvicos (fulvus = amarillo)
• Sustancia húmica soluble a cualquier pH • Por ser mucho más pequeños que los Ácidos Húmicos pueden entrar en las raíces y hasta en las hojas (fertilizantes foliares): actúan como agentes quelatantes. • Altos contenidos de grupos carboxilos (COOH-) y grupos hidroxilos (COH): más reactivos que el humus. • CIC mayor que el humus: un solo ácido fúlvico puede acarrear hasta 60 nutrientes dentro de la planta!! • Además de retener nutrientes retiene agrotóxicos. • Son construidos por actividad microbiana, pero pueden ser destruidos cuando se aplican altas dosis de fertilizantes nitrogenados.
El proceso de compostaje
Materia prima cruda
Compost a medio terminar
Compost terminado
Impacto de la aplicación de lodos urbanos sobre la estructura de suelos: aumento en la infiltración
Partículas desagregadas: favorece escorrentía y
Partículas agregadas favorece infiltración
Distribución del suelo en los diferentes tamaños de agregados según el árbol de sombra utilizado % del suelo en cada fracción
60
b
50 40
a
a
b b b a
PS Terminalia
a
Abarema
30
Erytrhina
20
b b b
10
a
0 8-2 mm
2 mm - 250 um
250 - 53 um
Tamaño de agregados de suelo
< 53 um
¿Sincronía?
ACOPLE ENTRE EL CONSUMO y LA APLICACIÓN 100%
% C O N S U M I D O
80%
60% Consumo Aplicación 40%
20%
0% 0%
25%
50%
75%
100%
% CICLO VEGETATIVO
al mismo son...!
¿Qué sabemos de liberación de nutrientes de la materia orgánica?
Qué factores determinan la tasa de liberación de nutrientes? • Clima • Tipo de materia orgánica • Tipo de suelo
Volatilización
• Sistema de manejo
Mineralización
Inmovilización
Absorción
Lixiviación
Porcentaje de liberación de N de pulpa de café aplicada al campo como abono 100
50% de N liberado entre 5 y 8 semanas
90
Porcentaje liberado de nitrÛgeno
80 70 60 50 40 30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
sem anas MO A
MO E
MO T
11
12
13
14
15
16
17
Por贸 Org谩nico
Porcentaje de liberación de N de desecho de podas de diferentes árboles La tasa de liberación varía con el árbol de sombra
130 120
Terminalia
% de liberación Porcentaje de nitrÛgeno (N) de N
110 100 90
Cashá
80 70 60 50 40
Erytrhina
30 20 10 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
s em anas
AC E
AC T
MC A
Semanas
MC E
MC T
MO A
MO E
MO T
15
16
17
Porcentaje de liberación de K de desecho de podas de diferentes árboles 100 92 85
LA LIBERACIÓN DE POTASIO ES MUCHO MÁS RAPIDA, SIN IMPORTAR EL TIPO DE ARBOL
77
Porcentaje de potasio (K)
69 62 54 46 38 31 23 15 8 0 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
sem anas ACE
AC T
MC A
MC E
MC T
MO A
MO E
MO T
15
16
17
Características químicas de especies de sombra en cacao en Alto Beni, Bolivia (Villegas 2007) Parámetro / Especie
Bactris gasipaes
Centrolobium ocroxylum
Erythrina poeppigiana
Inga edulis
Miroxylum balsanum
Swietenia macrophylla
Theobroma cacao
Umbral
%N
2,6
3,1
3,8
2,8
2,5
2,2
>2
%P
0,2
0,2
0,2
0,2
0,3
1,7 0,1
0,2
>0,25
Lignina %
9.3
21.4
12.9
36.5
11.5
28.1
23
<15;
Carbono Total %C
45,6
49,7
45,8
49,9
48
48
47,7
…….
Índices de calidad de material orgánico Parámetro / Especie
Bactris gasipaes
Centrolobium ocroxylum
Erythrina poeppigiana
Inga edulis
Miroxylum balsanum
Swietenia macrophylla
Theobroma cacao
Relación C:N
17,7
16
12,1
17,4
19,6
27
21,3
Relación C:P
239,9
261,6
199,1
370
146
479
324
Relación Lignina:N
3.6
6.9
3.4
13.0
4.6
16.6
10.8
Relación Lignina:P
47
107
65
183
38
281
119
Tasas de descomposición y peso remanente a los 113 días para árboles de sombra de cacao y Alto Beni, Bolivia Tasa de descomposición [k año-1] (Modelo exponencial)
Tratamiento
Peso remanente observado [g]
Época lluviosa
Época seca
Época lluviosa
Época seca
Erythrina poeppigiana
a 4,16 A
c 2,77 B
a 19 A
b 36 B
Miroxylum balsanum
b 3,40 A
a 3,58 A
b 29 A
a 31 A
Bactris gasipaes
c 3,12 A
b 3,17 A
b 32 A
ab 34 A
Theobroma cacao
d 2,15 A
c 2,74 B
cd 54 A
c 43 B
Centrolobium ocroxyum
d 2,12 A
c 2,52 B
c 49 A
cd 44 A
Swietenia macrophylla
e 1,83 A
d 1,97 A
d 58 A
e 52 A
1,60 A
d 2,20 B
d 57 A
d 48 B
Inga edulis
f
SAF: Cuánto de los nutrientes que aporta la biomasa pueden ser absorbidos por el cultivo de interés? (Palm 1995) 1. Lo nutrientes que contiene la biomasa son suficientes para suplir los requerimientos del cultivo asociado? 2. Cuánto de estos nutrientes son absorbidos por el cultivo? (tiempo de liberación de los nutrientes) 3. Destino de nutrientes que no son absorbidos
%N mineralizado
1995)
% N no mineralizado
recuperado el cultivopor el cultivo
enorgรกnica la materia orgรกnica
Leucaena leucocephala
76
5
24
71
Erythrina sp. Gliricidia sepium
94 100
22 21
6 0
73 79
Gliricidia sepium
48
23
52
35
Cajanus cajan
73
27
27
53
% de N almacenado
Destino del N en SAF (Palm 1995)
60%
Alta calidad
50%
Baja calidad
40% 30% 20% 10% 0%
Volatiliza
Suelo
Mulch
Almacen de N en sistema SAF
Cultivo
Diferentes ecosistemas del suelo
Cadena tr贸fica del suelo: existe mucha duplicidad de funciones
Se favorece la biodiversidad favoreciendo diversidad de ecosistemas
La Rizosfera RAIZ
• Modelo de rizosfera: • el tubo central representa la raíz y el cilindro exterior la rizosfera: patrón de flujo y difusión al suelo
PRODUCCION DE EXUDADOS RADICALES • se libera al suelo del 25 al 50% del carbono enviado a las raíces • el maíz, exuda el 200% del carbono producido en grano
La Rizosfera RAIZ SUELO
EXUDADOS RADICALES
ORGANISMO RS > 10 - 20
Los exudados radicales varían
en su composición
Producción de carbohidratos: • • • • •
Glucosa: trigo, cebada, soya, mostaza. Fructosa: avena, sorgo, mostaza. Sacarosa: frijol Maltosa: mostaza y frijol Rafinosa: Pino blanco y trigo.
Aporte total de nutrientes en el sistema de café orgánico con sombra Diferencia Exceso
Podas árbol leguminosa
– 203 Kg N/Ha
300 Kg N/Ha Total de aportes al sistema:
Requerimientos del café y poró
487 Kg N / Ha
284 Kg N/Ha)
Materia orgánica suelo
Pulpa de café
30 Kg N/Ha
53 Kg N/Ha
Gallinaza 134 Kg N/Ha
Si se usan excretas animales se deben compostear antes de la cosecha SE PERMITE excretas frescas
No se permiten excretas frescas, solo composteadas Camote, lechuga manĂ
4 meses antes
Naranja, cafĂŠ, mango
COSECHA
3 meses antes
C贸mo obtener cosechas rentables en sistemas agroecol贸gicos
Productividad en el tiempo de los diferentes sistemas de manejo en Turrialba AC MC MO BO PS AC
2002 9 7 0 0 12
2003 56 37 11 7 68
2004 25 18 27 23 20
2005 56 41 38 34 61
2006 14 3 16 15 22
2007 49 38 45 33 68
REVALORACIÓN DE TODOS LOS COMPONENTES DEL SISTEMA Entradas por precipitación
Salidas por productos vegetales, leche, carne Hojarasca Forraje
Pastos
Fertilizantes
Pérdidas por lixiviación
Abonos orgánicos • Gallinaza
• Acidos húmicos
Abonos para agricultura orgánica No se permite si es de animal estabulado (UE), no más de 170 Kg N/ha, solo composteado si se aplica 90 días antes de cosecha (USA) Ácidos húmicos: solo si se extraen por hidrólisis o con KOH. Carbonato de calcio, Roca fosfórica, Sulfato de Potasio, Sulfato de Magnesio
Manejo Sostenible del Suelo Agua Hidrología Vegetación Vida del suelo
Vegetación
Materia orgánica
Sincronía de nutrientes Vida del suelo
Brown et al, 1994.
Utilizar abonos orgรกnicos
Uso de coberturas La Garnacha, Nicaragua
No deje nunca el suelo descubierto si puede evitarlo: las raĂces son la principal fuente de alimento del suelo
Muchas gracias!!
Veamos primero que dice la norma NOP en Suelos § 205.203 Soil fertility and crop nutrient management practice standard. (1) Raw animal manure, which must be composted unless it is: (i) Applied to land used for a crop not intended for human consumption; (ii) Incorporated into the soil not less than 120 days prior to the harvest of a product whose edible portion has direct contact with the soil surface or soil particles; or (iii) Incorporated into the soil not less than 90 days prior to the harvest of a product whose edible portion does not have direct contact with the soil surface or soil particles; (2) Composted plant and animal materials produced though a process that: (i) Established an initial C:N ratio of between 25:1 and 40:1; and (ii) Maintained a temperature of between 131 °F and 170 °F for 3 days using an invessel or static aerate
Veamos primero que dice la norma NOP en Suelos ยง 205.203 Soil fertility and crop nutrient management practice standard. (3) Uncomposted plant materials. (d) A producer may manage crop nutrients and soil fertility to maintain or improve soil organic matter content in a manner that does not contribute to contamination of crops, soil, or water by plant nutrients, pathogenic organisms, heavy metals, or residues of prohibited substances by applying: (1) A crop nutrient or soil amendment included on the National List of synthetic substances allowed for use in organic crop production; (2) A mined substance of low solubility; (3) A mined substance of high solubility: Provided, That, the substance is used in compliance with the conditions established on the National List of nonsynthetic materials prohibited for crop production; (4) Ash obtained from the burning of a plant or animal material, except as prohibited in paragraph (e) of this
Veamos primero que dice la norma NOP en Suelos ยง 205.203 Soil fertility and crop nutrient management practice standard.