Efecto del agregado de estiércol de gallina en el compostaje de aserrín y cascarilla de arroz

Abstract

En Corrientes (y demás provincias mesopotámicas) se producen grandes volúmenes de aserrín y cascarilla de arroz, que pueden compostarse con residuos ricos en N, como estiércol de gallina, para ser utilizados como enmiendas orgánicas. Considerando que el destino final de estos residuos muchas veces afecta al medio ambiente y que gran parte de los suelos de la región tienen severos problemas de fertilidad, el objetivo principal de esta tesis fue estudiar el efecto de distintas proporciones de estiércol de gallina, aserrín y cascarilla de arroz en la eficiencia del proceso de compostaje y la calidad del producto final. Para ello (i) se produjeron compost en pilas estáticas con dos relaciones de material carbonado a estiércol de gallina (2:1 y 1:1 en volumen), utilizando solo aserrín, solo cascarilla de arroz y aserrín + cascarilla; (ii) se compararon diferentes indicadores químicos, físico-químicos y biológicos de estabilidad y madurez; (iii) se evaluó el grado de transformación alcanzado en fracciones de diferente tamaño del producto final ( 1 mm, 1-5 mm, 5-10 mm) y (iv) se estudió el efecto de dos dosis (20 y 40 g/kg) de los compost en la disponibilidad de N y P, retención de agua del suelo y producción de ryegrass en ensayos de laboratorio e invernáculo, utilizando dos suelos característicos de Corrientes (Entisol arenoso y Molisol). Se encontró que la duración de la fase termofílica dependió del tipo de material carbonado siendo más corta con cascarilla de arroz que con aserrín. Esto estuvo asociado a menor C orgánico, retención de agua y accesibilidad al ataque microbiano en las pilas con cascarilla. Sin embargo, la eficiencia del proceso como tiempo requerido para alcanzar estabilidad fue similar en todos los casos. Los indicadores simples más recomendables de estabilidad fueron C soluble en agua y amonio, y de madurez, amonio e índices de germinación. Un resultado muy importante fue la alta conservación de N en todos los tratamientos. Todos los compost estuvieron bien provistos en macronutrientes (N, P, S Ca y K), pero mostraron diferencias de calidad según el tipo de material carbonado y la proporción en la mezcla original. El N total y el disponible fueron mayores en los compost producidos con aserrín, el P total y el extractable en los compost con mayor proporción de estiércol (1:1), el C orgánico en los compost con mayor proporción de material carbonado (2:1) y el Si en los compost con cascarilla. Los elementos traza fueron muy bajos. El N inorgánico aportado (N soluble + N mineralizado) fue equivalente a 35-160 kg/ha, y mayor con los compost producidos con aserrín. La liberación de P fue muy alta, superando 60 mg/kg, valor límite del riesgo de pérdida por lixiviación. Respecto al valor como enmienda, se encontró un efecto diferencial del tipo de suelo. Los compost mejoraron la retención hídrica del Molisol de textura franca, pero no la del Entisol arenoso, donde la baja protección de la arena y el agregado de nutrientes posiblemente aceleraron la pérdida de la materia orgánica agregada y la del suelo. La riqueza en N determinó el valor fertilizante: los mayores rendimientos de ryegrass se obtuvieron con los compost producidos con aserrín a la mayor dosis, superando incluso a los de una fertilización de referencia. El uso de compost colaboró a un mejor desarrollo radicular que el fertilizante. Analizando las fracciones, se encontró que la liberación de nutrientes estuvo regulada por el tamaño de las mismas y por el tipo de material carbonado: los compost con aserrín presentaron mayor disponibilidad de N que los de cascarilla, y la fracción más grande (5-10 mm) mayor concentración y liberación de N y P que las más chicas (1-5 mm y 1mm). En ningún caso se observó inmovilización de N. La mayor estabilidad correspondió a la fracción 1 mm. La fracción 5-10 mm fue la de mayor valor fertilizante, pero también la de mayor riesgo ambiental, porque la liberación de P fue demasiado alta. Dado que la proporción de esta fracción en los compost estudiados fue baja (≤ 10%), es esperable que no haya efectos ambientales negativos si no se los tamiza, evitándose así un costo importante de producción.

In Corrientes (as in the rest of Argentine Mesopotamia provinces) great amounts of sawdust and rice hulls are generated annually as by-products of timber and milling industries. Mixed with N-rich wastes, such as poultry manure, they could be composted to produce organic amendments of high value. Taking into account that the final fate of these residues often implies a negative impact on the environment, and that most soils of the region have severe fertility problems, main objective of this thesis was to study the effect of different proportions of rice hulls, sawdust and poultry manure on composting efficiency and final compost quality. The following studies were conducted: (i) composting of carbonaceous materials and poultry manure (2:1 and 1:1 in volume) in piles, using only sawdust, only rice hulls or sawdust + rice hulls; (ii) comparison of different chemical, physico-chemical and biological indicators of compost stability and maturity; (iii) evaluation of the degree of decomposition of different particle sizes of the final product ( 1 mm, 1-5 mm, 5-10 mm), and (iv) laboratory and greenhouse trials to assess the effects of two compost rates (20 and 40 g/kg) on N and P availability, soil water holding capacity, and ryegrass biomass using two characteristic soils of Corrientes (a sandy Entisol and a Mollisol). The carbonaceous materials determined the length of the thermophilic phase regardless of the mixing ratio, being longer in piles containing sawdust than in piles with only rice hulls. This was related to lower C content, water retention capacity and accessibility to microbial attack in the piles with rice hulls. However, the process efficiency measured as the time required to achieve stability, was similar in all cases. Ammonium and water soluble C were adequate as simple indicators of stability, and ammonium and germination indexes as indicators of maturity. High N conservation in all treatments was especially relevant. All composts were a significant source of macronutrients (N, P, S, Ca, K), but showed quality differences depending on type and proportion of carbonaceous material. Total and available N were higher in composts containing sawdust (including that with sawdust + rice hulls), total and extractable P in composts with higher proportion of poultry manure (1:1), organic C in those with higher proportion of carbonaceous material (2:1), and silicon in rice hull composts. Concentrations of trace elements were very low. Inorganic N supplied with composts (soluble N + mineralized N) was equivalent to 35-160 kg/ha, being higher in composts containing sawdust. Phosphorous release was very high, extractable P being above 60 mg/kg, a threshold value recommended to avoid P losses by leaching. The amendment value of composts depended on soil type. Composts improved water holding capacity in the Mollisol, but not in the Entisol, possibly because of accelerated loss of organic matter, both newly added and pre-existing, facilitated by the scant protection of organic matter by the Entisol's sand particles and the priming effect of nutrient addition. Nitrogen content determined the fertilizer value of composts: higher ryegrass yields were obtained with composts containing sawdust at the highest rate, being even higher than a synthetic fertilization used as reference. Composts also enhanced better root development than the fertilizer. Analyzing compost fractions, it was found that nutrient release depended on type of carbonaceous material and fraction size: sawdust resulted in higher N availability than rice hulls, and the largest fraction (5-10 mm) contained and released more N and P than did smaller fractions (1-5 mm and 1 mm). The highest degree of stability and lowest fertilizer value characterized the 1-mm fraction. Despite its higher fertilizer value, the 5- to 10-mm fraction posed the highest environmental risk due to elevated P release over time. Since it represented less than 10% of the finished compost, it can be expected that its inclusion will not have negative environmental effects but will reduce production costs.