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5-1-2019

El proceso de compostaje El proceso de compostaje

Wilson Bohórquez Santana

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El proceso de compostajeWilson Bohórquez Santana

Sede Chapinero, Carrera 5 # 59A-44Bogotá, D.C., ColombiaPBX: 348 8000 Exts.1224 y 1226edicionesunisalle@lasalle.edu.cohttps://ediciones.lasalle.edu.co/

El deterioro de las propiedades del suelo agrícola, particularmente la disminución del porcentaje de materia orgánica, bioindicador de su menor fertilidad, junto con el impacto ambiental ocasionado por la disposición inadecuada de los residuos orgánicos, motivaron la edición de este texto que aborda los factores físicos, químicos y biológicos indispensables para la transformación de la materia orgánica y por consiguiente la elaboración del compost. Adicionalmente, evalúa el impacto positivo que tiene la aplicación de esta clase de compuesto en la producción y sostenibilidad agropecuaria sobre las propiedades del suelo. La obra está dirigida a los interesados tanto en la elaboración del compost como en los beneficios que su aplicación tiene en los sistemas de producción agrícola y pecuaria, en donde el suelo es un soporte vivo y dinámico.

El proceso de compostaje

Wilson Bohórquez Santana

Bogotá, D. C., Colombia2019

ISBN: 978-958-5486-67-6e-ISBN: 978-958-5486-68-3Primera edición: Bogotá D. C., octubre del 2019© Universidad de La Salle© Wilson Bohórquez Santana

ColeCCión del Agro

n.º 1. El proceso de compostaje

EdiciónEdiciones UnisalleCra. 5 n.° 59A-44 Edificio Administrativo, 3.er pisoPBX: (571) 348 8000 extensiones: 1224 y 1226edicionesunisalle@lasalle.edu.co

Dirección editorialHubeimar Alfredo Morales Roa Coordinación editorialAndrea del Pilar Sierra Gómez

Corrección de estiloPablo Emilio Daza Velásquez

Diagramación y diseño de carátulaDenka Pachón Moreno

Impresión Panamericana Formas e Impresos

Queda prohibida la reproducción total o parcial de este libro por cualquier procedimiento, conforme a lo dispuesto por la ley.Impreso en Colombia

Contenido

Introducción

Factores implicados en el proceso del compostaje

Temperatura

Oxígeno

Humedad

pH

Tamaño de la partícula

Relación C/N

Efecto de la aplicación de compost en suelos agrícolas

Efecto sobre la compactación del suelo

Almacenamiento de agua y estabilidad estructural

Fuente de nutrientes

Aumento del pH del suelo

Efecto sobre parámetros de rendimiento

Cálculos para la aplicación de compost en sistemas de producción orgánica

Referencias

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Introducción

El aumento de los procesos erosivos, la salinidad, la com-pactación y la disminución del contenido de la materia orgánica de los suelos agrícolas, amenazan seriamente la producción tradicional de alimentos, fibras y materias primas de origen vegetal obtenidas de manera tradicio-nal. Esto traerá graves consecuencias económicas, am-bientales y sociales, que afectarán directamente a los ha-bitantes rurales, para quienes la agricultura y la ganadería constituyen la actividad económica y social más impor-tante. Dichas consecuencias generarán aumento en los niveles de la pobreza y propiciarán un espacio ideal para el resquebrajamiento del tejido social.

Adicionalmente, los habitantes de bajos recursos eco-nómicos que habitan en las ciudades también se verían afectados, debido al aumento considerable de los precios de los alimentos (frutas, verduras, granos y cereales). Lo anterior conllevaría la disminución de la participación del sector agropecuario en la economía general de la nación.

De esta manera, es imperativo diseñar estrategias des-tinadas a frenar los fenómenos antes descritos, particu-larmente, en relación con el aumento del porcentaje de

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materia orgánica en los suelos destinados a la produc-ción agropecuaria. Es decir, por medio de la aplicación de productos como restos de cosecha, abonos verdes, lombricompuestos y compost fabricados con diferentes materiales biodegradables.

La aplicación de productos como el compost trae bene-ficios directos e indirectos a la producción agropecuaria, esto gracias al efecto positivo sobre las propiedades fí-sicas (mejoramiento de la aireación, almacenamiento de agua, estructura y densidad), químicas (aumento de la ca-pacidad de intercambio catiónico, regulación del pH y su-ministro de nutrientes) y biológicas (incorporación de po-blaciones microbianas benéficas para la estimulación del crecimiento vegetal, regulación de la actividad microbiana y aumento del contenido de materia orgánica) del suelo.

Además del mejoramiento de las propiedades integrales del suelo, y por ende de la producción de los cultivos al incorporar compost elaborados con diferentes productos orgánicos, se debe señalar el efecto ambiental positivo al utilizar componentes residuales que de otra forma se convertirían en contaminantes, con efectos deletéreos para los ecosistemas.

Por lo anterior, el presente texto hace una descripción general sobre las condiciones ambientales y biológicas necesarias para la elaboración de un compost que reúna los requisitos técnicos para una aplicación efectiva en el suelo; así como los beneficios de naturaleza física, quí-mica y biológica que producen los suelos destinados a la producción agropecuaria. Adicionalmente, el documento recoge el procedimiento básico para realizar los cálcu-los de un programa de fertilización, utilizando compost y productos permitidos en la agricultura orgánica.

Factores implicados en el proceso de

compostaje

El compostaje consiste en la transformación aerobia de la materia orgánica por parte de diferentes tipos de agentes microbianos como bacterias y hongos; razón por la que es indispensable mencionar los factores físi-cos, químicos y biológicos, que influyen sobre su meta-bolismo, con el objetivo de acelerar la descomposición de los residuos utilizados para la obtención de un pro-ducto estable de excelente calidad biológica y química. Así mismo, se deben disminuir los riesgos ambientales que se pueden presentar durante el proceso de trans-formación, entre los cuales se destaca la generación de gases y lixiviados, potencialmente dañinos, que conta-minan los cuerpos de agua y el ambiente adyacente del lugar de producción, y reducen la concentración de nu-trientes del producto final.

Además, debe tenerse en cuenta que los factores am-bientales óptimos para el proceso de compostaje están directamente relacionados con el metabolismo propio de

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los microorganismos implicados en las diferentes fases o etapas del proceso. De esta manera, factores como tem-peratura, oxígeno, humedad, pH, tamaño de la partícula y relación C/N (carbono/nitrógeno), determinan la velo-cidad de las reacciones de oxidación y las características físicas y químicas del compost obtenido.

Temperatura

La temperatura es uno de los factores más importan-tes que condicionan las reacciones bioquímicas de las células de los organismos. A medida que aumenta la temperatura, los procesos metabólicos se aceleran y la velocidad de la descomposición de la materia orgánica es afectada de manera directa hasta alcanzar un pun-to crítico, en el cual el proceso disminuye. Esto último se debe, particularmente, a la desnaturalización de las proteínas que bloquean el metabolismo normal de los microorganismos implicados.

Como señalan Jones y Martin (2003), durante el pro-ceso del compostaje, la comunidad microbiana sigue un patrón de sucesión predecible, donde se presentan poblaciones de microorganismos mesófilos, termófi-los y termotolerantes, reguladas particularmente por la temperatura y representadas por diferentes géneros de hongos y bacterias. De acuerdo con Bueno, Díaz y Ca-brera (2008), en el proceso de compostaje se presentan tres fases en relación con la temperatura: una fase me-sófila (temperatura menor de 45 ºC), una fase termófi-la (temperatura mayor de 45 ºC) y una fase mesófila o de enfriamiento, cuando la temperatura alcanza valores cercanos a la ambiental. Estas fases se caracterizan por presentar poblaciones particulares de macro y microor-ganismos (figura 1).

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Fase mesófilaAl inicio del proceso la temperatura se encuentra en valores medioambientales. Debido a la actividad microbiana, posterior-mente la temperatura aumenta considera-blemente hasta alcanzar en pocos días los 40 ºC.

Fase mesófila II o de enfriamientoLa tasa de descomposición y la temperatura disminuye a valores cercanos al ambiente. Posteriormente, se produce una colonización por microorganismos mesófilos.

Fase termófilaLa temperaturas alcanza 70 a 80 ºC, debido

al aumento de la actividad microbiana. La mayor parte de la celulosa es degradada. Los

microorganismos presentes son termófilos. A partir de los 60 ºC, los hongos termófilos

detienen su actividad y las reacciones de oxidación se llevan a cabo por bacterias

formadoras de esporas y por actinomicetos.

Figura 1. Fases del compostaje. Fuente: modificado de PNUD-INIFAT, 2002.

En las variaciones térmicas durante el compostaje, la tem-peratura debe estar dentro de 20 y 70 ºC. Siendo 70 ºC, la temperatura máxima necesaria para la eliminación de las formas vegetativas de los microorganismos y parásitos patógenos, siempre que este valor permanezca por un tiempo apropiado. Por ejemplo, Paul y Geesing (s. f.) se-ñalan que es necesario que la temperatura permanezca al menos por diez días entre 55 y 70 ºC para que el produc-to final esté libre de patógenos. Adicionalmente, Jones y

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Martin, (2003) mencionan que la mayoría de patógenos son eliminados en el proceso de compostaje, a tempera-turas mayores de 55 ºC por un tiempo de tres días.

Por debajo de 20 ºC, las reacciones de transformación se retrasan considerablemente. La temperatura óptima del proceso se encuentra entre 45 y 60 ºC, sin embargo, cada microorganismo (hongos o bacterias) presenta una tem-peratura óptima en la que el crecimiento de sus células se ve afectada positivamente y, por ende, aumenta la veloci-dad de las reacciones de oxidación de la materia orgánica.

De acuerdo con Miller (1996), temperaturas cercanas a 55 ºC permiten una máxima tasa de degradación de los residuos dentro del compost y 70 ºC, la degradación dis-minuye considerablemente. Esto se ratifica con los ha-llazgos encontrados por Sundberg (2005), donde la trans-formación del compost fue más rápida a 55 ºC, mientras que a 67 ºC se produjo la máxima liberación de amoniaco, disminuyendo, de esta manera, la concentración de nitró-geno en el producto final y produciendo contaminación ambiental, debido a que este compuesto participa en la formación de los gases de efecto invernadero.

Desde el punto de vista práctico, la temperatura debe registrarse al menos dos veces por semana en los tres tercios de la pila de compost y cuando la temperatura alcance 70 ºC, se debe voltear inmediatamente con el objetivo de disminuir la temperatura e incorporar el oxí-geno. Además, en esta temperatura, el crecimiento de microorganismos termófilos se ve considerablemente re-ducida, siendo máxima a una temperatura de 60 ºC. Una temperatura entre 40 y 55 ºC es indicativo de que los in-gredientes del compost presentan una adecuada hume-dad y nitrógeno para un crecimiento apropiado (Cornell Waste Management Institute, 1996).

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A continuación, se presentan los resultados encontrados por Bueno et al. (2008) sobre la variación de la tempera-tura en pilas de compost sin y con volteo en diferentes profundidades. Se observa que la adición de una fuente energética como la vinaza promueve la elevación de la temperatura, a causa de la estimulación de la actividad microbiana. También se observa que en las pilas estáticas (sin volteo), se alcanza una menor temperatura, esto pue-de ser por la falta de oxígeno necesario para los microor-ganismos aerobios responsables del proceso (figura 2).

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Figura 2. Variación de temperatura en pilas de compost estáticas y con volteo. Fuente: Bueno et al. (2008).

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Oxígeno

Los microorganismos involucrados en el proceso del compostaje son en su mayoría aerobios, por tal razón es imprescindible la incorporación de oxígeno por medio de los volteos manuales o mecánicos, o a través de la aplicación de aire forzado dentro de las pilas. Al reducir la disponibilidad de oxígeno, se reduce el crecimiento de los microorganismos aerobios, la velocidad de la trans-formación de los materiales se ve seriamente reducida y la generación de malos olores aumenta debido a que en esta condición proliferan microorganismos anaerobios. Estos, por medio de su metabolismo, generan compues-tos orgánicos volátiles y amoniacales.

De esta manera, los microorganismos aerobios, al reali-zar la degradación de los residuos orgánicos, producen calor y consumen el oxígeno existente en la pila, lo que conduce a su disminución e incrementos en la tempe-ratura. Entonces, es necesario incorporar oxígeno para permitir que las condiciones aerobias continúen durante el proceso (Sundberg, 2005).

La estrategia más económica y eficiente para aumentar la concentración de oxígeno disponible para la actividad de los microorganismos implicados en la descomposi-ción de los restos orgánicos del compost, es el volteo, y este puede ser manual o con máquinas diseñadas para este fin. Como se observa en la fotografía 1, el vol-teo manual es eficiente cuando se elaboran compost de aproximadamente una tonelada de materia fresca. Para cantidades mayores, se debe utilizar maquinaria especia-lizada (fotografía 2), debido al alto costo que implica la mano de obra requerida para mover volúmenes mayores.

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Fotografía 1. Volteo manual de pilas de compost.Fuente: elaboración propia.

Fotografía 2. Volteadora de compost.Fuente: disponible en http://www.ecoverse.net/brand/backhus/

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Como estrategia adicional para la incorporación de oxíge-no en pilas de compost artesanal, se acostumbra utilizar mangueras de cuatro pulgadas de diámetro, las cuales se perforan en el segmento enterrado en la pila (fotografía 3).

Fotografía 3. Incorporación de mangueras para incorporación de oxígeno.Fuente: elaboración propia.

Al inicio del proceso de compostaje, la baja disponibi-lidad de oxígeno puede ser el resultado de un exceso de humedad que lo desplaza de los poros conformados por las partículas de los residuos y por la utilización de un tamaño de partícula muy pequeña que compacta los materiales de la pila.

En cuanto a la generación de olores fuertes, produci-dos por la liberación de amoniaco, particularmente al inicio de la etapa termófila, sucede por la utilización de materiales que presentan una relación C/N menor de veinte, como estiércoles del tipo gallinaza, pollinaza y

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porquinaza. De esta manera, es indispensable mezclar apropiadamente con restos vegetales que aumenten la relación C/N en aproximadamente treinta.

Humedad

El protoplasma de las células microbianas y los residuos utilizados en el proceso de compostaje (restos vegetales y animales) están conformados por un considerable con-tenido de agua. Así, el contenido de humedad al inicio del proceso debe estar alrededor del 50 %. Esto con el propósito de aumentar las poblaciones microbianas que se encuentran naturalmente en los materiales utilizados, que con reacciones enzimáticas los transforman en mo-léculas orgánicas más estables. El aumento de humedad por encima de 60 % crea condiciones de anaerobiosis, que retrasa la transformación de los restos y aumenta la generación de olores desagradables, además de producir lixiviados que disminuyen los nutrientes del compost.

Diferentes autores sugieren que el contenido de hume-dad para la actividad biológica debe estar entre el 40 % y 60 % del peso del compost (Luangwilai, Sidhu, Nelson y Chen, 2011). Por debajo del 20 % de humedad, las re-acciones oxidativas utilizadas por los microorganismos para la obtención de energía se detienen y el compost se puede utilizar para fines agrícolas, siempre que este cumpla con las condiciones sanitarias, ausencia de semi-llas viables de malezas y nutricionales, particularmente en cuanto a la concentración de nitrógeno, fósforo y potasio.

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pH

El pH constituye otro de los factores más importantes que influye en las reacciones bioquímicas de los microor-ganismos, puesto que cada microorganismo tiene un pH óptimo en el que su crecimiento se ve favorecido. El pH óptimo para el crecimiento de muchos microorganismos es una medida solo del pH extracelular. El pH intracelular debe permanecer cercano a la neutralidad para prevenir la destrucción de las biomoléculas de la célula (Madigan, Martinko, Dunlap y Clarck, 2009).

De forma regular, en la preparación de compost artesa-nales, se acostumbra a aplicar productos para disminuir la acidez de la pila y crear un ambiente más favorable para que los microorganismos realicen una oxidación adecua-da de los residuos, más cuando se incorporan estiércoles. Uno de los productos más aplicados es la cal dolomita, un carbonato doble de calcio y magnesio. Si bien es cier-to que este producto al descomponerse en presencia de agua neutraliza los iones H+, aumentando el pH (disminu-yendo la acidez), también lo es, como lo comenta Bueno et al. (2008), que el pH en el compostaje presenta dife-rentes valores de acuerdo con su fase de desarrollo.

En la primera fase, el pH disminuye por los ácidos orgá-nicos, producto de la acción de los microrganismos sobre la materia orgánica más fácilmente oxidable. De la misma manera, Leita y De Nobili (1991), citado por Hargreaves, Adl y Warman (2008), comentan que el compost inma-duro presenta un pH bajo antes de presentarse la etapa termófila, por la intensa producción de ácidos orgáni-cos. En la segunda fase, el pH aumenta debido a la uti-lización por parte de los microorganismos de los ácidos

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orgánicos producidos en la primera etapa y por la ge-neración de amoniaco producido por la hidrólisis de las proteínas.

Por último, el pH se estabiliza en valores cercanos a la neutralidad por la producción de compuestos húmicos, los cuales se comportan como buffer o tampón (Bueno et al., 2008). Los mismos autores mencionan qué condi-ciones anaeróbicas, dentro de la pila, estimulan aún más la disminución del pH. Por tanto, el mantenimiento de una aireación adecuada permite regular, de una manera indirecta, el pH y que un valor de pH por encima de 7,5 es un indicador de una adecuada descomposición de los residuos orgánicos (Márquez et al., 2008).

Tamaño de la partículaA menor tamaño de las partículas de los restos vegetales y animales, mayor relación superficie/volumen, es decir, mayor actividad microbiana. Sin embargo, la disminución en el tamaño de la partícula puede conducir una menor porosidad en la matriz del compost, lo que ocasiona limi-taciones en la disponibilidad del oxígeno, reduciendo la velocidad de la oxidación de los materiales orgánicos. En general, se recomienda un tamaño de partícula entre 1 y 5 cm, utilizando máquinas picadoras o herramientas ma-nuales, como machetes (Moreno, Moral, García-Morales, Pascual y Bernal (2014).

Por otra parte, la disponibilidad de oxígeno está inver-samente relacionada con el contenido de humedad. A mayor porcentaje de humedad, menor disponibilidad de oxígeno, puesto que los espacios libres dejados por las partículas son ocupados por el agua, desplazando al aire necesario para las reacciones metabólicas realizadas por los microorganismos.

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Relación C/N

Ahora bien, dado que dos de los elementos más impor-tantes para el metabolismo microbiano son el carbono y el nitrógeno, debe existir una adecuada relación de estos para que la degradación de los residuos sea eficiente. Se considera que una relación apropiada al inicio del proce-so debe ser de 25 (25 unidades de carbono y 1 de nitró-geno) a 35 (35 unidades de carbono y 1 de nitrógeno).

Si la relación C/N aumenta a valores por encima de cua-renta, la actividad microbiana se ve limitada por la falta de nitrógeno necesario para la biosíntesis de aminoáci-dos, los constituyentes básicos de las proteínas. Cuando los materiales del compostaje presentan relaciones C/N bajas (menores de veinte), el proceso se lleva a cabo con mayor rapidez, pero se libera nitrógeno al ambiente en forma de amoniaco, disminuyendo la concentración del elemento en el producto final. Esto ocasiona problemas ambientales, como la liberación a la atmósfera de gases efecto invernadero.

Además, Cegarra, citado por Julca-Otiniano, Mene-ses-Florián, Blas-Sevillano y Bello-Amez (2006), indica que cuando se aplican residuos orgánicos con una ele-vada relación C/N, es necesario el aporte suplementario con fuentes fácilmente disponibles de nitrógeno con el propósito de activar los procesos biológicos que actúan en el suelo, evitando la inmovilización de nitrógeno por parte de los microorganismos, que lo utilizan para la síntesis de sus proteínas. Estos procesos metabólicos transitorios resultan en baja disponibilidad del elemento

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para la planta, dando resultado a lo que se conoce como “hambre transitoria”.

A pesar de que los diferentes materiales que pueden ser utilizados para la elaboración de compost presentan di-ferente relación C/N, en la práctica se recomienda reali-zar una mezcla del 60 % de residuos animales (estiércol, especialmente) con un 40 % de residuos vegetales con un proceso de lignificación bajo.

La obtención de compost, por ejemplo, a partir de sub-productos de la producción de azúcar como cachaza y vinaza, y de restos del cultivo de la caña (Saccharum officinarum), arrojaron relaciones C/N entre 11,6 y 21,9, en un tiempo de noventa días (Bohórquez, 2013). En la tabla 1, se indica la relación C/N de algunos de los mate-riales que se utilizan en la fabricación de compost.

Producto Relación C/NCascarilla de arroz 66

Aserrín 638Seudotallo de plátano 58

Bagazo de caña de azúcar 104Restos de hortalizas 37

Estiércol porcino 10Estiércol bovino 25

Gallinaza camada 18Gallinaza pura 7

Tabla 1. Relación C/N de materiales para compostaje Fuente: PNUD-INIFAT, 2002.

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Efecto de la aplicación de compost en suelos agrícolas

La aplicación de compost sobre o dentro de perfil de suelo afecta positivamente el crecimiento y desarrollo de los cultivos, al influir de manera directa o indirecta sobre las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos destinados a la producción agropecuaria (in-cluyendo la producción de pasturas). De esta manera, se reporta que en las propiedades físicas se afecta positi-vamente la disminución de la compactación, estabilidad de los agregados, retención y almacenamiento de agua, escorrentía y la disminución de la erosión hídrica de los suelos. En la química mejora la capacidad de intercambio catiónico, la regulación del pH y la retención de iones, particularmente de bases (Sánchez y Rubio, 2008), y en lo referente a los factores biológicos, se destaca el efecto sobre el metabolismo microbiano, el control biológico de plagas, incluidos microorganismos patógenos y la induc-ción de resistencia sistémica (Vargas y Suárez, 2008).

En cuanto al control de enfermedades del suelo, Hadar y Papadopoulou (2012) mencionan que el compost apli-cado a suelos agrícolas provee un ambiente en el que el desarrollo de las enfermedades de las plantas se reduce, incluso en la presencia de un patógeno y un huésped sus-ceptible. La supresión de la enfermedad en la planta es el resultado directo de la actividad fisiológica de una asocia-ción de microorganismos antagonistas que naturalmente recolonizan el compost durante su enfriamiento.

En la figura 3, se presenta un resumen sobre los bene-ficios generales que produce el compost en los suelos destinados a la producción agrícola.

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Figura 3. Beneficios generales del compost Fuente: elaboración propia.

Efecto sobre la compactación del suelo

La densidad aparente es un factor físico del suelo rela-cionado directamente con el grado de compactación. A mayor densidad aparente, mayor compactación, ya que las partículas del suelo ocupan un menor volumen y, por ende, estas estarían más juntas, limitando la disponibili-dad de agua, nutrientes y aire, indispensables para el óp-timo crecimiento y desarrollo de las raíces de las plantas.

En cuanto a este parámetro, Sánchez y Delgado (en Moreno Casco y Moral Herrero, 2008) reportan que la adición de compost, procedente de diferentes tipos de materiales, produce una disminución de la densidad apa-rente del 5 % al 45 %, dependiendo del tipo, la textura del suelo y de la cantidad aplicada por área.

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Almacenamiento de agua y estabilidad estructural La materia orgánica mejora la retención de agua y la es-tructura de los suelos. En relación con la retención de agua, Sonneveld y Voogt (2009) indican que la materia or-gánica retiene seis veces más agua que las arcillas. Cuan-do se agrega materia orgánica en estado completamente estable a suelos arenosos, los espacios dejados entre los agregados de arena se llenan con materia orgánica y el transporte vertical de agua se reduce, aumentando la ca-pacidad de almacenamiento en esta clase de suelos.

En Países Bajos, es una práctica cotidiana la aplicación de compost en volúmenes entre 70-100 m3/ha, cada año o cada dos años, con el propósito de mantener la estructura de los suelos de los invernaderos en condicio-nes apropiadas para la siembra de cultivos (Sonneveld y Voogt, 2009). Sin embargo, en sistemas de producción ecológica, donde la normatividad no permite aplicar más de 170 kg de nitrógeno por hectárea/año, las aplicacio-nes de compost deben estar entre 34 a 6,8 t/ha/año, teniendo en cuenta que la concentración de nitrógeno esté entre 0,5 % y 3 % respectivamente (Álvarez de la Puente, 2008).

En la revisión realizada por Julca-Otiniano et al. (2006), destacan el efecto positivo en la estabilidad estructural de las partículas, filtración y retención de agua, dismi-nución de la erosión y mejoramiento del intercambio gaseoso. De acuerdo con Hernando, citado por Har-greaves et al. (2008), el compost incrementa la esta-bilidad de los agregados de los suelos, a través de la formación de puentes catiónicos, mejorando de esta ma-nera la estructura de este.

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Fuente de nutrientes Las aplicaciones de compost mejoran la eficiencia en el uso de fertilizantes solubles (Julca-Otiniano et al., 2006) y aumenta la disponibilidad de diferentes elementos mi-nerales, particularmente de nitrógeno, fósforo, potasio, hierro y manganeso, reflejándose en mayor acumulación de materia seca en las plantas. Sin embargo, es necesaria la aplicación de productos solubles (NPK) para alcanzar rendimientos óptimos en los cultivos (Soumaré, Tack y Verloo, 2003).

En cuanto al suministro de elementos nutritivos, la re-visión realizada por Hargreaves et al. (2008) comenta que entre el 16 % y el 21 % del nitrógeno presente en el compost se hace disponible en forma de NH4NO3 (nitra-to de amonio) después de su aplicación en el suelo. Sin embargo, otros reportes indican que el compost es una fuente poco disponible de nitrógeno en el primer año de su aplicación.

En relación con el fósforo, diferentes investigaciones indi-can que el compost aporta una cantidad suficiente del ele-mento necesario para suplir las necesidades de las plan-tas. En cuanto a su disponibilidad, Soumaré et al. (2003) indica que entre el 10 % y el 50 % del fósforo resulta disponible dentro del primer y segundo año después de la aplicación. De igual manera, la aplicación de compost trae consigo una mayor mineralización del elemento, de-bido a producción de fosfatasas, enzimas encargadas de incrementar su disponibilidad. Estas son provocadas por diferentes poblaciones de microorganismos que se en-cuentran en altas cantidades en el compost (Hargreaves et al., 2008). Sobre el potasio, diferentes estudios han demostrado que su disponibilidad en el compost es simi-lar a los fertilizantes minerales.

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Aumento del pH del sueloLa aplicación de elevadas cantidades de compost (alrede-dor de 25 t/ha) en suelos arenosos aumenta el contenido de materia orgánica y estabiliza el pH en rangos cercanos a la neutralidad (Soumaré et al., 2003). Por otra parte, diferentes investigaciones han reportado que las aplica-ciones de compost provenientes de residuos orgánicos municipales aumentan el pH hasta en diez unidades, a valores cercanos a la neutralidad. El aumento en el pH en los suelos puede ser ocasionado por la mineralización del carbono y la consecuente producción de iones OH, así como a la incorporación de catiónicos básicos como K+, Ca2+ y Mg2+ (Hargreaves et al., 2008).

Efecto sobre parámetros de rendimientoEl compost proveniente de diversas clases de residuos es utilizado en la producción de cultivos como un acon-dicionador del suelo y como fertilizante, particularmente, para la incorporación de materia orgánica y fuente de nitrógeno respectivamente. Las dosis utilizadas están en-tre 20 y 80 t/ha (Sonneveld y Voogt, 2009).

Dentro de los efectos fisiológicos que tiene el compost en las plantas, se destaca mayor absorción de agua y nu-trientes, mayor contenido de clorofila (Sharifian, Magh-soudi y Mohamadi, 2014), mayor contenido de biomasa y rendimiento en diferentes cultivos agrícolas como maíz, papa, pasto, cebada, lechuga, tomate y vid (Julca-Otinia-no et al., 2006). En términos generales, el beneficio para la planta y los cultivos incluye el incremento del creci-miento y el vigor, y la reducción de los requerimientos de fertilizantes, agua y pesticidas (Paul y Geesing, s. f.).

Cálculos para la aplicación de compost

como fertilizante en sistemas de

agricultura orgánica

Teniendo en cuenta que en los sistemas de producción orgánica, la utilización de fertilizantes de síntesis (urea, fosfato diamónico, cloruro de potasio, sulfato de amo-nio, entre otros) están completamente prohibidos y que el compost junto con productos naturales y minerales no tratados que contengan nitrógeno (harina de sangre, ha-rina de pescado y harina de hueso), potasio (sulfato de potasio de origen natural) y fósforo (roca fosfórica), son una alternativa para esta clase de agricultura, se presenta como un ejemplo para ajustar las cantidades de nutrien-tes mayores (N, P, K) y para un cultivo de importancia, económica y social, el tomate (Solanum lycopersicum).

El proceso de compostaje

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- Plan de fertilización con base en compost y suple-mentos nutricionales para un lote de tomate de 1000 m2.

De acuerdo con la información técnica, las necesidades de nitrógeno (N), fósforo (P2O5) y potasio (K2O) para la producción de tomate en un área de 1000 m2 son las siguientes:

N = 44,48 kg

P2O5 = 24,7 kg

K2O = 49,4 kg

- Características físicas y químicas del compost utilizado

Densidad: 0,6 t/m3

Humedad: 20 %

N: 1,5 %

P2O5: 0,6 %

K2O: 1,2 %

En cuanto a los contenidos de nutrientes, Román, Martí-nez y Pantoja (2013) indican que el compost aporta en-tre 0,3 % y 1,5 % de nitrógeno, 0,1 % y 1,0 % de fósforo y 0,3 % y 1,0 % de potasio.

- Teniendo en cuenta la densidad (0,6 t/m3) y la hu-medad del material (20 %), por cada 1 m3 de com-post adicionado al suelo, se incorporan 480 kg de compost neto, ya que 1 m3 del material utilizado tiene una masa de 600 kg, pero la cantidad de agua representa 120 kg. El contenido de humedad se debe tener en cuenta para realizar los cálculos defi-nitivos en relación con la materia seca.

Cálculos para la aplicación de compost como fertilizante

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Al realizar los siguientes cálculos obtenemos las cantida-des de N (nitrógeno), P2O5 (pentóxido de fósforo) y K2O (óxido de potasio) aportados al aplicar 1 m3 de compost, con las características físicas y químicas antes menciona-das (tabla 2).

Compost neto aplicado (480 kg) × 1,5 % = 480 × 0,015 = 7,2 kg de nitrógeno (N).

Compost neto aplicado (480 kg) × 0,6 % = 480 × 0,006 = 2,88 kg de fósforo (P2O5).

Compost neto aplicado (480 kg) × 1,2 % = 480 × 0,012 = 5,76 kg de potasio (K2O).

Nitrógeno (N) Fósforo (P2O5)

Potasio (K2O)

Requerimiento (kg/1000 m2)

44,48 24,7 49,4

Aporte de nutrientes del compost (1 m3)

7,2 2,88 5,76

Suplemento necesario (kg)

37,28 21,82 43,64

Tabla 2. Aporte de nutrientes de 1 m3 de compost Fuente: elaboración propia.

Lo que implica que es necesario adicionar 37,28; 21,82; 43,64 kg/1000 m2 de N, P2O5 y K2O, respectivamen-te, por medio de compuestos permitidos en agricultura orgánica, como harina de pescado (15 % de nitrógeno), roca fosfórica (10 % de P2O5) y sulfato de potasio natu-ral (25 % de K2O). Al modificar las fuentes de productos permitidos, es necesario conocer el aporte de cada uno de los elementos para realizar los cálculos respectivos.

El proceso de compostaje

32

A continuación, se presentan las cantidades de los su-plementos para el lote de tomate de 1000 m2 (tabla 3).

Nitrógeno (N)

Fósforo (P2O5)

Potasio (K2O)

Suplemento (kg)

37,28 21,82 43,64

Harina de pescado (15 % N)

248,5

Roca fosfórica (10 % de P2O5)

218,2

Sulfato de potasio (25 % de K2O)

174,56

Tabla 3. Suplementos para el programa de fertilización de 1000 m2 Fuente: elaboración propia.

De esta manera, es necesario aplicar 248,5 kg de harina de pescado, 218 kg de roca fosfórica y 174,56 kg de sulfato de potasio para completar los requerimientos nu-tricionales en un área de cultivo de tomate de 1000 m2.

Además del aporte mínimo del compost en cuanto a ma-croelementos (N, P, K, Ca, Mg y S) y de microelementos (Fe, Zn, B, Mn), es importante resaltar que este produc-to debe estar exento de semillas viables de malezas y presentar poblaciones mínimas de enterobacterias (Es-cherichia coli, Salmonella sp., Shigella sp., Enterobacter sp.), debido a la restricción en la aplicación del compost en cultivos hortícolas de ciclo corto y de consumo directo.

Respecto a la presencia de microorganismos potencial-mente patógenos dentro del compost, la Norma Técnica Colombiana 5167 indica que en cuanto a Salmonella sp.

Cálculos para la aplicación de compost como fertilizante

33

debe reportarse ausente en 25 g del producto final y re-ferente a enterobacterias totales, menos de 1000 UFC/g en el producto final (NTC 5167).

De igual manera es importante indicar que el Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) cuenta con el Laborato-rio Nacional de Insumos Agrícolas (LANIA), el cual brinda el servicio para el control de calidad de insumos, como lo es el compost.

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Este libro se imprimió en los talleres dePanamericana Formas e Impresos con un tiraje de 400 ejemplares.

Universidad de La SalleBogotá, D. C., Colombia

Octubre del 2019