Manejo de la nutrición en la finca orgánica 2010

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.