La utilización de bioabonos de residuos de pistacho no solo es agronómicamente viable, sino que también representa una solución económica y ambientalmente sostenible para la gestión de residuos agrícolas
Evaluación de bioabonos obtenidos a partir de residuo de pistacho en cultivo de pimiento
Antonio Ruiz-Orejón Sánchez-Pastor1, Raquel Martínez-Peña1, Javier Mena Sanz2 y Marta María Moreno Valencia3
(1) Antonio Ruiz-Orejón. Ingeniero Agrónomo. Personal Investigador predoctoral. Raquel Martínez-Peña. Doctora en Ingeniería Agroalimentaria y de Biosistemas. Investigadora Principal del Departamento de Cultivos Leñosos. Centro de Investigación Agroambiental 'El Chaparrillo' (CIAG) (Ciudad Real). Instituto Regional de Investigación y Desarrollo Agroalimentario y Forestal de Castilla-La Mancha (IRIAF).
(2) Doctor Ingeniero Químico. Coordinador científico en la Biorrefinería de I+D+i CLaMber (Puertollano). Instituto Regional de Investigación y Desarrollo Agroalimentario y Forestal de Castilla-La Mancha (IRIAF).
(3) Doctora Ingeniera Agrónoma. Profesora Titular de Universidad. Subdirectora del Departamento de Producción Vegetal y Tecnología Agraria. Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Ciudad Real (UCLM).
21/06/2024Debido a la creciente preocupación por el impacto ambiental de la agricultura y el aumento exponencial del cultivo de pistacho en nuestra región, en el CIAG 'El Chaparrillo' se evaluaron dos bioabonos obtenidos a partir de residuos de este cultivo como fertilizantes en un ensayo de pimiento cv. Infantes durante la campaña 2023. Los bioabonos se obtuvieron mediante procesos fisicoquímicos para reducir la fitotoxicidad y mejorar su biodegradabilidad. En el ensayo se evaluaron cinco tratamientos al 100% y 200% de las necesidades de nitrógeno. Los resultados preliminares indican que los tratamientos con bioabonos mejoran el rendimiento del cultivo en términos de Índice de Área Foliar y Duración de Área Foliar, destacando los tratamientos que cubren el 100% de las necesidades de nitrógeno.
Introducción
Debido a la creciente preocupación y a los efectos adversos cada vez más patentes derivados del cambio climático, la agricultura ecológica está adquiriendo una mayor importancia como una alternativa factible frente a la agricultura convencional. Los consumidores han desarrollado una conciencia sobre el impacto ambiental derivada de la producción de alimentos y están marcando las pautas del mercado, fomentando la demanda de productos más sostenibles, en los cuales la calidad, la procedencia, la forma de producción y la gestión de los residuos van a adquirir cada vez un mayor peso.
En este sentido, la gestión de los residuos procedentes de las industrias agrícolas y agroalimentarias constituyen un problema no solo medioambiental, si no también económico. En el ámbito del cultivo del pistacho, diversos grupos de investigación han realizado estudios con la finalidad de revalorizar dichos residuos agrícolas como utilización de carbono activo (Schroder et al., 2011) o como biocombustibles (Celik y Demirer, 2015), entre otros.
Por otro lado, según los datos provisionales publicados por la Encuesta sobre Superficies y Rendimientos de Cultivos (ESYRCE) de 2023, la superficie de pistacho en España fue de 78.495 ha, lo que ha supuesto un incremento del 244% en los últimos 5 años. Destaca Castilla-La Mancha como la comunidad autónoma con mayor superficie de este cultivo, con 60.279 ha, y en aumento. Dicho incremento demuestra la gran relevancia que está adquiriendo este cultivo en la región.
Durante la recolección y procesado del fruto, se generan una serie de residuos (cascarilla, cáscara, restos de hojas y ramas, aguas de limpieza, etc.) con un alto contenido en compuestos polifenólicos que pueden tener un comportamiento fitotóxico y afectar a las características de los suelos, pudiendo ocasionar su uso directo como fertilizante un inconveniente más que una solución. La generación de estos residuos derivados de la cosecha del pistacho puede llegar a alcanzar valores en torno al 40% de la cosecha recolectada (Alkhtib et al., 2017), suponiendo un grave problema en nuestra región si no se implementan medidas que disminuyan el volumen de residuos generados al entrar cada vez más hectáreas en producción.
Desde el Instituto Regional de Investigación y Desarrollo Agroalimentario y Forestal de Castilla-La Mancha (IRIAF), y en el marco del proyecto INIA-2019-0007, 'Aprovechamiento de los subproductos del sector de producción del pistacho', se ha propuesto la utilización del residuo de cosecha de pistacho como fertilizante biológico nitrogenado obtenido a través de una serie de procesos fisicoquímicos con el fin de acabar con su naturaleza fitotóxica y estudiar y validar su uso agrícola. En este sentido, debido a que los cultivos hortícolas en Castilla-La Mancha tienen una gran importancia social y económica, siendo una alternativa productiva y competitiva para la región. Dentro de esta tipología de cultivos, se ha seleccionado el pimiento de Infantes puesto que posee muy buenas características para su producción con destino al mercado interno y de exportación.
Materiales y métodos
El ensayo agronómico se realizó en la finca experimental 'La Entresierra', perteneciente al Centro de Investigación Agroambiental 'El Chaparrillo' (CIAG-IRIAF) (3º 56’ W, 39º 1’ N, 640 m de altitud) durante la campaña agronómica del 15/05/2023 al 13/11/2023. La parcela de ensayo tiene un suelo con textura franco-arenosa, de carácter básico (pH de 8,2) y un nivel de materia orgánica en torno al 1%.
La fecha de aplicación de los bioabonos fue el 23/03/2023. Las plantas de Pimiento (Capsicum annuum L. cv. Infantes) fueron trasplantadas a mediados del mes de mayo, siguiendo el siguiente diseño experimental (Figura 1).
- Riego: Sistema de riego por goteo. Aplicación del 100% ETC en todos los tratamientos. Cálculo semanal empleando la metodología que se cita a continuación:
• ETO: Seguimiento del Servicio Integral de Asesoramiento al Regante de Castilla-La Mancha (SIAR).
• ETC: Metodología FAO (Allen et al., 1998). Utilización de coeficiente de cultivo (Kc) de ensayos previos (Moreno, 2001).
• Eficiencia de riego: Metodología de Merrian y Keller y del ASAE EP458 (Rodrigo et al., 1992).
- Medida de humedad en el suelo (%): Sonda Diviner 2000 (Sentek Pty, Australia).
Obtención Bioabonos
El residuo de cosecha utilizado fue cedido por una procesadora de pistacho de la región y suministrado a la Biorrefinería de I+D+i CLaMber, donde se realizó una extracción sólido-líquido una vez conocida su humedad de partida, extrayendo los compuestos polifenólicos de la matriz. A continuación, se efectuó una separación mediante un filtro de malla, obteniendo dos corrientes: una fracción líquida rica en polifenoles y una fracción sólida con menor concentración de polifenoles (Bioabono 1). Condiciones: 80°C; 1/10 m.s/agua; 1 atm, 40 min de tiempo de residencia.
Posteriormente, se realizó un proceso de explosión a vapor (Steam Explosion) en condiciones de alta severidad con el que se consigue la ruptura de la estructura lignocelulósica de la biomasa, obteniéndose los tres polímeros principales (celulosa, hemicelulosa y lignina) de manera separada, lo que favorece su degradabilidad y, según nuestra premisa, una mejor transferencia de nutrientes al suelo en el ensayo agronómico. El producto resultante de este proceso es el Bioabono 2. Condiciones: 190-195°C, 20-21 bar, 2 min de tiempo de residencia.
Índice de Área Foliar
El Índice de Área de la Foliar (LAI) es un índice fisiológico que se define como la cantidad de área foliar por unidad de superficie de suelo ocupada por las plantas (m2/m2). Es un índice adimensional utilizado para predecir la producción primaria fotosintética, al reflejar su capacidad de interceptación de la radiación solar y su frondosidad.
En condiciones normales, toma valores entre mínimos de 1-2 y máximos de 20, siendo las cifras más comunes en torno a 4. Valores altos indican baja producción por sombreamiento mutuo de las hojas, mientras que valores bajos indican menor producción por la escasa capacidad fotosintética de la planta.
Se realizó un muestreo quincenal de dos plantas por parcela elemental (medidor de área foliar Li-3100C, Li-cor Corp.).
Duración de Área Foliar
La Duración de Área Foliar (LAD) es un índice que representa la integración del LAI con respecto al tiempo, expresado en días (Watson, 1952). Mide la capacidad fotosintética de la planta al reflejar en el tiempo la superficie foliar funcional.
LAD = ∫t LAI (días)
Se realizó un muestreo quincenal de dos plantas por parcela elemental.
Distribución en materia seca (%)
La distribución en materia seca durante el crecimiento de la planta destaca la importancia porcentual de cada fracción (hoja, tallo y fruto) durante las diferentes etapas de desarrollo de la planta para cada uno de los tratamientos.
Se realizó un muestreo quincenal de dos plantas por parcela elemental.
Análisis estadístico
Los resultados obtenidos en campo fueron sometidos a tratamiento estadístico (ANOVA y Test de rango múltiple de Duncan, p<0.05) para valorar la influencia de la dosis de bioabono en los parámetros controlados.
Se utilizaron gráficas polinómicas de grado 3 y 4 para estudiar la evolución del LAI y LAD, respectivamente, y diagrama de barras para el estudio de la distribución en materia seca, realizados con el programa Microsoft Excel.
Resultados
El LAI alcanzó sus máximos entre el período 107-120 días después del trasplante (DDT), cuyos valores más altos fueron 5,1 y 4,7 para T3 y T1, respectivamente.
Por otro lado, el valor 3,9 fue el más bajo de los tratamientos (T0) en este período.
De forma análoga al LAI, el LAD obtenido fue mayor para los tratamientos T1 y T3, con diferencias significativas entre el tratamiento T0 y el resto durante toda la campaña (Figura 3). Este índice aumentó de forma gradual durante el período estudiado, ligeramente en las primeras etapas de desarrollo del cultivo y de forma más acusada a partir de los 84 DDT. El máximo valor se alcanzó en el intervalo entre los 115 (T1 y T3) y 85 días (T0).
A partir de la floración, la fracción fruto presentó un comportamiento ascendente, hasta ser la que más contribuyó porcentualmente en biomasa en el último control (45-50%, 119 DDT). La fracción tallo tuvo la variación porcentual más estable, decreciendo progresivamente hasta alcanzar valores mínimos en el último muestreo (23-21%, 119 DDT) (Figura 4).
Conclusiones
La investigación sobre la evaluación de bioabonos obtenidos a partir de residuos de pistacho en el cultivo de pimiento cv. Infantes ha arrojado resultados preliminares prometedores. Los bioabonos producidos mejoraron significativamente el crecimiento vegetativo del cultivo en las primeras etapas de desarrollo, especialmente en tratamientos que cubrían el 100% de las necesidades de nitrógeno (T1 y T3). Por lo que, mediante procesos fisicoquímicos, se logró reducir la fitotoxicidad de los residuos de pistacho, permitiendo su uso seguro y eficiente como fertilizante.
La distribución de materia seca reflejó una adecuada transferencia de nutrientes y una optimización en el desarrollo de cada fracción (hoja, tallo y fruto). En las primeras fases, la fracción foliar tuvo la mayor biomasa, mientras que, en las etapas posteriores, la fracción de fruto predominó, indicando una correcta nutrición y desarrollo del cultivo. No obstante, los resultados obtenidos no indican un efecto claro de la dosis de abonado sobre cada fracción.
La utilización de bioabonos de residuos de pistacho no solo es agronómicamente viable, sino que también representa una solución económica y ambientalmente sostenible para la gestión de residuos agrícolas. Por ello, desde el IRIAF continuaremos trabajando en la revalorización de subproductos del pistacho, mediante la conexión entre sus diferentes centros y futuras colaboraciones con otros centros de investigación como la Universidad Politécnica de Madrid y el Instituto de Ciencias Agrarias-CSIC, con los cuales se tiene la intención de desarrollar un proyecto conjunto bajo la dirección del Dr. Esteban García Romero (Centro de Investigación de la Vid y el Vino de Castilla-La Mancha, IVICAM) y el Dr. Gonzalo Ortiz De Elguea Culebras (Centro de Investigación Agroforestal 'Albaladejito', CIAF).
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Alkhtib A., Wamatu J., Kaysi Y., Mona M., Rischkowsky B. 2017. Pistachio (Pistacia vera) by-products as ruminant feed: a review on production, management and utilization in arid and semi-arid áreas in Middle East. Journal of Experimental Biology and Agricultural Sciences, 5(6), 718-729. DOI: http://dx.doi.org/10.18006/2017.5(6).718.729
- Allen R. G., Pereira L. S., Raes D. y Smith M. 1998. Evapotranspiración del cultivo. Guías para la determinación de los requerimientos de agua de los cultivos. Roma: Estudio FAO, Riego y Drenaje Nº 56.
- Celik I., Demirer G.N. 2015. Biogas production from pistachio (Pistacia vera L.) processing waste. Biocathalysis and Agricultural Biotechnology. 4. 594-602. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bcab.2015.10.009
- Encuesta sobre Superficies y Rendimientos Cultivos (ESYRCE) 2019 – 2023. https://www.mapa.gob.es/es/estadistica/temas/estadisticas-agrarias/agricultura/esyrce/
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- Rodrigo J., Hernández J.M., Pérez A., González J.F., 1992. Riego localizado. Ed. Mundi-Prensa-MAPA (Madrid), 405 pp.
- Schröder E., Thomauske K., Oechsler B., Herberger S., Baur S., Hornung A. 2011. Activated Carbon from Waste Biomass. Capítulo del libro Progress in Biomass and Bioenergy Production. Ed INTECH. eBook (PDF) ISBN: 978-953-51-4473-1. DOI: 10.5772/972. https://www.intechopen.com/books/progress-in-biomass-and-bioenergy-production
- Watson D. J., 1952. The physiological basis of variation in yield. Adv. Agron. 4, 101-130.
