Caracterización y eficiencia agronómica de nuevos productos fertilizantes y bioestimulantes
- Autores: Rafael Antón Herrero
- Directores de la Tesis: Enrique Eymar Alonso (dir. tes.), C. García Delgado (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2023
- Idioma: español
- Número de páginas: 233
- Tribunal Calificador de la Tesis: María Teresa Lao Arenas (presid.), Sandra López-Rayo (secret.), M.L. Segura Pérez (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Agrícola por la Universidad Autónoma de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
Actualmente la agricultura se enfrenta al desafío de aumentar la producción de alimentos sin perjudicar al medioambiente en el proceso para cumplir el concepto de la sostenibilidad. Adicionalmente, factores tales como la limitación en los terrenos cultivables, la ineficiencia en la aplicación de fertilizantes, la contaminación de suelos, las consecuencias del cambio climático como sequías e incidencia de plagas, o la gestión de los residuos generados, afectan negativamente a la consecución del objetivo perseguido. Los bioestimulantes se plantean como una posible solución ya que aparte de mejorar los cultivos, pueden obtenerse de diversas fuentes, permitiendo el aprovechamiento y la revalorización de residuos tanto de la industria como urbanos. La Unión Europea presentó una nueva regulación de fertilizantes, la UE 2019/1009, apareciendo por primera vez el concepto de bioestimulantes y su definición. Su principal objetivo es mejorar la eficiencia de las plantas en la absorción y asimilación de nutrientes o su tolerancia al estrés biótico o abiótico, independientemente del contenido de nutrientes del producto.
El objetivo de esta tesis dividida en 3 bloques ha sido el estudio de los efectos de productos bioestimulantes comerciales de diferente origen y composición química (sustancias húmicas, extractos de algas y otras sustancias orgánicas) fundamentalmente en cultivos en hidroponía y en suelo; finalizando con el diseño de nuevos productos bioestimulantes basados en residuos. En el primer bloque se comenzó desarrollando una metodología para probar en un experimento a corto plazo la eficiencia de productos comerciales como potenciales bioestimulantes en un cultivo de pimiento (Capsicum annuum L.) en condiciones estrictamente hidropónicas (Capítulo 1). Las plantas se regaron con el respectivo producto en la dosis recomendada en agua, sin adición de otras fuentes nutritivas durante 15 días. Al final del ensayo se obtuvieron los pesos de la raíz y parte aérea, la humedad, los índices de clorofila y el contenido nutricional de la hoja, así como el volumen y morfología de las raíces y parte aérea para evaluar los efectos bioestimulantes en la planta en su crecimiento y desarrollo. También se evaluó el consumo de agua para analizar si alguno de los productos genera un mayor ahorro. El estudio concluyó que las soluciones nutritivas junto con bioestimulantes produjeron un mayor incremento en el peso de la planta y un menor porcentaje de humedad foliar, así como mayores valores de clorofila. Por otro lado, fueron los bioestimulantes húmicos, fúlvicos y de algas los que presentaron los mejores valores en términos de ahorro de agua. La metodología desarrollada podría establecerse para probar a corto plazo el potencial bioestimulante de nuevos productos. En el Capítulo 2 se determinaron los efectos de bioestimulantes basados en lo que los productores denominan Tecnología Micro Carbono (Micro Carbon Technology, MCT®) con base húmica sobre el crecimiento y desarrollo de plantas de pimiento. Tras una caracterización química previa se realizaron dos ensayos de fertilización de plantas de pimiento en condiciones hidropónicas, donde se estudió la fertilización y la edad de las plantas para evaluar los efectos específicos en raíces y hojas utilizando microscopía electrónica de transmisión para visualizar las diferencias morfológicas. Aunque no se encontraron diferencias significativas en la producción de masa vegetal, las plantas fertilizadas con productos MCT® presentaron un mejor estado nutricional que las plantas tratadas con fertilización convencional en cuanto al contenido de nutrientes en hojas. Su uso adicionalmente provocaba el aumento del tamaño de las vacuolas que representaba el 68-83 % del área celular total de la raíz, lo que sugiere cambios significativos en la permeabilidad de la membrana en términos de absorción de agua y, en consecuencia, en el almacenamiento de nutrientes.
En el segundo bloque de la tesis se han determinado los efectos de los productos MCT® con actividad bioestimulante a base de ácidos húmicos digeridos biológicamente a partir de leonardita sobre el crecimiento de plantas de pimiento en tres suelos con texturas diferentes, en condiciones controladas en cámara de crecimiento y en invernaderos comerciales en Murcia (Capítulo 3). Se analizaron los efectos indirectos sobre la microbiota del suelo después de la adición de los fertilizantes por respiración microbiana y varias actividades enzimáticas (hidrolasa, deshidrogenasa y ureasa). En las plantas se evaluaron parámetros biométricos (peso fresco y dureza del fruto) y análisis foliar (índices de clorofila y nutrientes). En el Capítulo 4 se evaluaron los efectos de estos bioestimulantes junto con biochar sobre la disponibilidad de elementos tóxicos y nutrientes para pimiento cultivado en un suelo contaminado con As, Cd, Pb y Zn en cámara de cultivo. En los suelos no contaminados y en condiciones controladas, el uso de estos bioestimulantes resultó en una mayor actividad microbiana del suelo en un intervalo de 24 h. En planta se encontró una correlación positiva entre bioestimulante e índices Dualex de hojas y contenido de los macronutrientes Ca y Mg. En invernadero no se encontraron diferencias en la producción entre tratamientos, indicando que los bioestimulantes pueden ser una alternativa real al uso de una fertilización convencional. En suelos contaminados, el riego con soluciones fertilizantes mejoró el crecimiento de las plantas independientemente de la enmienda con biochar. El biochar disminuyó la biodisponibilidad de Cu y Pb en el suelo y el contenido de Cu en hojas de pimiento. Combinado con la fertilización, el biochar también disminuyó los contenidos de As y Pb en las plantas y el contenido biodisponible de Cd en el suelo. El uso combinado biochar-bioestimulante planteó ventajas para la producción vegetal en un escenario no propicio de escasez de nutrientes y contaminación por elementos tóxicos.
En el tercer bloque de diseño de nuevos bioestimulantes se evaluó el tratamiento de tres residuos de biometanización (digestatos) como insumos agrícolas (Capítulo 5). Se comenzó realizando una caracterización fisicoquímica completa de los residuos según la normativa española, demostrando que los materiales tenían el 90% de las partículas por debajo de 25 mm, altos valores de pH, conductividad eléctrica, materia orgánica, ácidos húmicos y nutrientes solubles como N, S, Ca, Mg, P y K. Las concentraciones totales de metales pesados y los parámetros microbiológicos estaban por debajo de los niveles permitidos para uso agrícola. Los residuos se trataron con un ácido o una base fuertes generando dos productos diferentes (ATr y BTr respectivamente) que fueron evaluados como bioestimulantes en un cultivo de tomate en hidroponía. Esos extractos líquidos, ATr y BTr, demostraron su capacidad bioestimulante para el sistema radicular del tomate aumentando la densidad de la raíz y los parámetros biométricos de la planta, incluido el peso de las plantas y el contenido de clorofila. En el Capítulo 6 se sintetizó un potencial producto bioestimulante utilizando como base residuos de la industria de la soja y lixiviados de biometanización urbanos. De nuevo se comparó su eficiencia como bioestimulante mediante diversos ensayos en planta frente a una disolución nutritiva convencional y un bioestimulante comercial con base húmica. Los resultados obtenidos mostraron que las plantas tratadas con el producto presentaban un nivel de desarrollo similar o superior tanto en la parte aérea como en la raíz a las sometidas a una fertilización convencional o bioestimulante comercial. Como conclusión del bloque, se ha visto la viabilidad de la reutilización de digestatos tratados en la agricultura como materia prima para la producción de bioestimulantes implicando una alternativa sostenible a la mejora de los cultivos y revalorización de residuos.
Como conclusión de la tesis se han visto y demostrado los efectos de los denominados bioestimulantes sobre los cultivos. Sin embargo, su eficiencia depende de muchas variables tanto agronómicas como ambientales lo que representa un problema para generalizar su utilización de manera óptima. El hecho de que tampoco tienen una composición claramente definida hace que se requieran estudios específicos para optimizar su aplicación. No obstante, la elevada demanda en su uso en la agricultura está llevando a un elevado crecimiento en el mercado representando este tipo de productos una apuesta de futuro, por lo que se debe incrementar también la investigación de sus efectos en las plantas.
