INTRODUCCIÓN

El Pastizal mediano abierto de (Bouteloua-Aristida) es el principal tipo de vegetación en las planicies del norte de Sonora, México, sin embargo, factores como la fragmentación de la tierra, el pastoreo excesivo, las graves y frecuentes sequías, así como la falta de infraestructura en la mayoría de los ranchos ha limitado el manejo adecuado del pastoreo, el cese del fuego y ha provocado la degradación de las tierras de pastoreo. La introducción de especies de otros continentes con buenas características de producción, calidad forrajera y persistencia a las condiciones locales de suelo y clima ha sido una opción para resolver el problema de baja producción y deterioro (Cox et al., 1984; Esqueda y Carrillo, 2001; Holecheck et al., 2004). El zacate Boer (Eragrostis curvula var. conferta) es una especie introducida que ha sido sembrada para aumentar la productividad de los pastizales deteriorados en esas zonas. La producción de forraje del zacate Boer ha permitido incrementar dos a tres veces el potencial de producción de forraje en comparación con los pastos nativos después de la siembra, pero la productividad forrajera de las praderas generalmente disminuye a medida que estas envejecen.

La aplicación de biosólidos en la agricultura es una práctica recomendable para reutilizar los nutrimentos y la materia orgánica presentes en este subproducto de las plantas de tratamiento de aguas residuales de acuerdo con el U. S. Environmental Protection Agency (1999). La Norma Oficial Mexicana (NOM-004-SEMARNAT-2002) contiene los lineamientos para el manejo y la disposición final de lodos orgánicos y biosólidos, en México, con el fin de proteger el medio ambiente y la salud humana de acuerdo con la Secretaría del Medio Ambiente y Recursos Naturales (NOM-004-ECOL, 2002). De acuerdo con Jurado et al. (2004) y Potisek-Talavera et al. (2010), los suelos de los pastizales semiáridos de México y los Estados Unidos presentan bajos niveles de nutrimentos, lo cual afecta su productividad. Los biosólidos, un subproducto del tratamiento de aguas residuales que tienen alto potencial para utilizarse como fertilizantes o mejoradores de suelo.

Por otro lado, estudios realizados por Yang et al. (2018), muestran que existe un gran potencial para convertir biosólidos para formar biochar utilizando pirólisis. Esto puede no solo mejorar las propiedades de los biosólidos para la tierra, pero también tiene el potencial de reducir el riesgo para los entornos de recepción y además de eliminar muchos de los elementos costosos asociados con el almacenamiento y manejo de biosólidos. Los biosólidos municipales proporcionan materia orgánica al suelo y nutrientes esenciales para el crecimiento de los cultivos. Para aplicaciones únicas muy altas de biosólidos municipales deshidratados a la tierra, los compuestos como el antifúngico miconazol, el PBDE (Éteres de difenilo polibromados) congénero BDE 209 y los ácidos perfluorooctanoicos, por ejemplo, pueden persistir en agregados biosólidos. Sin embargo, para suelos modestamente macroporosos, la mayoría de estos compuestos no entrarán en el subsuelo crítico como receptores de agua (Venkatesan y Halden, 2014; Lapen et al., 2018).

Los biosólidos han sido reconocidos como mejoradores de suelo y representan una fuente importante de nitrógeno, fósforo, materia orgánica y otros nutrientes, lo que puede mejorar las propiedades físicas del mismo, así como el rendimiento de las plantas (U. S. Environmental Protection Agency, 1999; Kinney et al. 2006; Potisek-Talabera et al., 2010). Estos compuestos orgánicos de origen humano pueden desempeñar un papel importante en el aumento de la fertilidad del suelo en pastizales (Fresquez et al., 1990; Mata-Gonzalez et al., 2002; Sullivan et al., 2006); sin embargo, no existen datos locales para el zacate Boer que justifiquen su uso en México. Este estudio se realizó para evaluar las respuestas del forraje en praderas viejas de zacate Boer a la aplicación de diversas dosis de biosólidos.

MATERIAL Y MÉTODOS

El estudio se realizó durante 2006 al 2008 en el Rancho Experimental de la Universidad de Sonora el cual se localiza 16 km al este de la Cd. de Cananea, Sonora, sobre la carretera que comunica a esa ciudad con el poblado de Bacoachi (30o 58ʹ 00ʺ Latitud N y 110o 08ʹ 30ʺ Longitud O) en un área donde se sembró el zacate Boer (Eragrostis curvula var. conferta) durante el verano de 1988. El zacate se estableció con una rastra ligera de discos utilizando una densidad de siembra de 2.0 kg de S.P.V/ha, cubriéndose con una rastra ligera de ramas. El sitio de estudio se encuentra a 1,417 metros sobre el nivel del mar, en un área de transición de Pastizal Mediano Abierto y Pastizal Arbosufrutescente en condición regular (Universidad de Sonora, 1967). La topografía del sitio es uniforme, con planos y lomeríos bajos con pendientes que varían de 3 a 7%. El tipo de suelo sobre el que se localiza el sitio corresponde a un Castañosem Háplico (FAO UNESCO, 1975). Es de textura migajón arenoso y de profundidad mediana > 50 cm. El clima es templado semiseco BS1 kw (x´) (e´), con régimen pluvial preferentemente de verano. La precipitación y la temperatura media anual es de 520 mm y 16.3 oC (García, 1973).

Los biosólidos utilizados en el estudio fueron del tipo “A” y procedieron de la estación procesadora de aguas residuales “Unión Fenosa” en el municipio de Hermosillo, Sonora y la procedencia de estos residuos es fundamentalmente de origen residencial. Las variables analizadas en los lodos orgánicos o biosólidos fueron humedad, pH, Conductividad eléctrica, Materia orgánica, Nitrógeno total, Nitratos, carbón orgánico, fosforo total, fosforo disponible, y los elementos potasio, calcio, magnesio, sodio, manganeso, aluminio fierro, zinc, molibdeno, selenio, cobre, plomo, níquel, cadmio, mercurio, arsénico y cromo. Todos los análisis se realizaron por quintuplicado en los laboratorios de la Universidad de Sonora. Los métodos de análisis se realizaron de acuerdo con la Norma Oficial Mexicana NOM-021-RECNAT-2001 (NOM-004-ECOL, 2002).

Los biosólidos se aplicaron manualmente durante el verano de 2006 en parcelas triplicadas de 5 m x 5 m. Estos se esparcieron manualmente sobre la superficie del terreno con un rastrillo manual. Las parcelas experimentales se enmarcaron en el contorno con madera de triplay de 15 cm de longitud, la cual fue enterrada 7.5 cm por debajo de la superficie del suelo con el fin de que sirviera de protección y evitara el derramamiento de los biosólidos sobre las parcelas aledañas. El área de estudio fue cercada para protegerla de pastoreo del ganado y la fauna silvestre menor.

Las variables evaluadas fueron: la densidad de plantas, altura, cobertura basal, producción de forraje, cambios en la capacidad de carga animal y la rentabilidad de la práctica. La densidad de plantas se estimó

contando el total de las plantas en tres cuadrantes de 1m2, seleccionados al azar por parcela. La altura de las plantas se midió con una cinta métrica en todas las plantas localizadas dentro de estos tres cuadrantes. La cobertura basal de las plantas se calculó en los mismos tres cuadrantes, midiendo por separado el área basal de cada planta. La producción de forraje se estimó por medio de cortes de forraje en 10 cuadrantes de 1 m2 por parcela. Las muestras de forraje fueron llevadas al Laboratorio de la Universidad de Sonora y fueron pesadas después de haber sido secadas en un horno de aire forzado a 65 oC durante 72 h.

Todas las variables se midieron durante tres épocas de crecimiento después de la aplicación de los biosólidos. Se utilizó un diseño de bloques completamente al azar con tres tratamientos y tres repeticiones. Todas las variables fueron analizadas mediante un análisis de varianza simple (P≤0.05), usando la prueba de Rangos Múltiples de Duncan para la comparación de medias (Steel y Torrie, 1980). Los análisis estadísticos se realizaron con el paquete estadístico Costat (COSTAT, 2006).

Para determinar la rentabilidad del uso de biosólidos en la rehabilitación de agostaderos se evaluó anualmente durante 2006 a 2008 la densidad, altura, cobertura y producción de forraje del pasto en áreas tratadas y el testigo. La rentabilidad se estimó considerando los costos reales del producto y su aplicación, así como los incrementos en producción de forraje sobre tiempo y se comparó con las áreas aledañas no tratadas. Se realizaron proyecciones financieras a 14 años utilizando tres escenarios. En el primero y segundo donde se aplicaron los biosólidos en dosis de 25 y 50 t/ha y un tercero donde no se aplicó tecnología alguna (Testigo). Las corridas financieras se realizaron utilizando un programa de computadora para la formulación y análisis de proyectos financieros agropecuarios (UNISON, 2008).

Se comparó la rentabilidad económica en cuanto a potencial de producción ganadera de un rancho de 1,000 hectáreas con praderas viejas de zacate Boer, con otros ranchos de igual superficie que aplicaron prácticas de rehabilitación mediante la aplicación de biosólidos en dosis de 25 y 50 t/ha, respectivamente; todos con las instalaciones e infraestructura mínima necesaria para producir ganado. Se consideraron tres escenarios en las proyecciones: el escenario uno, analizó la rentabilidad considerando la capacidad de producción de carne en función de la cantidad actual de forraje sin planes futuros de aplicar ninguna práctica de rehabilitación (biosólidos). En este caso se asumió que la producción anual de forraje se mantiene constante de los años 3 al 14 de la proyección. Los escenarios 2 y 3, a diferencia del anterior, incluyeron la rehabilitación anual de 200 ha de Boer mediante la aplicación de biosólidos por un periodo de 5 años; con incrementos anuales correspondientes en la capacidad de producción de carne, en función del incremento en producción de forraje resultante de la rehabilitación.

La producción anual de forraje considerada para cada año fue la producción real que se registró durante los años de evaluación; misma que se cuantificó mediante estimaciones directas de cortes de producción de forraje. La capacidad de carga animal se estimó en cada escenario, asumiendo que el consumo diario de forraje de una unidad animal (U.A.) es equivalente al 3% del peso vivo del mismo; que una U.A. equivale a una vaca de 450 kg con su cría al pie y la utilización permitida fue siempre igual al 50% del forraje total anual disponible.

Los costos variables incluyeron: alimentación, suplementación mineral, medicamentos, gastos médicos, prueba de palpación, prueba de fertilidad de toros y fletes, se calcularon de forma individual durante el primer año para cada tipo de animal y se multiplicó por el número total de animales en cada año, para cada escenario. Debido a que la aplicación de estas prácticas es variable entre ranchos, el costo de cada factor se obtuvo promediando los costos reales en 3 predios con características similares de la región. Los costos fijos incluyen gastos de salarios, mantenimiento, reparación, corriente eléctrica, combustibles y pago de impuestos y se obtuvieron promediando los costos reales de los 3 predios con características similares de la región. Tanto los costos fijos como variables que se calcularon para el primero año, se proyectaron para los 14 años de evaluación en cada escenario.

Para el caso de las variables productivas y reproductivas se consideró lo siguiente: una relación vaca toro 20:1, 75% de parición, 2% de mortalidad animal y 15% de vaquillas de remplazo. Esta última variable se fue considerando de acuerdo con el desecho de vacas requeridas para ajustar la carga animal del rancho. Como ingreso adicional al rancho se consideró la ordeña de 15 vacas durante 100 días cada año para la producción de queso, las cuales, produjeron un total de 6 mil litros de leche durante el periodo, equivalente

a 1,500 kilos de queso con un valor total de venta de $ 27,000 pesos. La misma capacidad de producción y reproducción se consideró para todos los años, en los tres escenarios analizados.

Los precios de compra para las vaquillas de remplazo y los toros de reposición, así como los precios de venta de crías y de animales de desecho fueron calculados para el primer año de acuerdo con la última lista oficial de precios de subasta de la Unión Ganadera Regional de Sonora (UGRS, 2008). Los precios de compraventa estimados para el primer año fueron los mismos que se utilizaron durante los 14 años de proyección. Para los costos de producción de los biosólidos no se les asignó ningún valor ya que el material no tiene un costo real en la fábrica para la persona que tenga algún uso para ellos. El costo de producción es absorbido por la energía eléctrica que se genera en su formación y la producción de agua que resulta en el proceso de su propia elaboración. Se le asignó un costo de traslado y aplicación de $320.00 por tonelada.

RESULTADOS Y DISCISIÓN

Los resultados muestran que la precipitación pluvial registrada fue normal durante el período de estudio con 412, 425 y 420 mm para 2006, 2007 y 2008, respectivamente, lo que promovió un crecimiento satisfactorio de las plantas. Las propiedades químicas de los biosólidos estudiados se muestran en el Cuadro 1. Los niveles de metales pesados detectados se encuentran dentro de los límites permisibles establecidos por (NOM-004-ECOL-2002). La concentración de metales pesados en todos los biosólidos analizados está muy por debajo de los límites máximos permisibles, por lo que son considerados como de excelente calidad y puedan ser aprovechados incorporándolos a suelos destinados para la actividad agrícola, usos forestales y usos urbanos, además de que pueden estar con contacto directo al público de acuerdo con la NOM-004-SEMARNAT 2002.

Cuadro 1.

Características químicas de los biosólidos de origen doméstico utilizados en el estudio (Media ± Desviación Estándar). n = 5.

La densidad de plantas, altura, cobertura basal y la producción de forraje se incrementó significativamente (P≤0.05) con la aplicación de los biosólidos (Cuadro 2). La densidad del zacate Boer promedió 3.7 pl/m2 en las parcelas testigo y aumentó un 43.2 y 67.6% en las parcelas tratadas con 25 y 50 t/ha de biosólidos, respectivamente. La altura de las plantas promedió 116.5 cm en los testigos y aumentó en un 36.7 y 41.6% en las parcelas tratadas con 25 y 50 t/ha de biosólidos, respectivamente. La cobertura basal del zacate Boer promedió 14.3% en las parcelas no tratadas y aumentó un 37.0 y 52.4% en las parcelas tratadas con 25 y 50 t/ha de biosólidos. La producción de forraje promedió 0.96 t/ha base materia seca y aumentó 69.8 y 113.3% en las parcelas tratadas con 25 y 50 t/ha de biosólidos, respectivamente.

Cuadro 2.

Respuesta de praderas viejas de zacate Boer a la aplicación manual de varias dosis de biosólidos en el norte de Sonora, México. Proyecciones de carga animal y rentabilidad en 1,000 a.

Estos resultados concuerdan con los reportados por Wester et al. (2003); Domínguez-Caraveo et al. (2010) y Alonso et al. (2018), que sugieren que los biosólidos mejoran la emergencia de las plántulas y pueden prolongar las condiciones necesarias para la supervivencia de las plántulas, lo cual aumentará consecuentemente la emergencia y la densidad de plantas. Fresquez et al. (1990), reportan resultados similares con biosólidos cuando se aplican a los pastizales semiáridos deteriorados en el suroeste de los Estados Unidos. Sullivan et al. (2006) e Ippolito et al. (2010), reportan un incremento en el crecimiento de pastos y un incremento en la cobertura basal de diversas especies de zacates, así como un incremento en la calidad forrajera y producción en áreas tratadas con biosólidos (Wester et al., 2003; Sullivan et al., 2006). Esas respuestas de forraje han sido evidentes incluso 4 a 6 años después de la aplicación de los biosólidos (Wester et al., 2003; Tarrason et al., 2007). Las aplicaciones de biosólidos también han incrementado la calidad nutritiva del forraje de pastos y arbustos en diversas regiones (Pierce et al., 1998; Cuevas et al., 2000; Tiffany et al., 2000). De acuerdo con Alonso et al. (2018), los biosólidos son un problema residual en Brasil y en otros países en desarrollo, donde es común desechar este material en vertederos y/o a cielo abierto. Sin embargo, los biosólidos se pueden reciclar en actividades agrícolas y forestales, considerando que tienen un alto contenido de materia orgánica y nutrientes. Por lo tanto, su aplicación en sustratos para producir plántulas forestales puede ser de mucho beneficio.

En este estudio, como resultado de lo anterior, la capacidad de pastoreo o las unidades animal (U.A.) se incrementaron (P≤0.05) significativamente en las áreas donde se aplicaron los biosólidos en las diversas dosis (Cuadro 2) y la respuesta fue evidente en todos los años de evaluación. El número de U.A. fue de 96.4 en el testigo y de 165.4 y 227.3 en las áreas tratadas con biosólidos en dosis de 25 y 50 t/ha, respectivamente. La capacidad de carga animal se incrementó en un 71.6 y 135.8 % en las parcelas tratadas con biosólidos en dosis de 25 y 50 t/ha, respectivamente (Figura 1). Estos incrementos en la capacidad de carga de los ranchos son muy importantes considerando que permiten hacer más eficiente y rentable la producción de biomasa y la producción ganadera de los mismos (Ibarra et al., 2005; Martin et al., 2011).

Las corridas financieras para evaluar la rentabilidad del uso de biosólidos en la rehabilitación de poblaciones viejas de zacate Boer son interesantes e indican que la rentabilidad de los predios ganaderos con problemas de poblaciones viejas de zacate Boer es muy limitada si no aplican medidas para mejorar el potencial de producción de las praderas. Resultados similares se reportan en varias especies de pastos

después de la aplicación de biosólidos en diversos ambientes agroecológicos de México y el sur de los Estados Unidos (Jurado-Guerra et al., 2004; Domínguez-Carabeo, et al., 2010; Ippolito et al., 2010).

Figura 1
Proyección de la capacidad de carga durante 14 años en un rancho de 1,000 ha de praderas de zacate Boer sin y con la aplicación de biosólidos en dosis de 25 y 50 t/ha en Cananea, Sonora, México.

Figura 2
Proyección de la rentabilidad en un rancho de 1,000 ha con y sin la aplicación de prácticas de rehabilitación mediante la distribución de biosólidos en 200 ha anuales de praderas viejas de zacate Boer en Cananea, Sonora, México

El uso de esta práctica es una opción para incrementar la rentabilidad de los ranchos (Figura 2). Considerando como base la proyección de 1,000 hectáreas, los predios que utilicen esta tecnología pueden ganar adicionalmente entre $127,300.00 y $245,200.00 pesos anualmente.

Si el productor no aplica ninguna tecnología para incrementar la fertilidad de los suelos y el potencial de producción del agostadero, este puede ganar en promedio $182.40 por hectárea por año. Si se aplica el programa de rehabilitación mediante la aplicación de biosólidos, durante los primeros cuatro años, aunque las inversiones son altas, se pueden ganar entre $80.00 y $120.00 por hectárea con los biosólidos. Sin embargo, no es sino a partir del sexto año cuando se empiezan a lograr las ganancias reales en comparación con el predio similar sin aplicar los biosólidos. La ganancia anual promedio durante los 14 años de proyección es de $182.40, $309.70 y $425.60/ha, en un predio sin y con la aplicación de biosólidos en dosis de 25 y 50 t/ha como prácticas de rehabilitación de agostaderos, respectivamente; por lo que el predio, bajo estas condiciones, gana en forma adicional entre $127.30 y $245.20 pesos/ha anualmente.

En general, los análisis financieros muestran que normalmente, las ganancias son bajas durante los primeros cuatro años, debido a que las inversiones son fuertes, por un lado, porque se están rehabilitando 200 hectáreas anualmente, además de que, al inicio no sale mucho ganado a venta ya que se queda en el rancho para aprovechar al máximo el forraje adicional disponible resultante en las praderas donde se aplican los biosólidos. Después del sexto año, una vez que se estabiliza la inversión en los predios, se comienza a tener ganancias significativas como resultado de la aplicación de la práctica, pero solamente los predios con praderas en buena condición tienen más posibilidades de lograr las mejores ganancias. Los predios que no cuentan con una buena densidad y cobertura de zacate Boer tienen poca factibilidad desde el punto de vista financiero de mejorarse mediante esta práctica y requieren de la aplicación de otras estrategias para incrementar primero la densidad y cobertura del pasto en las praderas.

Hay que recordar que las proyecciones financieras en este estudio se vieron influenciadas por los precios de los insumos y productos generados y muestran rendimientos muy altos como consecuencia del alto precio del becerro de exportación que durante este año han alcanzado precios históricos (Cerca de los $50.00/kg en el mercado nacional y arriba de los $2.05 dólares por libra en los Estados Unidos).

CONCLUSIONES

Los nutrientes aportados por los biosólidos promovieron el crecimiento de las plantas adultas de pasto en la pradera y proporcionaron las condiciones necesarias para promover una mayor nacencia de plantas en las áreas aplicadas. La concentración de los metales pesados en los biosólidos aplicados nunca rebasó los límites permitidos por la SEMARNAT, por lo que la calidad se considera como buena para rehabilitar suelos de agostaderos y no representan un peligro para humanos y animales. Los lodos orgánicos promovieron significativamente el establecimiento de nuevos individuos en las parcelas tratadas y consistentemente existió una nacencia más significativa en las áreas tratadas con biosólidos en comparación con las parcelas testigo. La altura y cobertura de las plantas también fue significativamente superior en las áreas con biosólidos con lo que se logró una mayor producción total de forraje del pasto Boer durante tres épocas de crecimiento después de su aplicación en dosis de 25 y 50 t/ha en agostaderos semiáridos. Evidentemente los suelos de los pastizales abiertos presentan deficiencia de nutrientes mayores y menores para la alimentación de las plantas, razón por la cual estas reaccionaron incrementando el potencial de producción de forraje. Los productores que utilicen biosólidos para rehabilitar praderas viejas de zacate Boer pueden duplicar el potencial de producción de forraje y carne de sus ranchos. El uso de esos productos orgánicos ricos en nutrientes juega un papel muy importante en el mejoramiento de agostaderos deteriorados en el norte de México. Los productores que utilicen esta tecnología pueden ganar adicionalmente entre $127.30 y 245.20 pesos/hectárea/año.

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Notas