Estudio químico y biológico de la aplicación de una enmienda orgánica encalante obtenida del compostaje de concha de molusco en suelos ácidos de Galicia

Abstract

[Resumen] El sector conservero del mejillón en Galicia genera anualmente miles de toneladas de concha como subproducto de los procesos de depuración y transformación alimentaria de este molusco. Dicho subproducto, puede generar un grave problema ambiental sino es gestionado de forma adecuada. La concha de mejillón contiene CaCO3 y se presenta como una alternativa al encalado tradicional. La hipótesis central de este trabajo se basa en que la enmienda orgánica encalante obtenida a partir de gallinaza y concha de mejillón puede ser un fertilizante idóneo tanto en suelos de viñedo con un buen estatus nutritivo como en suelos forestales ácidos con fertilidad limitada, dado que combina el alto contenido de nitrógeno de la gallinaza con el calcio y minerales de las conchas trituradas. El objetivo general de estudio es abordar el efecto de dicha enmienda, que se obtiene por un proceso de bajo impacto ambiental y consumo energético, en un suelo de viñedo y en un suelo de monte, ambos desarrollados sobre granito como material de partida. Los objetivos específicos consisten en: 1) caracterizar la enmienda y sus componentes y 2) evaluar el efecto del tamaño de la concha de mejillón y la dosis de enmienda aplicada sobre las propiedades físicas químicas y biológicas de un suelo de viñedo y un suelo de monte. En la primera parte del trabajo se efectuó el análisis de la concha de mejillón el estiércol de gallina, diversas enmiendas comerciales y dos enmiendas preparadas con concha de tamaño fino (CF) y tamaño normal (CN). A continuación, se llevó a cabo un ensayo en macetas incorporando dos tipos de enmienda cada uno con tres dosis a suelos de viñedo y monte. Por tanto, el ensayo incluye seis tratamientos (2 tipos x 3dosis) y un testigo para cada suelo. Los tipos incluyen concha de textura fina o CF (0-5 mm) y normal o CN (5 a 10 mm). Las dosis de enmienda fueron de 4, 8 y 12 t/ha. El ensayo se realizó a la intemperie y durante el mismo se efectuaron tres muestreos, poniendo énfasis en los análisis del 1º muestreo al comienzo de la experiencia y el 3º muestreo al final de la misma, tras seis meses y 20 días y una precipitación acumulada de 358,4 mm. Se evaluó el pH, la conductividad eléctrica, las propiedades del complejo de cambio, la disponibilidad de micronutrientes, las necesidades de abonado y de enmienda caliza, la estabilidad de los agregados y la actividad biológica. Las enmiendas tipo CF y CN presentaron diferencias en cuanto a los parámetros del análisis elemental y análisis inmediato; además CN presentó mayor contenido en CaCO3 que CF. Las dos enmiendas contienen cantidades de Zn y Cu que no superan el límite máximo legalmente establecido para estos dos metales pesados en productos fertilizantes elaborados con componentes orgánicos y están libres de organismos perjudiciales. El suelo de viñedo estaba bien abonado y su pH inicial era ligeramente ácido; la adición de enmienda aumentó su pH, sin sobrepasar en ningún tratamiento el valor de 7,0. El suelo de monte aumentó su pH con la adición de enmienda, sin alcanzar en ningún tratamiento el valor de 6,0. En los dos suelos el pH y las bases de cambio disminuyeron entre el 1º y el 3º muestreo, en diferente proporción según el tipo de enmienda. El suelo de monte presentó deficiencias en fósforo, cuya magnitud disminuyó al aumentar el pH. Los contenidos en Mn, Cu y Zn fueron inferiores en el suelo de monte con relación al suelo de viñedo; además se puso en evidencia que las concentraciones de Mn y Zn son limitantes en los dos suelos. El suelo de viñedo presentó una mejor estabilidad estructural en comparación con el suelo de monte. La respiración basal, la biomasa microbiana y el cociente respiratorio indican que la comunidad microbiana es más eficiente y está sometida a menos estrés en el suelo de viñedo comparado con el suelo de monte. En síntesis, se comprobó que la enmienda estudiada actúa aumentando el pH y neutralizando la acidez, aportando nutrientes de liberación lenta, mejorando la estructura del suelo y promoviendo la actividad biológica, siendo ideal para valorizar los residuos de concha de mejillón y gallinaza y promover la economía circular.

[Resumo] O sector conserveiro do mexillón en Galicia xera anualmente miles de toneladas de cuncha como subproduto dos procesos de depuración e transformación alimentaria deste molusco. Dito subproduto pode xerar un grave problema ambiental se non é xestionado de forma adecuada. A cuncha de mexillón contén CaCO3 preséntase como unha alternativa ao encalado tradicional. A hipótese central deste traballo baséase en que a emenda orgánica encalante obtida a partir de galiñaza e cuncha de mexillón pode ser un fertilizante idóneo tanto en solos de viñedo cun bo estatus nutritivo como en solos forestais ácidos con fertilidade limitada, dado que combina o alto contido de nitróxeno da galiñaza co calcio e minerais das cunchas trituradas. O obxectivo xeral de estudo é abordar o efecto de dita emenda, que se obtén por un proceso de baixo impacto ambiental e consumo enerxético, nun solo de viñedo e nun solo de monte, ambos desenvolvidos sobre granito como material de partida. Os obxectivos específicos consisten en: 1) caracterizar a emenda e os seus compoñentes e 2) avaliar o efecto do tamaño da cuncha de mexillón e a dose de emenda aplicada sobre as propiedades físicas químicas e biolóxicas dun solo de viñedo e un solo de monte. Na primeira parte do traballo efectuouse a análise da cuncha de mexillón, o esterco de galiña, diversas emendas comerciais e dúas emendas preparadas con cuncha de tamaño fino (CF) e tamaño normal (CN). A continuación, levouse a cabo un ensaio en macetas incorporando dous tipos de emenda cada un con tres doses a solos de viñedo e monte. Por tanto, o ensaio inclúe seis tratamentos (2 tipos x 3 doses) e unha testemuña para cada solo. Os tipos inclúen cuncha de textura fina ou CF (0-5 mm) e normal ou CN (5 a 10 mm). As doses de emenda foron de 4, 8 e 12 t/ha. O ensaio realizouse á intemperie e durante o mesmo efectuáronse tres mostraxes, pondo énfase nas análises da 1ª mostraxe ao comezo da experiencia e a 3ª mostraxe ao final da mesma, tras seis meses e 20 días e unha precipitación acumulada de 358,4 mm. Avaliouse o pH, a condutividade eléctrica, as propiedades do complexo de cambio, a dispoñibilidade de micronutrientes, as necesidades de abonado e de emenda caliza, a estabilidade dos agregados e a actividade biolóxica. As emendas tipo CF e CN presentaron diferenzas en canto aos parámetros da análise elemental e análise inmediata; ademais CN presentou maior contido en CaCO3 que CF. As dúas emendas conteñen cantidades de Zn e Cu que no superan o límite máximo legalmente establecido para estes dous metais pesados en produtos fertilizantes elaborados con compoñentes orgánicos e están libres de organismos perxudiciais. O solo de viñedo estaba ben abonado e o seu pH inicial era lixeiramente ácido; a adición de emenda aumentou o seu pH, sen sobrepasar en ningún tratamento o valor de 7,0. O solo de monte aumentou o seu pH coa adición de emenda, sen acadar en ningún tratamento o valor de 6,0. Nos dous solos o pH e as bases de cambio diminuíron entre a 1ª e a 3ª mostraxe, en diferente proporción segundo o tipo de emenda. O solo de monte presentou deficiencias en fósforo, cuxa magnitude diminuíu ao aumentar o pH. Os contidos en Mn, Cu e Zn foron inferiores no solo de monte con relación ao solo de viñedo; ademais púxose en evidencia que as concentracións de Mn e Zn son limitantes nos dous solos. O solo de viñedo presentou unha mellor estabilidade estrutural en comparación co solo de monte. A respiración basal, a biomasa microbiana e o cociente respiratorio indican que a comunidade microbiana é máis eficiente e está sometida a menos estrés no solo de viñedo comparado co solo de monte. En síntese, comprobouse que a emenda estudada actúa aumentando o pH e neutralizando a acidez, achegando nutrientes de liberación lenta, mellorando a estrutura do solo e promovendo a actividade biolóxica, sendo ideal para valorizar os residuos de cuncha de mexillón e galiñaza e promover a economía circular.

[Abstract] The mussel canning industry in Galicia generates thousands of tonnes of shells annually as a by-product of the purification and food processing of this mollusc. If not managed correctly, this by-product can pose a serious environmental threat. Mussel shells contain CaCO3 and represent a viable alternative to traditional liming. The central hypothesis of this study is that an organic liming amendment derived from poultry manure and mussel shells can be an ideal fertiliser for both vineyard soils with optimal nutritional status and acidic forest soils with limited fertility, as it combines the high nitrogen content of poultry manure with the calcium and minerals from crushed shells. The general objective of this study is to examine the effect of the aforementioned amendment—produced through a process of low environmental impact and energy consumption—on vineyard and forest soils, both developed over a granite parent material. The specific objectives consist of: 1) characterising the amendment and its components, and 2) evaluating the effect of mussel shell particle size and the applied dosage on the physical, chemical, and biological properties of both soil types. In the first phase, an analysis was conducted on mussel shells, poultry manure, various commercial amendments, and two prepared amendments: fine-grade (CF: 0–5 mm) and normal-grade (CN: 5–10 mm) shells. Subsequently, a pot trial was carried out, incorporating two types of amendment, each at three different dosages, into vineyard and forest soils. Consequently, the trial included six treatments (2 types x 3 doses) and a control (blank) for each soil. The applied doses were 4, 8, and 12 t/ha. The trial was conducted outdoors, with three sampling events performed; primary emphasis was placed on the 1st sampling at the start of the experiment and the 3rd sampling at the end, after six months and 20 days, with a cumulative rainfall of 358.4 mm. The evaluation included pH, electrical conductivity, exchange complex properties, micronutrient availability, fertiliser and liming requirements, aggregate stability, and biological activity. CF and CN amendments showed differences in elemental and proximate analysis parameters; furthermore, CN exhibited a higher CaCO3 content than CF. Both amendments contained Zn and Cu levels within the legal limits for organic fertilisers and were free from harmful organisms. The vineyard soil was well-fertilised with a slightly acidic initial pH; the addition of the amendment increased the pH, without exceeding 7.0 in any treatment. The forest soil pH also increased, though it did not reach 6.0 in any case. In both soils, pH and exchangeable bases decreased between the 1st and 3rd sampling events, with the rate varying according to the amendment type. The forest soil exhibited phosphorus deficiencies, which mitigated as pH increased. Concentrations of Mn, Cu, and Zn were lower in the forest soil compared to the vineyard soil; furthermore, Mn and Zn levels were found to be limiting in both soil types. Vineyard soil showed superior structural stability compared to forest soil. Basal respiration, microbial biomass, and metabolic quotients indicate that the microbial community is more efficient and experiences less stress in vineyard soil compared to forest soil. In synthesis, it was verified that the studied amendment functions by increasing pH and neutralising acidity, providing slow-release nutrients, improving soil structure, and promoting biological activity, being ideal for the valorisation of mussel shell and poultry manure waste and the promotion of the circular economy.