Construye tu propio biorreactor

Publicado: 31 de enero de 2023

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El ex granjero de Saskatchewan, Franck Groeneweg, se dirigirá a sus campos de cereales de Montana esta primavera para aplicar un fertilizante biológico hecho en su granja. Durante las últimas tres temporadas de crecimiento, parece que este extracto de compost líquido ayuda a mantener el rendimiento de los cultivos al mismo tiempo que le permite reducir significativamente las tasas de fertilizantes químicos.

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Suena como un cuento de hadas agronómico, sin la varita mágica, pero Groeneweg dice que hay ciencia detrás de todo el proceso que esencialmente aprovecha el poder de la biología del suelo para producir y mejorar la absorción de nutrientes de los cultivos.

Las instalaciones y el equipo necesarios para producir un extracto de compost líquido no son necesariamente bonitos y no es una configuración perfecta, dice Groeneweg, todavía está en una curva de aprendizaje, pero en un momento en que más agricultores están analizando detenidamente la agricultura regenerativa. prácticas, poder reducir los costos de fertilizantes ha sido un beneficio significativo.

Groeneweg se mudó unos 1.100 kilómetros al sur hace tres años con su esposa, Kari, y sus cuatro hijos desde su granja en Edgeley, Sask., al noreste de Regina, a una granja de granos en Three Forks, Mont., al noroeste de Bozeman. Él dice que si hubiera aplicado todos los insumos durante las condiciones secas de crecimiento, es posible que la granja no hubiera sobrevivido.

"Al usar extracto de compost, he podido reducir mi factura de fertilizantes entre un 25 y un 33 por ciento de lo que era", dice Groeneweg.

"Tuvimos tres temporadas de crecimiento extremadamente secas con rendimientos de trigo de aproximadamente 25 bushels por acre. Si hubiera aplicado una recomendación completa de fertilizante químico por adelantado que incluyera 80 libras de nitrógeno y solo cosechara 25 bushels, no sé si seguiría cultivando".

Los rendimientos más bajos se debieron a las condiciones de crecimiento secas. Las pruebas de tejido mostraron que los cultivos tenían suficientes nutrientes, solo necesitaban humedad.

Groeneweg no guarda rencor con los productos químicos, ya que los insumos pueden ser extremadamente costosos. “Los precios de los cultivos aumentaron, pero al mismo tiempo también lo hizo el costo de los insumos”, dice. "No culpo a las empresas de fertilizantes y productos químicos: están en el negocio para ser rentables. Pero luego tengo que ver qué puedo hacer en mi granja para mejorar la economía de la producción de cultivos".

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Después de una extensa investigación durante los últimos cinco años, el objetivo de Groeneweg con el sistema de compost, desarrollado por un investigador en California, es producir un extracto de compost que devuelva la biología al suelo. Esa biología, que es pesada en la producción de hongos pero también incluye bacterias del suelo y otros organismos, puede ayudar a las plantas a desarrollar un mejor sistema de raíces y hacer un mejor uso de los nutrientes en el suelo.

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Se trata de reintroducir la biología del suelo que conducirá a mejorar la textura del suelo, la capacidad de retención de agua, la salud del suelo y, en última instancia, la absorción de nutrientes por parte de los cultivos para que los granos, las semillas oleaginosas y los cultivos de legumbres sean densos en nutrientes y, por lo tanto, una fuente de alimentos más saludable.

Eso parece una tarea difícil de unas pocas onzas de extracto de compost líquido aplicado a la hilera de semillas, pero cada cucharadita tiene miles de millones de organismos microscópicos listos para trabajar.

"Si me hubiera escuchado hablar así hace cinco años, habría pensado que estaba loco", dice Groeneweg. "Pero lo investigué, hablé con otros agricultores, asistí a talleres y conferencias e investigué un poco. Y ahora, después de tres años de probarlo yo mismo, veo que tiene algo. Solo tengo que dejar de golpear el suelo y permitir que los productos biológicos funcionen".

Groeneweg dice que, retrocediendo unas pocas generaciones, la producción de cultivos se basaba en sistemas naturales, en productos biológicos, para producir cultivos. Llegaron la labranza y los productos químicos y, durante un tiempo, fue una luna de miel de producción agrícola mejorada. Luego, los productos biológicos desaparecieron y la agricultura pasó a depender de insumos químicos. En su opinión, la agricultura regenerativa se trata de devolver la producción de cultivos a esas raíces biológicas.

La granja de Montana, Living Sky Grains, cubre alrededor de 14,000 acres. Groeneweg siembra alrededor de 10,000 acres de cultivos anuales, con 4,000 acres en barbecho cada año. Fue principalmente una rotación de trigo de invierno y barbecho en la granja durante muchos años. Groeneweg introdujo una rotación de cultivos más diversa que ahora incluye trigo de invierno, trigo de primavera, garbanzos, canola de invierno y algo de lino.

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Mientras investigaba técnicas de agricultura regenerativa, Groeneweg decidió que quería hacer compost para ayudar a mejorar la biología y la textura del suelo. Por lo general, su área es demasiado seca para soportar cultivos de cobertura, y no hay ganado en la granja, por lo que el estiércol no era una opción conveniente. La biomasa vegetal, incluidos los residuos de cultivos, se puede compostar, pero requeriría un gran volumen de materia prima. Y descubrió que los materiales de compost convencionales colocados en una hilera y volteados regularmente favorecen la producción de bacterias y menos producción de hongos.

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Groeneweg aprendió que es la actividad fúngica en el suelo lo que realmente ayuda a mejorar la agregación del suelo, lo que conduce a una mejor infiltración del agua. Estaba buscando un sistema que favoreciera la producción de hongos pero requiriera menos biomasa vegetal.

Su investigación lo llevó a un sistema de compostaje conocido como biorreactor Johnson-Su. Este es un sistema diseñado por el investigador de California David Johnson, biólogo molecular que realiza investigaciones en el Instituto de Investigación Agrícola Sostenible de la Universidad Estatal de Nuevo México, Las Cruces, NM. También es profesor adjunto en el Centro de Agricultura Regenerativa y Sistemas Resilientes de California. Universidad Estatal, Chico, California.

Johnson ha realizado un trabajo considerable con respecto a la eficacia del compost dominado por hongos para el secuestro de carbono y la mejora de la salud del suelo y el rendimiento de los cultivos. Él ideó el sistema de compostaje en colaboración con su esposa, Hui-Chun Su, de ahí el nombre de biorreactor Johnson-Su.

¿Cómo es un biorreactor Johnson-Su? "Suena un poco más elaborado de lo que realmente es", dice Groeneweg. "Ya teníamos varios de los componentes en la granja".

Se denomina sistema de compostaje estático que favorece la producción de hongos. El calor, la humedad, los microbios y las lombrices convierten la materia orgánica en compost sin voltear ni airear el material.

El heno de alfalfa y los fardos de paja de grano que ya estaban en la granja se utilizaron como biomasa para el compost. El compost requiere el equilibrio adecuado entre carbono y nitrógeno. Groeneweg apunta a una proporción de carbono a nitrógeno de 30:1. Los fardos de paja tienen carbón, los fardos de alfalfa tienen nitrógeno. Para acercarse a la proporción deseada, usó un manipulador telescópico para colocar dos pacas de alfalfa y una de paja en un esparcidor de estiércol Kuhn Side Slinger que también venía con la granja (ver foto de portada). El esparcidor de estiércol corta y mezcla el heno y la paja sin esparcirlos. Se agregan casi 600 galones de agua a cada carga para llevar el material a aproximadamente un 70 por ciento de humedad. Groeneweg dice que un mezclador TMR sería ideal para este trabajo, pero el esparcidor de estiércol funcionó bien (ver foto 1 a continuación).

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Una vez que el material orgánico se mezcla durante aproximadamente media hora y alcanza un 70 % de humedad, se transfiere del esparcidor de estiércol a una serie de 18 contenedores IBC (contenedores intermedios a granel) alineados en el patio (ver foto 2 a continuación).

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Los contenedores IBC son contenedores de 1,000 galones con un marco de metal, generalmente equipados con un revestimiento de plástico que se usa para contener una variedad de productos agrícolas.

Groeneweg quitó el revestimiento de plástico de los contenedores, instaló un material de tela para que sirviera como revestimiento y luego llenó cada contenedor con heno picado y paja humedecidos. A medida que se llenan los contenedores, también coloca seis tubos de PVC espaciados uniformemente en cada contenedor (vea la foto 2 arriba). Este es un sistema de compostaje aeróbico, por lo que los tubos que se encuentran en toda la altura de cada contenedor sirven como chimeneas, lo que ayuda a introducir la mayor cantidad de aire posible en el material de compostaje.

Los contenedores llenos luego se sientan en el patio durante 24 a 48 horas hasta que el material de compost comienza a calentarse. En ese momento, se retiran los tubos y los contenedores se trasladan a un contenedor de envío aislado de 40 pies de largo. Groeneweg obtuvo el contenedor usado por alrededor de $15,000 (vea la foto 3 a continuación).

Durante las siguientes tres semanas, dentro del contenedor cerrado, el material de compost debe calentarse a temperaturas entre 60 y 66 C (140-150 F), que son lo suficientemente altas como para matar todos los patógenos dañinos y no afectarán a los organismos benéficos.

Después de esas tres semanas, la temperatura dentro del material de abono debería comenzar a descender a una temperatura bastante constante de 27 C (80 F). En ese momento, Groeneweg agrega unas 500 lombrices de abono a cada contenedor y todo se deja reposar durante un año.

El contenedor está cerrado para que mantenga su temperatura, aunque el material de compost debe mantenerse al 70 por ciento de humedad. La humedad del compost se controla de forma regular y se completa con agua de una manguera según sea necesario.

Después de aproximadamente un año (incluso 10 u 11 meses) de temperatura, humedad y actividad de gusanos adecuadas, el compost de heno y paja se convierte en un material orgánico de alta calidad que se parece mucho a la tierra negra.

Groeneweg dice que se necesitaría un gran volumen de material compostado "seco" para esparcir sobre sus acres cultivados, por lo que convierte este compost de alta calidad en un extracto que se puede aplicar como líquido en la hilera de semillas. Eso implica transferir el material compostado a un tanque de 1,500 galones, llamado extractor, y se agrega agua (ver foto 4 arriba). Un agitador en la parte inferior del extractor mezcla completamente el compost en una solución. Desde allí, la solución se puede cargar en un carro de fertilizante líquido listo para sembrar (ver foto 5 a continuación).

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Groeneweg ha equipado cada carrera del taladro neumático con una manguera dosificadora que coloca de seis a ocho galones por acre de la solución de compost en la hilera de semillas (ver foto 6 a continuación).

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Según el cultivo, también podría tratar las semillas con un bioestimulante para ayudar a mejorar la absorción de nutrientes.

El sistema general de compost desarrollado por Groeneweg requiere alrededor de 21 000 libras de heno picado y paja para cada lote. Pone alrededor de 1,000 libras de material orgánico en cada contenedor para iniciar el proceso. Después del compostaje, eso se reduce a 500-700 libras de material compostado de alta calidad. Él estima que se necesitarán 15,000 libras de "producto" para producir suficiente extracto para tratar 7,500 acres de cultivo (ver foto 7 a continuación).

Groeneweg dice que si bien se aplica una cantidad relativamente pequeña de extracto de compost, contiene suficiente material biológico para entrar en contacto con las raíces de los cultivos y es una relación sinérgica. La biología del suelo proporciona nutrientes a la planta para ayudar con el desarrollo de las raíces y, a su vez, las raíces liberan compuestos que ayudan a que la biología del suelo se multiplique (ver foto 8 a continuación).

Usando el fósforo como ejemplo, Groeneweg dice que una prueba de suelo podría mostrar que los niveles de fosfato están por debajo de 15 partes por millón, por lo que el cultivo necesitará fosfato adicional. Sin embargo, un análisis del suelo también podría mostrar que hay alrededor de 1,400 libras de fósforo por acre en las seis pulgadas superiores del suelo. El fósforo no está disponible para las plantas, pero el fosfato sí.

"La biología del suelo trabajará para convertir ese fósforo en una forma disponible para las plantas", dice. "Entonces, si el fertilizante de fósforo cuesta $ 1,000 por tonelada y hay 1,400 libras por acre en las seis pulgadas superiores, sin importar los cuatro pies de suelo debajo de eso, entonces hay un gran valor de fósforo que puede ser utilizado por el cultivo si el la biología está activa en el suelo".

Él dice que si cada año el cultivo elimina de 15 a 20 libras de fósforo, en teoría hay suficiente nutriente en las seis pulgadas superiores para durar casi 300 años. Pero, agrega, con la rotación adecuada o la diversidad de cultivos y las prácticas que respaldan la biología del suelo, también se agregan nutrientes al suelo.

Groeneweg dice que desde que ha estado aplicando el extracto de compost a la hilera de semillas, la aplicación de nitrógeno se ha reducido en un 75 por ciento. Él aplica algo: alrededor de 100 libras de sulfato de amonio, 21 por ciento de nitrógeno y 24 por ciento de azufre, lo que proporciona alrededor de 25 libras de nitrógeno real por acre.

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Con estos biológicos, ¿el cultivo obtiene suficientes nutrientes?

"Hacemos análisis de tejidos de cultivos dos o tres veces durante la temporada de crecimiento y, hasta ahora, muestra que los cultivos obtienen lo que necesitan", dice Groeneweg. "Las plantas están felices".

Él nota que ha estado ejecutando este programa durante tres temporadas de crecimiento relativamente secas.

"No estoy seguro de qué esperar si llueve y hay buenas condiciones de crecimiento", dice Groeneweg. "Tengo entendido que los productos biológicos son como un sistema bajo demanda. Si hay una mayor demanda de la planta porque las condiciones de crecimiento son favorables, los productos biológicos producirán más".

Groeneweg dice que mientras produce compost y el extracto de compost implica trabajo, está viendo resultados que le indican que está en el camino correcto. Todavía está aprendiendo y hay cambios que puede hacer para ayudar a agilizar el proceso. Y también está observando lo que está disponible en el mercado.

"Hay una serie de empresas que producen productos biológicos comerciales", dice. "Creo que algunos de ellos son bastante buenos y otros son un poco sospechosos. Me gusta producir los míos. Creo que puede tener algún valor producir productos biológicos que sean autóctonos de mi granja. Pero también estoy abierto a la idea de que uno día puede haber un producto comercial que funcione igual de bien.

"Creo que el concepto de reintroducir productos biológicos en el suelo tiene sentido", dice. "Es un concepto que espero que funcione en todas partes, pero puede que no sea adecuado para todos los agricultores".

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Él dice que es interesante observar que la mayoría de los agricultores de hoy no pensarían en cultivar legumbres sin aplicar rizobios fijadores de nitrógeno a la semilla, pero mencionan productos biológicos o bioestimulantes para una variedad de cultivos y muchos son bastante escépticos.

Groeneweg dice que los productores que buscan más información pueden buscar el biorreactor Johnson-Su y su desarrollador, David Johnson, en YouTube, así como presentaciones de otros productores.

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Editor de campos

Lee Hart es un escritor agrícola desde hace mucho tiempo, el editor de Cattleman's Corner y ex editor de campo en Grainews.

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