presentación de powerpoint - agrequima
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DESARROLLO DE CUBIERTAS VEGETALES EN BIOMEZCLAS CON RESIDUOS
AGROINDUSTRIALES Y DE INVERNADERO: BALANCE DE MASAS
Laura Delgado-Moreno, Esperanza Romero y Rogelio Nogales
Estación Experimental del Zaidín-Consejo Superior de Investigaciones Científicas (EEZ-CSIC), Departamento de Protección Ambiental,
c/ Profesor Albareda 1, 18008 Granada, España
Investigación financiada por el Ministerio de Economía y Competitividad (Proyecto CTM2010-16807), cofinanciada con fondos FEDER
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OBJETIVOS
1. Evaluar, a escala laboratorio, el desarrollo de cubiertas vegetales
sobre biomezclas elaboradas con residuos agroindustriales y de
invernadero como materiales sustitutivos de la turba en sistemas de
biorremediacion “biobeds”.
2. Comparar la efectividad para degradar tres plaguicidas
(Tebuconazol, Metalaxil e Imidacloprid), de biomezclas producidas
con residuos vitivinícolas o con turba.
3. Realizar el balance de masas para determinar la persistencia de los
plaguicidas ensayados en los diferentes constituyentes que
intervienen en los sistemas de bioremediación “biobeds” con
cubierta vegetal.
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MATERIALES
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TURBA España: 61000 Tm (año 2012)
TURBERA DEL AGIA (PADUL, GRANADA): 9665 Tm
pH:4.3
Materia orgánica: 470-520 g kg-1
Carbono orgánico: 301 g kg-1
Densidad: 0.6-0.7 g cm3
AH/AF : 9/1
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AGROINDUSTRIA VITIVINICOLA
RESIDUOS VITIVINICOLAS 7.1 kg raspon hl-1
20 kg orujo hl-1 8.6 kg lias hl-1 0.6 m3 vinazas hl-1
España: 50.5 106 HL de vino (año 2013)
Orujos vinicolas
Orujos + Lias
Sarmientos
Lodos de vinazas
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AGROINDUSTRIA OLEÍCOLA España: 1.7 106 Tm de aceite de oliva
(campaña 2013-2014)
Hojas de olivo
Alperujo
Restos de poda Orujillo
(4-4.5 106 Tm)
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CULTIVOS DE INVERNADERO O BAJO CUBIERTA
España: 66000 Ha (70% Andalucía)
20-50 Tm ha-1 año-1 de cultivos vegetales
1.5 106 Tm residuos vegetales de invernadero
Matas de planta
Destrios de frutos
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VERMICOMPOSTAJE
Convencional
Sarmientos/ lodo de vinaza Aperujo/Estiércol
Estiércol suplementado con destrios de tomate
Alimentación continúa
VERMICOMPOST VITIVINICOLA
VERMICOMPOST OLEÍCOLA
VERMICOMPOST RVI
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TIPOS DE VERMICOMPOSTS
Castillo-Diaz y col (2013). Bioresource Technology, 149, 345-354 Romero y col (2012). http://lechosbiologicos.files.wordpress.com/2012/05/bbd-e-romero.pdf
pH 7.6 7.8 7.3
CE dS m-1 4.4 3.2 3.1
COT g kg-1 317 274 174
NKT g kg-1 28 19 22
C/N 11 14 7.9
Densidad g cm3 0.49 0.50 0.56
AH/AF 1.2 2.2 2.
Vitivinícola Oleícola RVI
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SUELO
ESTRUCTURANTES (< 5mm)
Paja de cebada Sarmientos Restos de poda de olivar Matas de planta
Arena
(g kg - 1 )
Limo
(g kg - 1 )
Arcilla
(g kg - 1 )
pH CE
(dS m - 1 )
Carbonatos
(g kg - 1 )
130 479 391 8.1 0.3 500
CIC
cmol + kg - 1
COT
(g kg - 1 )
NKT
(g kg - 1 )
C/N 33kPa
(%)
1500kPa
(%)
15.5 22.7 2.7 8.3 33.2 17.9
Cambisol calcárico
CUBIERTA VEGETAL
Mezcla de 3 tipos de semillas
Bromus perenne halcón (25%)
Ray grass Inglés NUT (25%)
Ray grass ITAL. Serenade (50%)
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PLAGUICIDAS (TMI)
Solubilidad agua (mg L-1) Log Kow
36 3.7
0.57 610
1.75 8400
TEBUCONAZOL (Genius® WG, Saravia, S.A.)
METALAXIL (99%, Dr. Ehrenstorfer)
IMIDACLOPRID (20 LS Confidor®, Bayer
Crop Sciences)
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DESARROLLO EXPERIMENTAL
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PREPARACIÓN DE BIOMEZCLAS
V: Suelo/ Vermicompost vitivinícola/sarmiento 25/50/25
T: Suelo/Turba/paja de cebada 25/50/25
O: Suelo/ Vermicompost oleícola/restos de poda 25/50/25
I: Suelo/ Vermicompost RVI/ matas de planta 25/50/25
PREPARACIÓN DE LAS MACETAS Y SIEMBRA
Semillas cubierta vegetal (2 g)
Biomezcla (160 g)
V (6), T (6) VP (9), TP (9), OP (3), IP (3)
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SIEMBRA
APLICACIÓN DE PLAGUICIDAS (TMI) Tebuconazol, Metalaxil, Imidacloprid (50 µg g-1 )
TMI TMI
20 dias
15 dias V+TMI (6), T +TMI (6)
VP+TMI (6), TP +TMI (6)
VP (3), TP (3), OP (3), IP (3)
RECOGIDAS DE MUESTRAS Biomezclas, Parte aérea del cultivo y raíces de todas las macetas
METODOLOGÍA ANALÍTICA Optimización del método de extracción de plaguicidas TMI en diferentes matrices Aplicación del método de extracción a muestras experimentales Análisis de plaguicidas de muestras (biomezclas, parte aéra y raiz del cultivo
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DESARROLLO EXPERIMENTAL EN INVERNADERO CONTROLADO
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A los 20 días de la siembra de la cubierta vegetal
VP TP OP IP
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VP V TP T
APLICACIÓN DE PLAGUICIDAS (TMI)
Tebuconazol, Metalaxil, Imidacloprid (50 µg g-1 )
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A los 15 dias de la aplicación de plaguicidas (40 dias de la siembra)
30
20
10
0
10
20
V T O I
Parte aérea (peso fresco)
Raiz (peso fresco) (g
)
Peso seco
y = 3.3889x + 48.106 r = 0.9049
10
20
30
5 6 7 8 9 10
p < 0.001
Peso fresco (g)
C/N
IP OP TP VP
SIN PLAGUICIDAS
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A los 15 dias de la aplicación de plaguicidas (40 dias de la siembra)
30
20
10
0
10 Peso seco
Raíz (peso fresco)
Parte aérea (peso fresco)
(g)
-TMI +TMI -TMI +TMI
VP TP
TP TP+TMI VP VP+TMI
T: Tebuconazol M: Metalaxil I: Imidacloprid
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RECOGIDA DE MUESTRAS
VP+TMI
VP+TMI
Parte aérea Raíz Biomezcla
VP+TMI VP+TMI
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METODOLOGÍA ANALÍTICA
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OPTIMIZACIÓN DEL METODO DE EXTRACCIÓN DE LOS PLAGUICIDAS (TMI) EN DIFERENTES MATRICES
3 g
Fortificación 100 µg g-1 TMI
Extracción con ACN
Adición de 1g QuEChERS
Centrifugación
Eliminación de interferentes
Sobrenandante redisuelto
Dilucion
Filtro PTFE 0.2 µm
MUESTRA
Biomezcla
Fortificación 20 µg g-1 TMI
Trituración
Extracción con ACN
Adición de 0.3 g (P.A.) o 0.6 g (Raiz) de QuEChERS
Centrifugación
Sobrenandante redisuelto
Dilucion
Filtro PTFE 0.2 µm
MUESTRA MUESTRA
P. aérea Raíz 1 g 1 g
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Condiciones de Análisis Volumen de inyeccion, 10 μl velocidad de flujo, 0.2 ml min-1 Ta de columna: 40 ºC Fase móvil: ACN:Agua (pH 3) Elución en gradiente de acetonitrilo 50% (4.5 min), 70% (13,5 min) 50%, 11,5 min
Longitud de onda y tiempo de retención Imidacloprid: λ = 254 nm; tr = 4.6 min Metalaxil: λ = 210 nm; tr = 8.9 min Tebuconazol: λ = 195 nm; tr = 15.89 min
Cromatógrafo liquido (series 1100, Agilent Technologies), con detector
de diodos en cadena VIS-UV
ANÁLISIS DE PLAGUICIDAS
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RESULTADOS ANALÍTICOS
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60
80
100
120
V T Parte aérea Raiz
60
70
80
90
100
60
70
80
90
100
Porcentaje de recuperación de Tebuconazol, Metalaxil e Imidacloprid
en las diferentes matrices
Biomezclas Cultivo
Rec
uper
ació
n (%
)
V T Parte aérea Raiz Biomezclas Cultivo
V T Parte aérea Raiz Biomezclas Cultivo
TEBUCONAZOL
METALAXIL
IMIDACLOPRID
Rec
uper
ació
n (%
)
Rec
uper
ació
n (%
)
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TEBUCONAZOL
METALAXIL
0
20
40
60
80
100
+P -P
V T
0
20
40
60
80
100
Con
cent
raci
on r
elat
iva
(C/C
o) x
100
Con
cent
raci
on r
elat
iva
(C/C
o) x
100
21.7% 27% 25.5%
47% 40%
IMIDACLOPRID
0
20
40
60
80
100
Con
cent
raci
on r
elat
iva
(C/C
o)x1
00
21% 33.6% 2.2%
Concentración relativa y porcentaje degradado de Tebuconazol, Metalaxil e Imidacloprid en las biomezclas con
y sin cubierta vegetal
+P -P
+P -P +P -P
+P -P +P -P
V T
V T
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Balance de masas de plaguicidas en biomezclas con cubierta vegetal
93.4±1.6
1.5±0.2 5.1±1.5
88.5±1.3
2.4±0.7 8.1±1.9
65.8±5.2
30.7±6.8
3.5±2.3
80.9±8.1
17 ±7.2 2.1±1.6
83.7±2
8.5±2.5 7.8±2.9
91.9±4
3.8±1.3 4.3±2.9
VP TP
IMIDACLOPRID
TEBUCONAZOL
METALAXIL
Biomezclas
Parte aérea
Raíz
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CONCLUSIONES
Todas las biomezclas ensayadas favorecieron el desarrollo óptimo de la cubierta vegetal
La aplicación de plaguicidas (TMI) no afectó negativamente al desarrollo de la cubierta vegetal
El método de extracción de plaguicidas (TMI) optimizado permite porcentajes de recuperación superiores al 85% en la mayoría de las matrices
En 15 días, no se observaron diferencias significativas de la degradación de los plaguicidas (TMI) entre los sistemas con o sin cubierta vegetal
Comparativamente, la biomezcla con residuos vitivinícolas fue mas efectiva para degradar Metalaxil e Imidacloprid que la biomezcla con turba
El balance de masas puso de manifiesto que el Tebuconazol e Imidacloprid permaneció (> 80%) en las biomezclas transcurridos 15 días de su aplicación. En cambió, en los sistemas con residuos vitivinícolas, una importante fracción de Metalaxil había sido translocada a la parte aérea de la cubierta vegetal.
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AGRADECIMIENTOS
Empresa colaboradoras, suministradoras de residuos
Turbera del Agia S.L. AQUALIA - EDAR Tomelloso Vinazas Romeroliva, S.L. Planta de tratamientos de Residuos Vegetales de Motril (Granada) Ros Roca Humus-Fertil, La Roda (Albacete)
Personal técnico colaborador
Xavier Dubreuil. Estudiante en prácticas del Instituto Agrícola de Carcasona (Francia). Celia Cifuentes Urien. Tecnico Superior de Actividades Técnicas y profesionales Fernando Calvo Rivas. Tecnico Superior de Actividades Técnicas y profesionales
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!!Muchas gracias por su atención!!