Transforman estiércol de vaca en un acolchado agrícola biodegradable que permite cultivar maíz con 30% menos fertilizante al mejorar la disponibilidad de nutrientes y la actividad microbiana del suelo
Un ensayo de campo en China mostró que el material mantuvo el rendimiento del maíz para ensilado con una reducción de 30% en fertilizante mineral, aunque su fabricación todavía genera mayor impacto ambiental que el plástico convencional
El estiércol de vaca podría tener una función distinta en la agricultura: convertirse en una película biodegradable para cubrir el suelo y ayudar a reducir el uso de fertilizantes minerales.
Un equipo de investigadores de China desarrolló un material denominado manure-based slurry film (MSF), elaborado a partir de estiércol bovino, y lo probó en un cultivo de maíz para ensilado. Según la investigación publicada en ENGINEERING Agriculture, el material permitió mantener el rendimiento del cultivo incluso cuando la cantidad de fertilizante mineral se redujo 30%.
El resultado es relevante porque el acolchado agrícola de polietileno cumple una función principalmente física: ayuda a conservar humedad y controlar determinadas condiciones del suelo, pero puede dejar residuos plásticos después de su utilización.
El nuevo material busca combinar esa función de cobertura con otra adicional: aportar materia orgánica y nutrientes mientras se degrada e interactúa con los microorganismos del suelo.
Sin embargo, el estudio también encontró una limitación importante: el MSF todavía tiene un impacto ambiental superior al del polietileno cuando se analiza todo su ciclo de vida.
El experimento se realizó con maíz en China
La prueba se llevó a cabo en Minle, en la provincia de Gansu, una región caracterizada por condiciones áridas, baja precipitación y una evaporación considerable.
El ensayo tuvo una duración de 105 días, del 10 de mayo al 22 de agosto de 2024, y utilizó maíz para ensilado con riego por goteo. Los investigadores compararon el nuevo acolchado con una película convencional de polietileno.
Cada tipo de cobertura se probó con tres niveles de fertilización:
- 100% de la dosis utilizada como referencia.
- 85%, equivalente a una reducción de 15%.
- 70%, equivalente a una reducción de 30%.
En total se analizaron seis tratamientos, lo que permitió observar no solo las diferencias entre ambos materiales, sino también cómo respondía el cultivo cuando se reducía progresivamente el fertilizante.
Con 30% menos fertilizante, el maíz mantuvo su rendimiento
La diferencia apareció con mayor claridad al reducir la fertilización.
En los cultivos cubiertos con polietileno, reducir 15% el fertilizante provocó una disminución de 2% en el peso de materia seca por planta respecto a la fertilización completa. Con una reducción de 30%, la caída llegó a 8.7%.
Con el acolchado fabricado a partir de estiércol ocurrió algo diferente.
Cuando la fertilización se redujo 15%, el peso de materia seca incluso aumentó 9.6% frente al tratamiento con MSF y fertilización completa.
Con una reducción de 30% del fertilizante, la diferencia respecto al tratamiento MSF con fertilización completa dejó de ser estadísticamente significativa. En otras palabras, dentro de las condiciones de este experimento, el cultivo mantuvo un rendimiento comparable aun con una tercera parte menos de fertilizante mineral.
Al final del periodo de cultivo, las plantas con MSF y 30% menos de fertilizante alcanzaron 230 gramos de materia seca por planta, frente a 195 gramos registrados con polietileno bajo la misma reducción de fertilización.
Esto no significa que reducir fertilizante produzca automáticamente más maíz. El resultado corresponde a un sistema específico de acolchado, fertilización, suelo, clima y cultivo.
¿Por qué funciona el estiércol como acolchado?
La principal diferencia está debajo de la superficie.
A medida que el MSF se hidrata y se degrada, libera materia orgánica soluble y nutrientes. Esto modifica el entorno del suelo y la comunidad de microorganismos que participa en el procesamiento de elementos como nitrógeno, fósforo y potasio.
El estudio encontró cambios en la estructura de las comunidades microbianas y una mayor presencia de determinados microorganismos funcionales relacionados con el aprovechamiento de nutrientes.
La investigación plantea un mecanismo basado en una cadena:
materia orgánica → actividad microbiana → activación de nutrientes → mayor disponibilidad para las plantas.
Algunos microorganismos pueden participar en procesos de nitrificación, mientras que otros contribuyen a movilizar nutrientes que se encuentran en formas menos accesibles para las raíces.
El estudio también señala la presencia de microorganismos capaces de ayudar a solubilizar potasio, mientras que la materia orgánica puede favorecer procesos relacionados con la disponibilidad de nitrógeno.
Por eso el material no funciona únicamente como una cubierta. A diferencia del plástico convencional, forma parte de los procesos biológicos y químicos del suelo a medida que se degrada.
El suelo también mostró cambios
Las diferencias no se limitaron al crecimiento de las plantas.
Al inicio del cultivo, el suelo cubierto con MSF registró una concentración media de 15.5 miligramos de fósforo disponible por kilogramo, frente a 9.2 miligramos por kilogramo en los terrenos con película de polietileno.
Durante otras etapas del desarrollo también se observaron diferencias en la disponibilidad de nitrógeno, fósforo y potasio, así como en el contenido de materia orgánica.
El fósforo es particularmente importante durante el desarrollo del cultivo porque interviene en procesos relacionados con el metabolismo energético y la formación de estructuras celulares.
El estudio encontró además una relación entre una mayor disponibilidad de fósforo y la acumulación de materia seca durante determinadas etapas del desarrollo del maíz.
Las raíces también respondieron
Los investigadores analizaron además la materia seca acumulada en las raíces.
Durante una de las etapas de crecimiento, las plantas tratadas con MSF y fertilización completa alcanzaron 32.4 gramos de materia seca radicular, frente a un promedio de 25.3 gramos en los tres tratamientos que utilizaron polietileno.
Hacia el final del cultivo, los tratamientos con MSF mantuvieron una masa radicular más estable incluso cuando se redujo la cantidad de fertilizante.
Un sistema de raíces más desarrollado puede ampliar la capacidad de la planta para explorar el suelo y aprovechar agua y nutrientes. En este caso, los investigadores relacionan el comportamiento observado con las modificaciones que el material produce en el microambiente del suelo.
¿Qué problema busca resolver?
El acolchado plástico se utiliza ampliamente porque puede ayudar a conservar humedad, modificar la temperatura del suelo y controlar malezas.
El problema aparece cuando las películas de polietileno se deterioran y quedan fragmentos en los terrenos agrícolas. La eliminación de esos residuos puede ser complicada y el material puede fragmentarse con el paso del tiempo.
La propuesta del MSF parte de una lógica diferente: utilizar un residuo ganadero como materia prima y desarrollar una cobertura que pueda degradarse en el suelo.
Esto permitiría abordar simultáneamente tres problemas: el aprovechamiento del estiércol, la reducción del uso de fertilizantes minerales y la disminución de residuos derivados del acolchado plástico.
Pero que un material sea biodegradable no significa automáticamente que tenga una menor huella ambiental.
Y ahí aparece una de las principales limitaciones del desarrollo.
El plástico convencional todavía tiene una ventaja ambiental
Los investigadores realizaron un análisis de ciclo de vida para comparar el impacto ambiental del MSF con el del polietileno.
El resultado fue desfavorable para el nuevo material: el acolchado de estiércol presentó un impacto ambiental mayor que el polietileno en todas las categorías evaluadas.
Una de las razones está en el proceso necesario para transformar el estiércol en la película.
Su fabricación requiere energía y agua, mientras que el tratamiento del estiércol también puede estar asociado con emisiones de gases como metano y óxido nitroso.
Además, cuando el material libera nitrógeno y fósforo, ese aporte puede ser beneficioso si coincide con las necesidades del cultivo. Si los nutrientes se liberan en exceso, pueden contribuir a problemas ambientales como la eutrofización y la acidificación.
Por ello, sustituir el polietileno por estiércol no representa por sí mismo una solución ambiental definitiva.
El siguiente reto es reducir el impacto de su fabricación
La investigación señala varias vías para mejorar el material antes de pensar en una aplicación a mayor escala.
Una de ellas consiste en pretratar o fermentar el estiércol para modificar el proceso de fabricación. Los investigadores también plantean reducir el consumo energético de operaciones como la trituración y la extrusión.
Otro objetivo es mejorar la resistencia mecánica del material para poder utilizar menos cantidad de acolchado por hectárea sin perder su función durante el cultivo.
La fertilización también podría ajustarse de acuerdo con los nutrientes que aporta el propio material.
En lugar de aplicar la misma cantidad de fertilizante utilizada con una cubierta de plástico inerte, el agricultor tendría que considerar cuánto nitrógeno, fósforo y potasio puede aportar el acolchado biodegradable.
¿Ya puede sustituir al plástico agrícola?
Por ahora, no se trata de una sustitución comercial generalizada.
El estudio demuestra que el concepto funciona en un ensayo de campo con maíz para ensilado bajo condiciones específicas, pero todavía quedan preguntas por resolver antes de trasladarlo a diferentes cultivos, regiones y sistemas agrícolas.
La prueba tuvo una duración de 105 días y se realizó en una zona concreta de China. Por ello, sus resultados no permiten asegurar que el mismo comportamiento se repita en cualquier suelo, clima o cultivo.
También será necesario conocer qué sucede después de varias campañas consecutivas: cómo cambia la microbiota, qué cantidad de nutrientes permanece en el suelo, cómo evoluciona su estructura y si existen efectos acumulativos.
Una alternativa que todavía necesita mejorar
El estudio plantea una posibilidad interesante: convertir un residuo ganadero en un insumo agrícola biodegradable capaz de cumplir más de una función.
El MSF no solo cubre el terreno. Mientras se degrada, puede aportar materia orgánica, modificar la comunidad microbiana y favorecer la disponibilidad de nutrientes.
En el ensayo, esa interacción permitió mantener el rendimiento del maíz para ensilado con 30% menos fertilizante mineral y obtener un incremento significativo del rendimiento con una reducción de 15% frente al acolchado convencional.
Sin embargo, el análisis ambiental introduce una condición fundamental: la tecnología todavía debe reducir considerablemente los recursos necesarios para fabricar el material.
El objetivo, por tanto, no sería simplemente cambiar una película de polietileno por otra fabricada con estiércol, sino conseguir que el nuevo proceso aproveche el residuo sin generar un impacto ambiental mayor.
En cifras
- 30% menos: reducción del fertilizante mineral con la que el MSF mantuvo el rendimiento del maíz para ensilado.
- 15% menos: reducción con la que el tratamiento registró un aumento de 9.6% en el peso de materia seca frente al MSF con fertilización completa.
- 230 gramos: materia seca por planta con MSF y 30% menos de fertilizante al final del cultivo.
- 195 gramos: materia seca por planta con polietileno y la misma reducción de fertilizante.
- 105 días: duración del ensayo de campo realizado en 2024.
- 15.5 mg/kg: fósforo disponible registrado al inicio con MSF, frente a 9.2 mg/kg con polietileno.
- 6 tratamientos: combinaciones de MSF y polietileno con tres niveles diferentes de fertilización.
Lo que todavía falta por demostrar
El resultado más importante del estudio no es que el estiércol ya pueda reemplazar al plástico agrícola en cualquier circunstancia.
Lo que demuestra es que un acolchado biodegradable elaborado con estiércol bovino puede interactuar con el suelo de una manera distinta al polietileno y permitir reducir la fertilización mineral sin disminuir significativamente el rendimiento en las condiciones del experimento.
La siguiente etapa consiste en conseguir que esa ventaja agronómica también se traduzca en una ventaja ambiental.
Mientras el proceso de fabricación siga requiriendo más energía y agua y genere un impacto de ciclo de vida superior al del polietileno, el material seguirá siendo una tecnología experimental con potencial, pero no una alternativa ambientalmente superior al plástico convencional.
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