Estudio del efecto de la adición de alperujo sobre la persis­tencia de diuron en el cultivo del olivar

 

A. Cabrera¹, A. Fernández-Hernández², C. García-Ortiz Civantos², L.Cox¹, P. Velarde¹ & J. Cornejo¹

¹ Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, Apartado de Correos 1052, 41080 Sevi­lla, España, e-mail: macabrera@irnase.csic.es;

² IFAPA Centro Venta del Llano, Ctra. Bailén-Motril Km. 18.5, P.O. Box 50, 23620 Mengíbar, Spain.

 

RESUMEN

El objetivo de este trabajo ha sido estu­diar el efecto de la aplicación de alperujo (residuo de almazara) sobre la persisten­cia y el movimiento del herbicida diuron [3-(3,4-diclorofenil)-1,1-dimetilurea] en un olivar en Mengíbar (Jaén, España). La parcela se dividió en 2 subparcelas, un en la que no se aplicó enmienda al suelo y otra donde se aplicó alperujo (18000 kg ha^-1). Tras la aplicación del herbicida a una dosis de 2 kg/ha se tomaron muestras de suelo por triplicado en cada subparce­la, a distintas profundidades y distintos días desde la aplicación de diuron. Des­pués de secar, limpiar las muestras de sue-lo y tamizarlas, se procedió a la extrac­ción de diuron con metanol y se analizó por HPLC. Se observó una mayor canti­dad de diurón en el suelo enmendado que en el suelo no enmendado en todas las muestras. Sin embargo, la movilidad de diuron no aumentó con el tiempo en el suelo enmendado.

Palabras-clave: alperujo, diuron, olivar, persistencia, suelo.

 

Study of the effect of olive mill waste "alperujo" addition on the persis­tence of diuron in olive groves

ABSTRACT

The aim of this work was to study the ef­fect of "alperujo" (olive mill waste) on the persistence and the mobility of the herbicide diuron [3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dime­thylurea] in an olive grove from Mengíbar (Jaén, Spain). The plot was divided in two subplots, one where no amendement was applied and another one where "alperujo" was applied to the soil (18.000 kg ha^-1). Af­ter herbicide application at a rate of 2 kg/ha, three replicates of soil were sampled at each subplot, at different depths and different days after diuron application. After drying, cleaning and sieving samples diuron was extracted with methanol and the extracts were analyzed by HPLC. Higher amounts of diuron were recovered from amended soil than from non amended soil in every sam­ple. However, diuron mobility in amen-ded soil did not increase with time.

Key-words: alperujo, diuron, olive grove, persistence, soil.

 

INTRODUCCIÓN

España es el principal país productor de aceite de oliva, seguido de Italia y Grecia (Luchetti, 2002). En los años 70 apareció en España el proceso de centrifugación en 3 fa­ses para la extracción de aceite de oliva (Al­burquerque et al., 2004), que respecto al sis­tema de presión tradicional presentaba ven­tajas como la automatización del proceso, mejor calidad del aceite, y menor necesidad de espacio, sin embargo también tenía in­convenientes, como el mayor gasto de agua y energía, instalaciones más caras y la gene­ración de una gran cantidad de residuo lí­quido (alpechín) muy contaminante (Roig et al., 2006). Para evitar el inconveniente de la generación de alpechín se desarrolló a prin­cipio de los años 90 el sistema de centrifu­gación de dos fases para la extracción de aceite de oliva, en el que además del aceite de oliva se genera un residuo sólido con elevado contenido en humedad (56-75%) que se llama alperujo (Alburquerque et al., 2004).

Roig et al. (2006) proponen una serie de procesos para la reutilización del alperujo, entre los que se encuentran la aplicación di-recta de este residuo como enmienda de sue­los porque proporciona materia orgánica y K y la concentración de metales pesados es casi inexistente en comparación con otros residuos orgánicos propuestos como fertili­zantes o enmendantes agrícolas (Alburquer­que et al., 2004). Para evitar desequilibrios nutricionales debido a la elevada relación C/N que tiene el alperujo Thompson & No-gales (1999) recomiendan añadirle N mine­ral antes de aplicarlo como enmienda.

El uso de enmiendas orgánicas además de mejorar las propiedades físicas y químicas de los suelos, puede prevenir la contamina­ción de suelos, sedimentos y acuíferos por reducir la movilidad de los plaguicidas de­bido al aumento en la adsorción (Guo et al., 1993; Arienzo et al., 1994; Barriuso et al., 1997; Cox et al., 1997, 1999 & Sánchez-Camazano et al., 2000). Si et al. (2006) ob­tuvieron un aumento de la adsorción y dis­minución de la lixiviación del herbicida etametsulfurón metilo en un suelo enmen­dado con turba comercial en comparación con el mismo suelo enmendado con ácidos húmicos y Majumdar & Singh (2007) ob­servaron que la aplicación de cenizas finas producía una disminución en la movilidad de metribuzin en columnas empaquetadascon un suelo arenoso. Últimamente se está estudiando la influencia de la aplicación de alperujo a suelos en el comportamiento de plaguicidas (Albarrán et al., 2003 y 2004; Fernandes et al., 2006; Cox et al., 2007 & Delgado-Moreno et al., 2007). La adición de alperujo y alperujo extractado a un suelo arenoso produjo un aumento en la adsorción y persistencia del herbicida simazina y la disminución de la lixiviación y mineraliza­ción en comparación con el suelo no en­mendado (Albarrán et al., 2003 y 2004). Y Delgado Moreno et al., (2007) también ob­tuvieron un aumento en la adsorción de cua­tro herbicidas de la familia de las triazinas cuando al suelo se aplicaba alperujo respec­to al suelo no enmendado. Sin embargo, la adición de alperujo no siempre implica un aumento en la adsorción de plaguicidas a pesar del aumento en C orgánico, por ejem­plo, Fernandes et al. (2006) no observaron ningún aumento en la adsorción del fungici­da metalaxil en suelos enmendados con al­perujo al compararlos con el mismo suelo no enmendado, aunque sí observaron una disminución en la lixiviación y aumento en la persistencia del fungicida. Cox et al. (2007) tampoco observaron ningún cambio en la adsorción del herbicida diuron en un suelo arcilloso enmendado con alperujo.

En este trabajo se ha estudiado el efecto de la aplicación de alperujo en la persisten­cia del herbicida diuron en condiciones reales de campo, de lo que no nos consta que haya estudios previos.

 

MATERIALES Y MÉTODOS

Herbicida, suelo y enmienda orgánica

Diuron [3-(3,4-diclorofenil)-1,1-dimetilurea] es un sólido cristalino e incoloro. Su peso molecular es 233,1 g mol^-1, punto de fusión: 158-159 ºC, coeficiente de reparto octanol­agua (log Kow): 2,85 ± 0,03 (25 ºC) y densi­dad: 1,48 g cm-³. La solubilidad en agua es 37,4 mg L^-1 a 25 ºC (Tomlin, 2008). Su es­tructura molecular se muestra en la Figura 1. Diuron es un herbicida sistémico que se ab­sorbe principalmente por las raíces y se transporta por el xilema. Interfiere en el pro­ceso fotosintético a nivel de la reacción de Hill (Liñán, 2006).

 

Figura 1 -Estructura molecular del herbicida diuron

 

El compuesto utilizado ha sido el producto técnico adquirido a Dr. Ehrenstorfer GmbH (Augsburgo, Alemania) (99% de pureza).

El suelo de la parcela donde se realizó el estudio de persistencia se tomó a una pro­fundidad de 0 a 20 cm, se secó al aire, se molió y se tamizó con un tamiz de 5 mm de luz de malla. Las propiedades físico­químicas fueron determinadas por el Servicio de Análisis de Suelos del IRNAS. El conte­nido en materia orgánica se determinó por oxidación con dicromato según Nelson & Sommers (1982), el pH del suelo se midió en una mezcla suelo/agua 1:2 (p/p) y la tex­tura se determinó por sedimentación. Se tra­ta de un suelo arcillo limoso, con un conte­nido de arcilla de 51,6 % y de limo de 42,1 %. El pH es 8,24, contenido en materia or­gánica (MO) 1,84 % y en CaCO3 33 %.

El alperujo utilizado como enmienda or­gánica del suelo procede de la almazara del centro IFAPA Venta del Llano situado en Mengíbar (Jaén, España). Para disminuir el elevado contenido en humedad se secó al ai­re libre y se sometió a volteo con máquina­pala, pero no se sometió a ningún proceso de compostaje, tratándode por tanto de un alperujo fresco. El alperujo también se ana­lizó en el Servicio de Análisis del IRNAS con los resultados de pH: 5,8, contenido en MO 90 %, en N 2,55 % y relación C/N 18,3.

Estudios de campo

El estudio en condiciones reales de campo se realizó en un olivar experimental de 50 ha del IFAPA Venta del Llano de Mengíbar (Jaén, España). El clima de la zona es típi­camente mediterráneo. El riego se realizó mediante goteo con dos goteros por olivo que aplicaban un total de 16 L/h. En el año 2005 el riego fue de 11,408 L/olivo desde el 1 de Febrero hasta el 26 de Septiembre y en el año 2006 el riego se aplicó desde la se­gunda quincena del mes de abril hasta la primera quincena del mes de octubre con un total de 8,544 L/olivo. La lluvia desde Sep­tiembre de 2005 a Agosto de 2006 fue de 492 L m^-2. En la Figura 2 se muestra la llu­via diaria medida durante el tiempo de muestreo.

 

Figura 2 -Pluviometría registrada durante el periodo de toma de muestras.

 

En la parcela se seleccionaron seis sub­parcelas por sorteo, con 4 olivos (de 64 años en el 2008) cada una y con un marco de plantación 12 x 12 m (Figura 3). La compo­sición del suelo y pendiente en todas las subparcelas era igual. En tres subparcelas se aplicó alperujo como enmienda orgánica y se les llamó A (A1, A2 y A3) y al suelo de las otras tres subparcelas no se les aplicó ninguna enmienda y se les dio el nombre de T (T1, T2 y T3). En todas las subparcelas se aplicó el herbicida diuron a una dosis de 2 kg/ha con pulverizadora el día 5 de Octubre de 2005. Las muestras se tomaron con una barrena a tres profundidades distintas: 0-10, 10-20 y 20-30 cm los días 7, 14, 21, 49, 70 y 117 después de la aplicación del herbicida. Las muestras de suelo se secaron al aire, se limpiaron de piedras, hojas, raíces, etc. y se tamizaron con un tamiz de 5 mm de luz de malla. La extracción de diuron se realizó dos veces con metanol relación 1:2 (p/v) suelo/metanol. Los extractos se mezclaron y se llevaron a sequedad en un rotavapor a 40 ºC. El residuo se redisolvió con 2 mL de metanol y se analizó por HPLC Waters, columna Nova Pack C18 de 150 mm de longitud x 3,9 mm de diámetro interno, fa-se móvil 60:40 agua-acetonitrilo, flujo 1 mL min^-1 , detector de fotodiodos a 250 nm. El tiempo de retención de diuron fue de 4,5 min.

 

Figura 3 – Esquema de la parcela donde se realizó el estudio de campo. En gris las subparcelas donde se aplicó alperujo como enmienda orgánica y en negro parcelas donde no se aplicó alperujo y se utili­zó como testigo.

 

Los datos se trataron con el programa es­tadístico SPSS para Windows versión 15, se utilizó el análisis de la varianza (ANOVA) y la comparación múltiple de las medias para cada tratamiento y profundidad se realizó con el test de Duncan, con un nivel de signi­ficación asociado p<0,05.

 

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Las cantidades totales extraídas de diuron de las muestras de las parcelas no enmenda­das y enmendadas con alperujo se muestran en la Tabla 1. Las cantidades más altas de diuron corresponden a los 10 primeros cm del suelo, lo que pone de manifiesto la baja movilidad que presenta este herbicida y que otros autores han observado (González-Pradas et al., 2000; Guzzella et al., 2006 & Stork et al., 2008). Sin embargo, también se encuentran cantidades significativas de diu­ron a 20-30 cm de profundidad, que puede ser atribuido al flujo preferencial del herbi­cida en el suelo por el alto contenido en ar­cilla. El fenómeno de flujo preferencial es responsable de que moléculas hidrofóbicas se detecten en aguas subterráneas (Jarvis, 2007; Kodesova et al., 2008 & Cuevas et al., 2008).

 

Tabla 1 -Cantidad de diuron extraido (µg g^-1) de las muestras de suelo del olivar de Mengíbar (Jaén).

 

De forma general, se observan cantida­des significativamente menores en las muestras de suelo no enmendado que en las muestras de suelo de las parcelas en­mendadas con alperujo. En estudios pre­vios de laboratorio se ha observado un au­mento en la adsorción de diuron cuando al suelo se le aplicaba alperujo, en compara­ción con la adsorción del herbicida en el mismo suelo sin enmienda. El coeficiente de adsorción de Freundlich (kf) aumenta­ba por un factor de 2.4 en el suelo enmen­dado respecto al suelo no enmendado. No sólo se extraen cantidades mayores de diuron del suelo enmendado con alperujo en la parte más superficial del suelo (0-10 cm), sino también a profundidades mayo­res 10-20 y 20-30 cm que en el suelo sin enmienda, lo cual podría deberse a la formación de complejos móviles entre diuron y la materia orgánica soluble de la enmienda o bien, a la competencia de diu­ron y la materia orgánica soluble de la enmienda por los sitios de adsorción del suelo, como observaron Thevenot et al. (2008). No obstante estos autores obser­varon este hecho en un suelo arenoso, dis­tinto a nuestro tipo de suelo que es arci­lloso y en otro suelo no observaron nin­gún efecto de la enmienda en la lixivia­ción de diuron. En estudios previos que hemos realizado en laboratorio en colum­nas de suelo empaquetadas manualmente no se detectaba diuron en los lixiviados recogidos, tanto del suelo no enmendado como del suelo enmendado con alperujo. González-Pradas et al. (1998) obtuvieron resultados similares a los nuestros de la­boratorio, no detectaron el herbicida en los lixiviados de columnas empaquetadas con un suelo calcáreo original y el mismo suelo enmendado con turba a dos dosis distintas, siendo la cantidad de diuron aplicada muy superior a la que nosotros aplicamos, con el objetivo de simular la contaminación del suelo por el herbicida. Sin embargo, Fava et al. (2006) clasifica­ron al herbicida diuron como contaminan­te de suelos, según el índice de lixiviación calculado en base a propiedades intrínse­cas como la persistencia y la movilidad. Estos resultados contradictorios ponen de manifiesto la importancia de la naturaleza del suelo en la movilidad de diuron (The­venot et al., 2008).

 

CONCLUSIONES

La aplicación de alperujo como enmienda orgánica a suelos agrícolas resuelve el pro­blema de eliminación de este residuo, gene­rado en la obtención de aceite de oliva, por el sistema de centrifugación de dos fases. La adición de este residuo al suelo, en las con­diciones de nuestro estudio, ha dado lugar a un aumento en la persistencia del herbicida diuron, debido probablemente al aumento de la adsorción del herbicida en el suelo por el aumento en materia orgánica aportado por la enmienda. No obstante hay que con­siderar el tipo de suelo, ya que en suelos arenosos es posible la formación de comple­jos móviles entre diuron y la materia orgá­nica soluble o la competencia entre el herbi­cida y la materia orgánica soluble por los si­tios de adsorción, lo que favorecería la mo­vilidad del herbicida en el suelo.

 

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo ha sido financiado por el Proyecto AGL 2007-65771-C02-01 del MICINN y el grupo de investigación RNM 124 de la Junta de Andalucía. Alegría Ca­brera agradece al MICINN la concesión de una beca FPI.

 

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Albarrán, A., Celis, R., Hermosín, M.C., López-Piñeiro, A., Ortega-Calvo, J.J. & Cornejo, J. 2003. Effects of solid olivemill waste addition to soil on sorption, degradation and leaching of the herbici­de simazine. Soil Use Management, 19: 150-156.

Albarrán, A., Celis, R., Hermosín, M.C., López-Piñeiro, A. & Cornejo, J. 2004. Behaviour of simazine in soil amended with the final residue of the olive-oil ex­traction process. Chemosphere, 54: 717-724.

Alburquerque, J.A., Gonzálvez, J., García, D. & Cegarra, J. 2004. Agrochemical characterisation of "alperujo", a solid by-product of the two-phase centrifuga­tion method for olive oil extraction. Bio­resource Technology, 91: 195-200.

Arienzo, M., Sánchez-Camazano, M., Sán­chez-Martín, M.J. & Crisanto, T. 1994. Influence of exogenous organic matter in the mobility of diazinon in soils. Chemosphere, 29: 1245-1252.

Barriuso, E., Houot, S. & SerraWittling, C. 1997. Influence of compost addition to soil on the behaviour of herbicides. Pes­ticide Science, 49: 65-75.

Cox, L., Celis, R., Hermosín, M.C., Becker, A. & Cornejo, J. 1997. Porosity and herbicide leaching in soils amended with olive-mill wastewater. Agriculture, Eco­systems & Environment, 65: 151-161.

Cox, L., Hermosín, M.C. & Cornejo, J. 1999. Leaching of simazine in organic-amended soils. Communications in Soil Science and Plant Analysis, 30: 1697­1706.

Cox, L., Velarde, P., Cabrera, A., Hermosín, M.C. & Cornejo, J. 2007. Dissolved or­ganic carbon interactions with sorption and leaching of diuron in organic-amended soils. European Journal of Soil Science, 58: 714-721.

Cuevas, M.V., Cox, L., Calderón, M.J., Hermosín, M.C. & Fernández, J.E. 2008. Chloridazon and lenacil dissipa­tion in a clayey soil of the Guadalquivir river marshes (southwest Spain). Agri­culture Ecosystems & Environment, 124: 245-251.

Delgado-Moreno, L., Almendros, G. & Peña, A. 2007. Raw or incubated olive-mill wastes and its biotransformed prod­ucts as agricultural soil amendments ­Effect on sorption-desorption of triazine herbicides. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 55: 836-843.

Fava, L., Orru, M.A., Businelli, D., Scarda­la, S.& Funari, E. 2006. Leaching poten­tial of some phenylureas and their main metabolites through laboratory studies. Environmental Science Pollution Re­search, 13: 386-391.

Fernandes, M.C., Cox, L., Hermosín, M.C. & Cornejo, J. 2006. Organic amend­ments affecting sorption, leaching and dissipation of fungicides in soils. Pest Management Science, 62: 1207-1215.

González-Pradas, E., Villafranca-Sánchez, M., Fernández-Pérez, M., Socias-Viciana, M. & Ureña-Amate, M.D. 1998. Sorption and leaching of diuron on natural and peat-amended calcareous soil from Spain. Water Research, 32: 2814-2820.

González-Pradas, E., Flores-Céspedes, F., Ureña-Amate, M.D., Fernández-Pérez, M., Garratt, J. & Wilkins, R. 2000. Leaching and persistence of imidaclo­prid and diuron in a citrus crop in Va­lencia. Fresenius Environmental Bulle­tin, 9: 638-645.

Guo, L., Bicki, T.J., Felsot, A.S. & Hinesly, T. D. 1993. Sorption and movement of alachlor in soil modified carbo-rich wastes. Journal of Environmental Qual­ity, 22: 186-194.

Guzzella, L., Capri, E., Di Corcia, A., Barra Caracciolo, A. & Giuliano, G. 2006. Fate of diuron and linuron in a field lysimeter experiment. Journal of Envi­ronmental Quality, 35:312-323.

Jarvis, N.J. 2007. A review of non-equilibrium water flow and solute trans­port in soil macropores: principles, con­trolling factors and consequences for water quality. European Journal of Soil Science, 58: 523-546.

Kodesova, R., Kocarek, M., Kodes, V., Simunek, J. & Kozak, J. 2008. Impact of soil micromorphological features on wa­ter flow and herbicide transport in soils. Vadose Zone Journal, 7: 798-809.

Liñan, C. 2006. Vademecum de productos fitosanitarios. Ediciones Agrotécnicas, Madrid, España.         [ Links ]

Luchetti, F. 2002. Importance and future of olive oil in the world market -an intro­duction to olive oil. European Journal of Lipid Science and Technology, 104: 559-563.

Majumdar, K. & Singh, N. 2007. Effect of soil amendments on sorption and mobil­ity of metribuzin in soils. Chemosphere, 66: 630-637.

Nelson, D.V. & Sommers, L.E. 1982. Total carbon, organic carbon, and organic matter. In A.L. Page, R.H. Miller & D.R. Keeney (eds) Methods of Soil Analysis, Part 2. Chemical and Biologi­cal Methods, pp. 539–579. American Society of Agronomy and Soil Science of America, Madison, WI, USA.

Roig, A., Cayuela, M.L. & Sánchez-Monedero, M.A. 2006. An overview on olive mill wastes and their valorisation methods. Waste Management, 26: 960-969.

Sánchez-Camazano, M., Sánchez-Martín, M.J. & Delgado-Pascual, R. 2000. Ad­sorption and mobility of linuron in soils as influenced by soil properties, organic amendments, and surfactants. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 48: 3018-3026.

Si, Y., Zhang, J., Wang, S., Zhang, L, & Zhou, D. 2006. Influence of organic amendment on the adsorption and leach­ing of ethametsulfuron-methyl in acidic soils in China. Geoderma, 130: 66-76.

Stork, P.R., Bennett, F.R. & Bell, M.J. 2008. The environmental fate of diuron under a conventional production regime in a sugarcane farm during the plant cane phase. Pest Management Science, 64: 954-963.

Thevenot, M., Dousset, S., Rousseaux, S. & Andreux, F. 2008. Influence of organic amendments on diuron leaching through an acidic and a calcareous vineyard soil using undisturbed lysimeters. Environ­mental Pollution, 153: 148-156.

Thompson, R.B. & Nogales, R. 1999. Ni­trogen and carbon mineralization in soil of vermi-composted and unprocessed dry olive cake ("orujo seco") produced from two-stage centrifugation for olive oil extraction. Journal of Environmental Science and Health Part B-Pesticides Food Contaminants and Agricultural Wastes, 34: 917-928.

Tomlim, C. D. 2008. The e-Pesticide Ma­nual. A World Compedium, version 4.1. BCPC, Farham U.K.