Recovered fertilizers from urban wastewater treatment plants used in fertigation systems for horticultural crops
L’horticultura és una de les principals activitats de producció d’aliments i béns primaris d’origen vegetal. L’aportació d’aigua i nutrients per la producció hortícola intensiva es realitza majoritàriament per fertirrigació, aplicant nivells elevats de fertilitzants minerals de fòsfor (P) i nitrogen...
| Autor: | |
|---|---|
| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | CBUC, CESCA |
| Repositorio: | TDR. Tesis Doctorales en Red |
| OAI Identifier: | oai:www.tdx.cat:10803/690640 |
| Acceso en línea: | http://hdl.handle.net/10803/690640 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Estruvita Recuperat Fertirrigació Recuperado Fertiirrigación Struvite Recovered fertigation Ciències Experimentals 504 |
| Sumario: | L’horticultura és una de les principals activitats de producció d’aliments i béns primaris d’origen vegetal. L’aportació d’aigua i nutrients per la producció hortícola intensiva es realitza majoritàriament per fertirrigació, aplicant nivells elevats de fertilitzants minerals de fòsfor (P) i nitrogen (N). L’obtenció, fabricació i subministrament d’aquests fertilitzants sintètics té un alt impacte ambiental i econòmic. Per tant, existeix la necessitat de recerca i ús d’alternatives de fonts de nutrients més sostenibles. La recuperació de nutrients de corrents de residus per a la producció de fertilitzants segurs, com l’estruvita, inclosa en el reglament de productes fertilitzants UE, i les sals d’amoni líquides, són tecnologies abastament estudiades en l’horticultura circular. L’ús d’estruvita com a fertilitzant sòlid mostra una eficiència agronòmica satisfactòria. No obstant, l’ús d’ambdós productes recuperats com a matèries primeres per la fabricació de solucions nutritives (SN) líquides per fertirrigació no ha estat estudiat anteriorment. Així mateix, existeix poc coneixement sobre l’efecte de la fertirrigació en la microbiota de la rizosfera, especialment en cultius sense sòl. L’objectiu general d’aquesta tesi doctoral és aconseguir un maneig sostenible dels productes recuperats d’aigües residuals urbanes, l’estruvita i el nitrat d’amoni, com a fertilitzants alternatius als convencionals en sistemes de fertirrigació de cultius hortícoles, tot estudiant el seu impacte en el creixement del cultiu i la microbiota de la rizosfera, des d’una visió agronòmica, microbiològica i ambiental. Per assolir l’objectiu, s’ha realitzat una revisió dels criteris de qualitat i eficiència agronòmica de diferents productes fosfatats recuperats, concloent que les sals fosfatades de magnesi, com l’estruvita, tenen un major potencial fertilitzant. Seguidament, s’ha establert una nova metodologia per a l’ús d’estruvita recuperada en sistemes de fertirrigació obtenint una resposta satisfactòria de la seva dissolució en l’aigua de reg. Aquest nou ús de l’estruvita i el nitrat d’amoni com a matèries primeres d’una SN s’ha provat en el cultiu de tomàquet en substrat sense sòl (perlita) i en una rotació de tres cultius hortícoles (tomàquet, coliflor i enciam) en sòl, en condicions protegides i escala semicomercial, obtenint resultats satisfactoris, comparat amb fertilitzants convencionals sintètics, des d’una visió i) agronòmica, no mostrant diferències significatives en el rendiment i característiques dels cultius. Tanmateix, és important considerar la tolerància a l’amoni de l’espècie cultivada; ii) de salut humana, complint els nivells regulats de metalls pesants; iii) ambiental, mostrant una afectació similar en la lixiviació/acumulació en el sòl de N i P, la generació de gasos d’efecte hivernacle i els índexs d’alfa-diversitat bacterians de la rizosfera. A més, el maneig de fertirrigació en perlita ha permès minimitzar la lixiviació de N, mantenint el rendiment i qualitat del cultiu. Tanmateix, s’ha aprofundit en l’impacte de l’aplicació de diferents estratègies de fertirrigació sobre la composició i diversitat de la microbiota de la rizosfera i la seva relació amb les emissions de N2O. En el cultiu de perlita existeix una correlació positiva entre la ràtio de bacteris amoni-oxidants (AOB) : arquees amoni-oxidants (AOA) i els fluxos d’emissions de N2O. La comparació entre el cultiu en sòl i perlita sota condicions de fertilització similars mostra diferencies en la beta diversitat de les comunitats microbianes i els amoni-oxidants. A més, s’han detectat gèneres bacterians promotors del creixement vegetal associats a la planta. El maneig avaluat en aquesta tesi doctoral redueix l’impacte ambiental associat a l’ús de fertilitzants recuperats, tot millorant l’eficiència en l’ús dels nutrients aplicats. Contribueix a minimitzar la lixiviació de N, generació d’emissions de N2O, i la pèrdua de biodiversitat microbiana de la rizosfera. Els resultats mostren la necessitat de properes investigacions per treballar cap a una gestió dels cultius hortícoles més sostenible, reduint la demanda d’inputs no renovables/contaminants, tot gestionant eficientment els nutrients. |
|---|