Situación actual y tendencias del desarrollo de fertilizantes bioorgánicos en China

Situación actual y tendencias del desarrollo de fertilizantes bioorgánicos en China

Tecnología de embalaje Anhui Xinyuan Co., Ltd.Hoy

El fertilizante bioorgánico se refiere a un tipo de fertilizante con efectos tanto microbianos como orgánicos, compuesto por microorganismos funcionales específicos y materiales orgánicos, principalmente provenientes de residuos animales y vegetales (como estiércol, paja de cultivo, etc.), tratados inocuamente y madurados. El fertilizante bioorgánico es fundamental para una sociedad que ahorra recursos y respeta el medio ambiente, y es una opción ineludible para el desarrollo agrícola sostenible.

1. Antecedentes de la investigación sobre fertilizantes bioorgánicos

1.1 Situación actual de la industria de fertilizantes en China

Los fertilizantes son un medio importante para la producción agrícola, y el desarrollo sostenible y estable de la agricultura es inseparable de ellos. Los fertilizantes químicos se utilizan ampliamente en la producción debido a su abundante disponibilidad de nutrientes y su notable efecto en el aumento del rendimiento. Actualmente, China ocupa el primer lugar a nivel mundial en producción y uso de fertilizantes. En términos de producción, excepto el cloruro de potasio, otras variedades principales de fertilizantes químicos han registrado excedentes. En cuanto a su aplicación, existen algunos problemas, como una estructura de uso irrazonable, una aplicación excesiva y una baja tasa de utilización, que se manifiestan en que los agricultores solo prestan atención al uso de fertilizantes químicos en el proceso de producción, mientras que desprecian los fertilizantes orgánicos y microbianos. Para obtener una mayor eficiencia, aumentan ciegamente la aplicación de fertilizantes químicos.

Actualmente, la cantidad de fertilizantes químicos aplicados a los cultivos a nivel mundial es de 120 kg/hm², mientras que en China es de 328,5 kg/hm², una cifra muy superior al promedio mundial. La aplicación excesiva e indiscriminada de fertilizantes químicos ha generado diversos problemas, como el aumento de costos, la contaminación ambiental y la degradación del suelo, entre otros.

El suelo es el recurso natural más importante de un país. Shen Qirong creía que la fertilidad básica del suelo era el factor clave para alcanzar el potencial de rendimiento de los cultivos. En cuanto al efecto promedio de aumento del rendimiento de los fertilizantes químicos por kg en diferentes cultivos, en 1975, era de 25 kg de grano/kg de fertilizante, 15 kg de aceite/kg de fertilizante, 10 kg de algodón/kg de fertilizante; en 2008, era de 8-9 kg de grano/kg de fertilizante, 6-7 kg de aceite/kg de fertilizante y 5-6 kg de algodón/kg de fertilizante. La fuerte disminución en la remuneración de los fertilizantes muestra que con el uso a largo plazo de fertilizantes, la fertilidad básica del suelo se está debilitando gradualmente, y el debilitamiento de la fertilidad básica del suelo se ha convertido en un importante factor limitante que afecta el desarrollo sostenible de la agricultura y el rendimiento alto y estable de los cultivos en China.

Con la creciente concienciación de la población sobre los problemas ambientales y el reciclaje del suelo, los fertilizantes químicos tradicionales ya no satisfacen las necesidades del desarrollo agrícola. Para lograr un desarrollo sostenible de los productos agrícolas, es fundamental desarrollar fertilizantes de alta eficiencia y protección ambiental.

1.2 Situación básica de los residuos agrícolas en China

Los residuos agrícolas se refieren a las sustancias orgánicas desechadas durante todo el proceso de producción agrícola, incluyendo principalmente la paja de cultivo y el estiércol animal. China es un gran país agrícola con una enorme cantidad de residuos agrícolas. Estos residuos no solo constituyen recursos valiosos, sino también graves fuentes de contaminación. Si no se tratan adecuadamente, pueden causar contaminación ambiental y deterioro ecológico.

China es uno de los países con mayor abundancia de recursos de paja. Según estimaciones de expertos, se pueden producir más de 900 millones de toneladas de paja al año. Sin embargo, la tasa de utilización de estos recursos no es alta: alrededor del 20 % se pudre o se quema cada año, lo que no solo genera un desperdicio de recursos, sino que también causa graves daños al medio ambiente.

Con el rápido desarrollo de la ganadería en China, la producción de estiércol animal también está aumentando rápidamente. La investigación muestra que la producción de estiércol de ganado y aves de corral en China superó los 1.400 millones de toneladas en 1980 y los 2.121 millones de toneladas en 2011. Se espera que alcance los 2.875 millones de toneladas y los 3.743 millones de toneladas para 2020 y 2030, respectivamente. Sin embargo, en esta etapa, la gran mayoría del estiércol de ganado y aves de corral no se utiliza en su totalidad. La investigación muestra que la tecnología y la capacidad de tratamiento inocuo del estiércol animal en las grandes granjas ganaderas y avícolas en China son insuficientes en la actualidad, y no se espera que el costo de producción del tratamiento del estiércol y los líquidos residuales aumente subjetivamente. Como resultado, la mayor parte del estiércol animal y las aguas residuales producidas en las granjas se vierten directamente, lo que ha traído un gran impacto negativo en el medio ambiente y ha amenazado la seguridad y la salud humanas.

Por lo tanto, es de gran importancia para el desarrollo sostenible de la agricultura de China explorar activamente las formas de utilización de los recursos de desechos agrícolas para convertir sus daños en beneficios y los desechos en tesoros.

1.3 Los fertilizantes bioorgánicos son la opción inevitable para el desarrollo agrícola sostenible

Ante la situación actual del uso de fertilizantes y los residuos agrícolas, la investigación agrícola nacional e internacional se ha convertido en un foco de atención para la búsqueda activa de sustitutos de fertilizantes eficientes y respetuosos con el medio ambiente, así como para la exploración activa de formas de aprovechamiento de los residuos agrícolas. En este contexto, los fertilizantes bioorgánicos, con sus ventajas únicas, han facilitado el crecimiento de los residuos agrícolas y los cultivos, abriendo un camino hacia el desarrollo sostenible con la combinación de residuos agrícolas, fertilizantes bioorgánicos y cultivos como método de reciclaje.

En primer lugar, la aplicación de fertilizantes bioorgánicos es una forma importante de mejorar la fertilidad básica del suelo y la calidad de los productos agrícolas. El objetivo original de la investigación y producción de fertilizantes bioorgánicos es integrar las ventajas de los fertilizantes orgánicos y los biofertilizantes. Estos no solo contribuyen a mejorar el rendimiento de los cultivos, sino que también fertilizan el suelo, regulan su equilibrio microecológico, reducen la cantidad de fertilizantes inorgánicos y mejoran significativamente la calidad de los productos agrícolas, lo cual concuerda con la dirección del desarrollo agrícola sostenible y la producción agrícola ecológica en China.

En segundo lugar, la producción de fertilizantes bioorgánicos es un medio importante para el aprovechamiento de los residuos agrícolas. Estos contienen abundantes nutrientes y nutrientes orgánicos necesarios para el crecimiento de los cultivos. Se utilizan como fertilizantes bioorgánicos. Los materiales orgánicos son mineralizados, humificados y neutralizados por microorganismos, de modo que los cultivos pueden absorberlos y utilizarlos. Esto no solo puede aliviar la presión de los residuos agrícolas sobre el medio ambiente, sino que también los convierte en recursos valiosos y genera beneficios económicos.

En resumen, el fertilizante bioorgánico como fertilizante de alto rendimiento

2. Ventajas y mecanismo del fertilizante bioorgánico

2.1 Ventajas del fertilizante bioorgánico

El fertilizante bioorgánico es un tipo de fertilizante orgánico que contiene una gran cantidad de microorganismos funcionales. Se elabora añadiendo agentes microbianos funcionales a los materiales descompuestos para su fermentación secundaria mediante compostaje. Comparado con otros fertilizantes, ofrece la ventaja de fertilizar el suelo y mejorar la calidad del producto.

En comparación con los fertilizantes químicos, los fertilizantes bioorgánicos contienen nutrientes más completos. Su uso a largo plazo puede mejorar eficazmente el suelo, regular el equilibrio microecológico del suelo y la rizosfera, mejorar la resistencia de los cultivos a enfermedades y plagas, y mejorar la calidad del producto.

En comparación con el estiércol de granja, la ventaja básica del fertilizante bioorgánico es que las bacterias funcionales en el fertilizante bioorgánico tienen efectos específicos en la mejora de la fertilidad del suelo y la promoción del crecimiento de los cultivos, mientras que el estiércol de granja se produce por fermentación natural y no tiene el efecto especial de las bacterias funcionales dominantes.

A diferencia del fertilizante biobacteriano, el fertilizante bioorgánico contiene bacterias funcionales y materia orgánica. Además de mejorar el suelo, la materia orgánica constituye el entorno donde viven las bacterias funcionales. Al aplicarse al suelo, las bacterias funcionales se colonizan fácilmente y desempeñan un papel importante; mientras que el fertilizante biobacteriano solo contiene bacterias funcionales, estas pueden no ser adecuadas para ciertos tipos de suelo y no sobrevivir ni desempeñar un papel importante. Por otro lado, el fertilizante bioorgánico es más económico que el fertilizante biobacteriano.

2.2 Mecanismo de los fertilizantes bioorgánicos

2.2.1 Función de las bacterias de fermentación y bacterias funcionales

Tras la aplicación de fertilizantes bioorgánicos a los cultivos, las bacterias fermentativas y funcionales se multiplicaron en grandes cantidades, lo que tuvo efectos significativos en la mejora del suelo, el crecimiento de los cultivos y la reducción de enfermedades. Las principales razones son las siguientes:

1. Los microorganismos benéficos en los fertilizantes pueden colonizar y formar poblaciones dominantes en el suelo, inhibir el crecimiento y la reproducción de otros microorganismos dañinos e incluso antagonizar algunos microorganismos patógenos para reducir sus posibilidades de infectar la rizosfera del cultivo.

2. Las bacterias funcionales desempeñan un papel eficaz en la mejora de la fertilidad del suelo, como la aplicación de fertilizantes que contienen microorganismos fijadores de nitrógeno, que pueden aumentar la fuente de nitrógeno en el suelo; la aplicación de fertilizantes que contienen microorganismos disolventes de fósforo y potasio, en los que los microorganismos pueden descomponer el fósforo y el potasio insolubles en el suelo, para que los cultivos puedan absorberlos y utilizarlos.

3. Muchas cepas microbianas presentes en los fertilizantes pueden producir metabolitos beneficiosos para los cultivos en el proceso de crecimiento y reproducción, lo que puede estimular el crecimiento de los cultivos y mejorar la resistencia a las enfermedades y al estrés de los cultivos.

Efectos de las sustancias activas fisiológicas 2.2.2

El fertilizante bioorgánico es rico en numerosas sustancias fisiológicamente activas, como vitaminas, aminoácidos, ácidos nucleicos, ácido indol acético, giberelinas, etc. Puede estimular el crecimiento radicular, mejorar la fotosíntesis y fortalecer el sistema radicular. Por ejemplo, diversos ácidos orgánicos y enzimas pueden descomponer y transformar diversas sustancias orgánicas complejas y activar rápidamente los nutrientes del suelo. Puede aumentar la absorción y utilización de nutrientes eficaces por parte de los cultivos, como los antibióticos, lo que mejora su resistencia a las enfermedades.

2.2.3 Función de los nutrientes orgánicos e inorgánicos

El fertilizante bioorgánico contiene no solo aminoácidos, proteínas, azúcares, grasas y otros componentes orgánicos, sino también N, P, K, elementos del medio (Ca, Mg, S, etc.) y oligoelementos (Fe, Mn, Cu, Zn, Mo, etc.), que benefician el crecimiento de los cultivos. Estos nutrientes no solo pueden ser absorbidos y utilizados directamente por los cultivos, sino que también mejoran eficazmente la fertilidad del suelo, la retención de agua, las condiciones de amortiguación y aireación, y proporcionan un entorno de crecimiento favorable para los cultivos.

3. Estado de desarrollo de los fertilizantes bioorgánicos

3.1 Estado de la producción de fertilizantes bioorgánicos

3.1.1 Empresas manufactureras

El profesor Shen Qirong, de la Universidad Agrícola de Nanjing, mencionó en una entrevista a finales de 2014 que existen más de 300 empresas de biofertilizantes o fertilizantes bioorgánicos en China, con 2058 productos registrados, y que la producción anual promedio de cada empresa es pequeña. La mayoría carece de condiciones de producción de bacterias, y las condiciones de producción, el nivel tecnológico y el proceso de producción de cada fabricante son diferentes, y la calidad de los productos es desigual.

3.1.2 Cepas para producción

La calidad de los fertilizantes bioorgánicos depende principalmente de la potencia de los probióticos y la cantidad de bacterias vivas. Actualmente, en la producción de fertilizantes bioorgánicos se suelen utilizar cepas con alta actividad y resistencia a altas temperaturas, alta presión osmótica, sequía y otros factores de estrés. Durante el proceso de producción, se debe considerar la interacción de diversos agentes microbianos, ya que no pueden mezclarse a voluntad. Según su función en la producción, los microorganismos se dividen en bacterias fermentadoras y bacterias funcionales. Las bacterias fermentadoras se componen principalmente de cepas complejas que promueven la descomposición y desodorización de los materiales. Las cepas más utilizadas son levaduras, bacterias fotosintéticas, bacterias lácticas, actinomicetos, penicillium, trichoderma, Rhizopus, etc. Las bacterias funcionales son microorganismos que ejercen efectos fertilizantes específicos en los productos, principalmente bacterias fijadoras de nitrógeno, solubilizadoras de fósforo y bacterias de silicato, que se añaden tras la maduración del material.

3.1.3 Tecnología de producción

La producción de fertilizantes bioorgánicos incluye principalmente el proceso de fermentación con bacterias que promueven la maduración del material, la fermentación secundaria mediante la adición de bacterias funcionales y el procesamiento del producto. La maduración del material mediante fermentación es el eslabón clave de toda la producción. En la etapa de maduración, la mayoría de las empresas adoptan el método de fermentación en tanques. La humedad, la relación C/N, la temperatura, el pH, la ventilación y otros parámetros del proceso afectan directamente el grado de maduración del material y el ciclo de fermentación. Una vez que el material está completamente descompuesto, se añaden bacterias funcionales compuestas, como las fijadoras de nitrógeno, las que disuelven fósforo y las que disuelven potasio, para la fermentación secundaria. El número de bacterias vivas beneficiosas en el producto se incrementa controlando las condiciones de fermentación, lo que mejora la eficiencia del fertilizante bioorgánico. Después de la fermentación, para mejorar la comercialización de los productos y asegurar la supervivencia de los microorganismos beneficiosos, se prefiere el proceso de secado a baja temperatura tras la granulación por disco.

3.2 Estado de aplicación de fertilizantes bioorgánicos

Actualmente, los agricultores nacionales no muestran mucho entusiasmo por la aplicación de fertilizantes bioorgánicos, y su tasa de utilización es relativamente baja. Se aplican principalmente a cultivos comerciales de alto valor añadido, como hortalizas, frutas, hierbas medicinales chinas y tabaco. Sin embargo, con la mejora del consumo y la concienciación sobre la seguridad alimentaria, la demanda de productos agrícolas orgánicos ecológicos aumenta día a día. Los fertilizantes bioorgánicos se convertirán en una opción ineludible para la producción agrícola.

En la actualidad, la aplicación de fertilizantes bioorgánicos en algunas zonas de demostración ecológica y bases de productos agrícolas verdes y orgánicos ha logrado buenos resultados, lo que desempeñará un buen papel en la promoción y aplicación de fertilizantes bioorgánicos en el futuro.

3.2.1 Efecto de los fertilizantes bioorgánicos en el rendimiento de los cultivos

En comparación con la aplicación de fertilizante químico equivalente, la aplicación de fertilizante bioorgánico pudo aumentar el rendimiento de sandía, tomate, col china y repollo en un 25,5%, 35,9%, 41,6% y 50,6% respectivamente, alcanzando un nivel muy significativo. Además, tuvo un efecto significativo en pimiento, coliflor, algodón y arroz (Tabla 1). Según el informe de Xia Biao, en comparación con la aplicación de fosfato diamónico equivalente, la aplicación de fertilizante bioorgánico Ams pudo aumentar el rendimiento de maní en un 33%.

3.2.2 Efectos de los fertilizantes bioorgánicos en la calidad de los cultivos

En comparación con el uso exclusivo de fertilizantes químicos, la aplicación de fertilizantes bioorgánicos podría aumentar significativamente el diámetro y la calidad del fruto de la col china y la sandía, mejorar la calidad del tomate y el pimiento, y aumentar el contenido de vitamina C y reducir el azúcar en ambos. Al estudiar los efectos de diferentes métodos de fertilización en la calidad de la lechuga, se descubrió que la aplicación de fertilizantes bioorgánicos Ams podría aumentar el contenido de vitamina C, disminuir la acidez total y aumentar la proporción de azúcares a ácidos en la lechuga. Al mismo tiempo, podría reducir significativamente el contenido de nitratos, que son propensos a la carcinogenicidad (Tabla 2), lo cual jugó un papel importante en la mejora del sabor de la lechuga y la mejora de la seguridad de los productos.

3.2.3 Efecto de los fertilizantes bioorgánicos sobre las enfermedades transmitidas por el suelo

Numerosos estudios nacionales e internacionales demuestran que la aplicación de fertilizantes bioorgánicos puede controlar eficazmente las enfermedades transmitidas por el suelo. El fertilizante bioorgánico elaborado con Bacillus polymyxa, que tiene un efecto antagonista sobre el marchitamiento por Fusarium, presenta un efecto de control en campo del 73 %. Los biofertilizantes BIO-36 y BIO-23 para berenjena, elaborados con Bacillus subtilis II-36 e I-23, se probaron mediante experimentos en maceta. Los resultados mostraron que ambos fertilizantes podían inhibir eficazmente el marchitamiento bacteriano de la berenjena, con tasas de control de la enfermedad del 96 % y el 91 %, respectivamente. Actualmente, los fertilizantes bioorgánicos son muy eficaces para controlar las enfermedades transmitidas por el suelo en hortalizas, frutas, tabaco y otros cultivos. Constituyen un método importante y eficaz para controlar las enfermedades transmitidas por el suelo.

4. Tendencia de desarrollo de fertilizantes bioorgánicos

4.1 Estrategia de desarrollo

Actualmente, países de todo el mundo prestan gran atención al desarrollo sostenible de la agricultura e incrementan constantemente el desarrollo, la producción y la aplicación de fertilizantes bioorgánicos. Si bien la industria china de fertilizantes bioorgánicos ha alcanzado cierto desarrollo, por diversas razones, aún presenta deficiencias y áreas que requieren mejoras urgentes. En el futuro, el desarrollo de fertilizantes bioorgánicos en China requiere esfuerzos en los tres aspectos siguientes.

4.1.1 Mejorar la calidad del producto

Para mejorar la calidad de los fertilizantes bioorgánicos, debemos partir de tres aspectos: selección de cepas, optimización del proceso y desarrollo de nuevos productos.

En cuanto al mejoramiento de cepas, debemos incrementar la explotación y utilización de cepas microbianas agrícolas con funciones especiales, como promover el crecimiento radicular, transformar los nutrientes del suelo, prevenir y controlar enfermedades transmitidas por el suelo, y reducir y neutralizar sustancias tóxicas y nocivas en la rizosfera. Además, para mantener una alta actividad biológica durante el procesamiento, transporte y almacenamiento, se debe fortalecer la aplicación de Bacillus con alta resistencia al estrés.

En cuanto a la optimización de procesos, se desarrollan y establecen diversas tecnologías y procesos de compostaje de residuos orgánicos sólidos. Según las diferentes fuentes de residuos, se establecen procesos y tecnologías de apoyo para satisfacer las cambiantes necesidades de la industria del aprovechamiento de residuos orgánicos. Al mismo tiempo, se optimizan los parámetros del proceso para mejorar la calidad del producto, acortar el ciclo de producción y reducir los costos.

En el desarrollo de nuevos productos, debemos fortalecer la innovación de acuerdo con la situación actual de la producción. El profesor Shen Qirong mencionó en la Cumbre de Desarrollo de Fertilizantes Microbianos de Shandong de 2014 que, en el futuro, se debe fortalecer la productividad de la investigación y el desarrollo de un nuevo fertilizante, el fertilizante bioorgánico integral. El fertilizante bioorgánico de elementos completos se refiere a un nuevo tipo de fertilizante bioorgánico que integra fertilizante orgánico, fertilizante químico (incluyendo fertilizante de acción rápida, fertilizante de liberación lenta controlada, fertilizante estable) y fertilizante biológico. En pocas palabras, es un fertilizante que contiene nutrientes inorgánicos, bacterias funcionales y materia orgánica. No solo puede proporcionar suficientes nutrientes para los cultivos en la temporada actual, sino que también aumenta las bacterias beneficiosas y la materia orgánica en el suelo, mejorando la flora microbiana, de modo que el suelo original, con enfermedades y una conversión lenta de nutrientes, pueda gradualmente convertirse en un suelo saludable y de conversión rápida de nutrientes. En el futuro, es necesario fortalecer la investigación y el desarrollo de la tecnología y la tecnología de nuevos fertilizantes bioorgánicos de todos los componentes, y producir nuevos productos fertilizantes bioorgánicos de todos los componentes adecuados para diferentes suelos, cultivos y condiciones climáticas.

4.1.2 Estandarización de la gestión de productos

Actualmente, existe una gran variedad de fertilizantes bioorgánicos en el mercado, con envases variados y de calidad desigual. Para solucionar estos problemas, los departamentos de gestión de la industria pertinentes deben fortalecer la detección y supervisión de productos. Debemos tomar medidas drásticas contra la falsificación y las prácticas de mala calidad en el mercado.

4.1.3 Fortalecer la promoción

El gobierno, las empresas y los departamentos de tecnología agrícola pertinentes deben colaborar para fortalecer la difusión y promoción de los fertilizantes bioorgánicos. Mediante demostraciones, explicaciones y orientación in situ, se puede mostrar a los agricultores los efectos de su aplicación, para que comprendan a fondo sus beneficios económicos y ecológicos y aumente su entusiasmo por su uso.

Perspectiva 4.2

El desarrollo y la aplicación de fertilizantes bioorgánicos no solo pueden crear las condiciones para el desarrollo de la agricultura ecológica y orgánica, sino también impulsar el aprovechamiento de los residuos orgánicos. Esto genera importantes beneficios económicos, ecológicos y sociales, y constituye una sólida garantía para el desarrollo sostenible de la agricultura. En el futuro, los fertilizantes bioorgánicos se convertirán en el foco de la producción y el consumo agrícola de la industria de fertilizantes, con amplias perspectivas de desarrollo.