Evaluación de estrategias sostenibles de fertilización orgánica mediante técnicas de agricultura de precisión en el entorno de la actividad de un campo de golf

Abstract

La presente tesis doctoral versa sobre el desarrollo y validación de estrategias sostenibles de fertilización orgánica asociadas al entorno de la actividad agrícola de un campo de golf, mediante el uso de compost de diferente procedencia y calidad, así como de la gestión optimizada de los flujos residuales verdes del campo de golf, para su integración en el mantenimiento agronómico del propio club de golf mediante la elaboración de compost, a través de un estudio de viabilidad agroambiental usando técnicas de agricultura de precisión por teledetección. En la actualidad se crean ingentes cantidades de distintos residuos en múltiples actividades y ámbitos de la sociedad. El sistema “lineal” de nuestra economía actual (extracción, fabricación, utilización y eliminación) presenta un claro problema de flujo de los materiales. En el horizonte temporal comienza a vislumbrarse el agotamiento de una serie de recursos naturales y de los combustibles fósiles. Por lo tanto, en la intersección de los aspectos ambientales y económicos se empieza a proponer un nuevo modelo de desarrollo económico “circular”, utilizando y optimizando los stocks y los flujos de materiales, energía y residuos, cuyo objetivo es la eficiencia del uso de los recursos. El esquema económico lineal tiene una “huella ecológica” que no es admisible en un contexto de escasez y fluctuación de las materias primas. Muchos ecosistemas están degradados o explotados de manera no sostenible. Para conseguir un desarrollo económico razonable e inclusivo, es preciso no exceder los límites medioambientales. El concepto de economía circular pretende convertir residuos en recursos, paradigma para la base de un nuevo sistema de gestión económico y ambiental (Fundación EC, 2014). Las instalaciones de campos de golf no son ajenas a esta problemática y contribuyen a la generación de diversos tipos de residuos en cada una de sus infraestructuras, y entre éstos se encuentra la fracción de restos vegetales derivados de las labores de poda, siega de césped y mantenimiento general de las zonas ajardinadas y de juego de un club de golf. Al mismo tiempo los campos de golf obtienen un beneficio del aprovechamiento de diversos recursos naturales y hacen de un uso considerable de insumos en su actividad (energía eléctrica, agua de riego, fertilizantes, fitosanitarios, etc.). Por ello, en la gestión de un campo de golf los principios económicos compiten fuertemente con los intereses medioambientales. De esta forma, la búsqueda de alternativas y vías de ensayo a desarrollar en el presente proyecto de investigación pueden facilitar el uso valorizante de distintos residuos vegetales mediante compostaje, tanto de flujos residuales asociados al propio entorno de la actividad agronómica de un campo de golf como de los procedentes de otras actividades agropecuarias. La aplicación de abonos de origen orgánico dentro de los programas de fertilización del cultivo del césped en distintas superficies de juego de los campos de golf, procedentes de restos verdes y aptos para el uso como fertilizante, potencia la gestión sostenible de un club de golf, reportando beneficios medioambientales al entorno. La eliminación directa de residuos verdes se encuentra con ciertos problemas, como el transporte hacia enclaves apropiados donde puedan ser sometidos a distintos procesos, como por ejemplo la combustión, que además ésta conlleve suficiente rendimiento energético y que desde el punto de vista medioambiental se pueda valorar como pertinente. Es decir, en la actualidad el reciclaje directo de restos vegetales en el mantenimiento general de zonas verdes urbanas o restos de biomasa residual de origen agrícola es problemático por ser poco eficiente y económicamente poco rentable (Nuñez-Delgado A., 2012). Además, los productos utilizados en el presente estudio pueden ser válidos también en otros ámbitos de aplicación distintos al golf, pudiendo ser utilizados como sustrato para vegetales, en restauración paisajística, en la recuperación de suelos degradados, etc. La reutilización de materias primas que actualmente se eliminan como residuos es uno de los principios clave del paquete de la economía circular adoptado en diciembre de 2015, por la Unión Europea (UE, 2016). La Comisión propone un reglamento que facilitará en gran medida el acceso de los abonos orgánicos y obtenidos de los residuos al mercado único de la UE, poniéndolos en igualdad de condiciones con los abonos inorgánicos tradicionales. De este modo se crearán nuevas oportunidades de mercado para las empresas innovadoras, reduciendo al mismo tiempo el volumen de residuos, el consumo de energía y los daños al medio ambiente. En base a esta premisa, establecer unos protocolos de actuación encaminados a la conservación del entorno natural de un club de golf mediante el uso de abonos orgánicos e incluso reutilizando los distintos flujos residuales verdes generados por el campo de golf como enmiendas orgánicas en el propio entorno de la actividad agrícola, puede dar lugar a un nuevo modelo de política de conservación ambiental, al no solo tener efectos provechosos para la sociedad medioambientalmente, sino al mismo tiempo ser rentable económicamente. Por otra parte, la agricultura tradicional considera los terrenos de cultivo de una forma homogénea y aplica los insumos en base a valores promedio en toda la superficie de la plantación, esto incrementa los costes de mantenimiento y el impacto ambiental. En contraste, en la agricultura de precisión se aplican distintas cantidades de insumos en función de las necesidades particulares para cada sección de un cultivo y se evalúa su respuesta en tiempo real. Por tanto, la implementación dentro de los programas de conservación de las zonas verdes de un campo de golf de técnicas de agricultura de precisión (drones con cámaras de visión multiespectral), en combinación con el estudio de otras variables agrícolas analizadas sobre el terreno pueden generar nuevos protocolos en la conservación y el mantenimiento agronómico de un campo de golf. En consecuencia, las tecnologías de la agricultura de precisión representan una herramienta muy útil para establecer una gestión más optimizada y sostenible de grandes explotaciones agrícolas como los campos de golf, donde incluso en pequeñas parcelas de su amplia extensión puede existir variabilidad. Este nuevo modelo de gestión no solo tiene efectos medioambientalmente provechosos para el entorno circundante, sino al mismo tiempo puede ser rentable económicamente para el propio club de golf al generar un uso más racional de los recursos naturales y una disminución en la aplicación de distintos insumos. Por todo ello, en esta memoria de tesis se ha pretendido llevar a cabo el desarrollo y validación de diferentes estrategias de fertilización basadas en el uso de fertilizantes orgánicos procedentes de restos vegetales para una gestión integrada y sostenible de las zonas verdes de un campo de golf, como forma de gestión y aprovechamiento de estos flujos residuales, frente al uso tradicional de fertilizantes inorgánicos. La evaluación de dichas estrategias se plantea mediante el uso de técnicas de agricultura de precisión (tecnologías de teledetección mediante vuelo con un dron), que permitan una gestión más optimizada de este tipo de entornos

The current Doctoral Thesis deals about the development and validation of sustainable organic fertilization strategies associated to golf course environment activity, through the compost use of different origin and quality, as well as the optimized management of golf course green residual flows, for its integration in the agronomic management of the golf club itself through the compost elaboration, through an environmental feasibility study using remote sensing precision agricultura techniques. Today, huge amounts of different wastes are generated in numerous activities and society spheres. The "linear" system of our current economy (extraction, manufacturing, use and disposal) presents a clear problem of materials flow. On a closer temporal horizon, the depletion of some natural resources and fossil fuels begins to appear. Therefore, at the intersection of environmental and economic aspects, a new "circular" economic development model is being proposed, using and optimizing the stocks and flows of materials, energy and waste, whose objective is the efficiency of the resources use. Linear economic model has an "ecological footprint" not admissible in a shortage and fluctuation context of raw materials. Many ecosystems are degraded or unsustainably exploited. To achieve reasonable and inclusive economic development, it is necessary not to exceed environmental limits. The circular economy concept expects to convert waste into resources, a paradigm basis to a new economic and environmental management system (EC Foundation, 2014). Golf course facilities are not external to this problem and contribute to generation of several waste types in each of its infrastructures, and among these is the fraction of plant remains derived from pruning, lawn mowing and landscaped and playing areas of a golf club. At the same time, golf courses need considerable use of some natural resources and inputs in their activity (electrical energy, irrigation water, fertilizers, pesticides, etc.). Therefore, in the golf course management, economic principles compete strongly with environmental interests. In this sense, the search for alternatives and test routes to develop in this research project can make easier the vegetables waste valorisation by composting, both of residual streams associated with a golf course environment activity and those from other agricultural activities. The organic origin fertilizers applications within the turfgrass fertilization programs on different golf course playing surfaces, coming from green remains and suitable for use as fertilizer, improve a golf club sustainable management, yielding environmental benefits to the environment. In this way, green waste elimination meets some problems, such as transportation to appropriate sites where they can be subjected to different processes, like combustion, that must be entails sufficient energy efficiency and that from the environmental point of view can be assessed as relevant. That is, at present the direct recycling of plant remains in the urban green areas management or biomass agricultural waste is problematic for being inefficient and economically unprofitable (Nuñez-Delgado A., 2012). Furthermore, the organic fertilizers used in this study may also be valid in other application fields than golf, and may be used as a vegetable substrate, in landscape restoration, in the degraded soils recovery, etc. The reuse of raw materials that are currently disposed like waste is one of the circular economy package key principles adopted in December 2015, by European Union (EU, 2016). Commission proposes a regulation that will greatly facilitate the organic fertilizers access and those obtained from waste to the EU single market, putting them on equal terms with traditional inorganic fertilizers. This will create new market opportunities for innovative companies, while reducing the waste volume, energy consumption and damage to environment. Based on this premise, establish action protocols aimed at preserving the golf club natural environment through the organic fertilizers use and even recycling the green waste streams generated by golf course as organic amendments in their environment management activity, can give rise to a new environmental management models and turfgrass conservation protocols, not only having beneficial effects for society environmentally, but at the same time being profitable economically. On the other hand, traditional agriculture considers crop fields in a homogeneous way and applies inputs based on average values over the entire plantation area, which increases maintenance costs and environmental impact. In contrast, in precision agriculture, different amounts of inputs are applied according to the particular needs for each section of a crop and their response is evaluated in real time. Therefore, the implementation within the conservation programs of the green áreas of a golf course of precision agriculture techniques (drones with multispectral vision cameras), in combination with the study of other agricultural variables analysed in the field can generate new protocols in the conservation and agronomic maintenance of a golf course. Consequently, precisión agriculture technologies represent a very useful tool to establish a more optimized and sustainable management of large farms such as golf courses, where even in small plots of its wide extension there may be variability. This new management model not only has environmentally beneficial effects for the surrounding environment, but at the same time can be economically profitable for the golf club itself by generating a more rational use of natural resources and a decrease in the application of different inputs. For all these reasons, in this Thesis we have tried to carry out the development and validation of different fertilization strategies based on the use of organic fertilizers from plant wastes for an integrated and sustainable management of the green areas of a golf course, as a form of management and use of these waste flows, compared to the traditional use of inorganic fertilizers. The evaluation of these strategies is proposed by the use of precision agriculture techniques (remote sensing technologies using a drone flight), which allow a more optimized management of this type of environments