Evaluacion de las poblaciones by Ingeniería Agropecuaria JDC

EVALUACION DE LAS POBLACIONES DE MICROORGANISMOS PROMOTORES DE CRECIMIENTO VEGETAL EN UN ABONO ORGANICO FERMENTADO PREPARADO CON LA INCLUSION DE RESIDUOS SOLIDOS Y PLUMAS DE GALLINA EN VENTAQUEMADA BOYACA

BLANCA YANIRA AYALA MORENO

FUNDACIÓN UNIVERSITARIA JUAN DE CASTELLANOS FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS INGENIERÍA AGROPECUARIA TUNJA 2015

BLANCA YANIRA AYALA MORENO

Proyecto presentado como requisito para obtener el grado de Ingeniera Agropecuaria

Director JOSÉ FRANCISCO GARCÍA MOLANO Ing. Agrónomo, Esp., Ph.D

Fundación Universitaria Juan de Castellanos Facultad de Ciencias Agrarias Ingeniería Agropecuaria TUNJA 2015.

NOTA DE ACEPTACION

Firma director tesis

Firma del jurado

Tunja, Julio de 2015

DEDICATORIA

A Dios, que me ilumino el camino Para que las metas programadas Se conviertan en realidad.

A mi familia, con quien cuento Siempre con su presencia, base de mis principios Morales y guía en el camino que Hasta hoy he recorrido.

A mis amigos, y colaboradores en especial a mi asesor Francisco Garcia, porque son autores materiales del presente Trabajo ya que sin su colaboración no hubiese Logrado el objetivo propuesto.

Una aspiración que nace… Un camino recorrido… Una nueva etapa alcanzada… Hace parte de mi sueño… EL EXITO

CONTENIDO Pág. 1. INTRODUCCIÓN 2. PLANTEAMIENTO 3. PREGUNTA DE 4.

DEL PROBLEMA CIENTÍFICO

INVESTIGACIÓN

19 20

OBJETIVOS

4.1. GENERAL

4.2. ESPECÍFICOS

5. JUSTIFICACIÓN

6. MARCO DE REFERENCIA

6.1. Estado del arte

6.2. Marco

teórico

Residuos sólidos industriales.

Aguas residuales.

Desechos sólidos de agua residual.

Factores que influencian el proceso de compostaje.

Nutrientes en el compostaje.

Ventajas de un abono orgánico fermentado.

Microorganismos del suelo.

Biodiversidad microbiana y su efecto en la calidad del suelo.

Efecto de los microorganismos en el ciclado de nutrientes en el suelo.

Actividad de los microorganismos en la materia orgánica.

Clasificándolos como autótrofos o heterótrofos.

Microorganismos promotores del crecimiento vegetal.

Microorganismos promotores más estudiados.

Inoculación combinada.

6.3. MARCO SOCIAL

6.4. MARCO LEGAL

7. HIPÓTESIS

Hipótesis de investigación

Hipótesis nula

8. MATERIALES 8.1. PROCESO

Y MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN

Y PROCEDIMIENTOS APLICADOS

54 54

Materiales de campo.

Métodos de campo.

Toma de muestras de materia prima y producto terminado.

Materiales de laboratorio.

Métodos de laboratorio.

8.2. METODOLOGÍA

PARA CUANTIFICACIÓN DE PSEUDOMONAS Y BACILLUS

Evaluación de pseudomonas.

Método de recuento en placa.

Agar nutritivo.

Características físicas.

9. DISEÑO METODOLÓGICO

9.1. TIPO DE ESTUDIO.

Diseño experimental

Universo, población, muestra y unidades experimentales.

12. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Poblaciones de microorganismos promotores de crecimiento vegetal pseudomonas sp y bacillus sp encontrada en el abono, al final del proceso

Bacillus subtilis.

Pseudomonas.

Relación entre ph y temperatura con la presencia de pseudomonas y bacillus.

Comportamiento de la temperatura.

Comportamiento del ph.

Valor agregado del abono por las poblaciones encontradas.

11. CONCLUSIONES

12. RECOMENDACIONES

13. IMPACTO

Bibliografía

Anexos

LISTA DE ANEXOS Pág. Anexo A. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C./g) para muestra1

Anexo B. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 2

Anexo C. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 3

Anexo D. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 4

Anexo E. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 5

Anexo F. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 1

Anexo G. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 2

Anexo H. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 3

Anexo I. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 4

Anexo J. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 5

Anexo K. Muestra Prueba Bioquímica

Anexo L. Análisis Estadístico

Anexo M. Toma de pH y distribución de pilas

103

Anexo N. Diluciones de laboratorio

104

LISTA DE GRﾃ：ICAS Pﾃ｡g. Grafica 1. Comportamiento de los bacillus en U.F.C/g en el proceso

Grafica 2. Comportamiento de la temperatura en el proceso

Grafica 3. Comportamiento del pH

GLOSARIO

Abono Orgánico: son todos los materiales de origen orgánico que pueden descomponer por acción de microbios y del trabajo del ser humano, incluyendo además a los estiércoles de organismos pequeños y al trabajo de microbios específicos. Aerobios: microorganismos cuyo crecimiento requiere la presencia de aire o de oxigeno libre Anaerobios: Organismos que crecen en ausencia de aire o de oxigeno; organismos que no utilizan el oxígeno molecular en la respiración. Auxinas: las auxinas son un grupo de fitohormonas que actúan como reguladores del crecimiento vegetal. Esencialmente provocan la elongación de las células. AOF: abono orgánico fermentado. Bacterias: Miembros unicelulares; grupo de procariotas diverso y ubicuo, organismos con células procariotas (células sin núcleo). Bacteria Bacillus sp: es un género de bacterias en forma de bastón y Gram positiva. El género Bacillus pertenece a la división Firmicutes. Son aerobios estrictos o anaerobios facultativos. Biodegradación: proceso químico de rotura de una sustancia en moléculas menores por acción de microorganismos o de enzimas. Carga Microbiana: Es la cantidad de bacterias que pueda contener algo. Hay que ver si la carga bacteriana es patógena o no. Compost: Es el producto que se obtiene de compuestos que forman o formaron parte de seres vivos en un conjunto de productos de origen animal y vegetal; constituye un” grado medio”

de descomposición de la materia orgánica que ya es en sí un magnifico abono orgánico para la tierra. Descomponedores: organismos en una comunidad normalmente bacterias y hongos que convierten la materia orgánica muerta en nutrientes inorgánicos. Des nitrificación: formación de gas nitrógeno o de óxidos de nitrógeno gaseoso a partir del nitrato o del nitrito por acción microbiana. Diseño experimental: Metodología basada en útiles matemáticos y estadísticos cuyo objetivo es ayudar al experimentador a seleccionar la estrategia experimental óptima que permita obtener la información buscada con el mínimo coste y a evaluar los resultados experimentales obtenidos, garantizando la máxima fiabilidad en las conclusiones que se obtengan. Fermentación: degradación anaeróbica de los carbohidratos especialmente etanol y CO2, por diferentes microorganismos. Fijación de nitrógeno: reducción de nitrógeno a iones de amonio, nitrito y nitrato llevado a cabo por algunos procariotas. Humificación: Proceso de transformación de la materia orgánica del suelo en humus. Materia Orgánica: es una materia compuesta de compuestos orgánicos que provienen de los restos de microorganismos que alguna vez estuvieron vivos, tales como plantas y animales y sus productos de residuo en el ambiente natural. Microorganismos: es un ser vivo o un sistema biológico que solo puede visualizarse en el microscopio. Microorganismos promotores de crecimiento vegetal: las bacterias promotoras de crecimiento en plantas (BPCP) son un grupo de diferentes especies de bacterias que pueden

incrementar el crecimiento y productividad vegetal. Entre los organismos más conocidos están las especies pertenecientes a los géneros Rhizobium, Pseudomonas, y Bacillus MPCV: microorganismos promotores de crecimiento. Mineralización: Es la transformación del nitrógeno orgánico en amonio, mediante la acción de microorganismos del suelo. Patógenos: Organismos capaces de causar enfermedades en animales, plantas o microorganismos. Solubilización: Es cuando un compuesto denominado soluto (ya sea sólido, liquido o gaseoso) se disuelve en otro solvente, es decir, entre los que pasan a formar una sola fase homogénea. Solubilizadores de Fosfatos: son microorganismos encargados de solubilizar los fosfatos para liberar fosforo inorgánico y otras formas solubles disponibles para las plantas. Unidades formadoras de colonia (UFC): número de microorganismos que pueden replicarse para formar colonias; se determina a partir del número de colonias que se desarrollan en un cultivo determinado.

RESUMEN Ventaquemada a través de la historia, se ha caracterizado por ser un municipio de vocación agrícola, destacándose a nivel departamental y nacional como productor de papa. En menor proporción tiene actividad en el sector pecuario con la producción de ganado doble propósito, también genera asentamientos comerciales donde se venden platos típicos como gallina, arepas y queso. Esta base de su economía ha generado algunos desechos que provocan focos de contaminación, como ocurre con las plumas del beneficio de gallina de la vereda Parroquia Vieja del municipio; otro es el caso de los desechos sólidos de agua residual procedentes del lavado de zanahoria y papa en la vereda de Puente de Boyacá, en ambas situaciones estos desechos son dispuestos sobre el suelo sin ningún proceso y en el caso de las aguas residuales algunas son vertidas a fuentes hídricas; situación que genera contaminación visual, de suelo, de fuentes de agua y del ambiente por el olor que se produce. Este proyecto propuso dar un manejo de transformación a estos materiales a través de la fabricación de un abono orgánico, que sirva para darles una disposición final correcta, como enmienda orgánico mineral. La investigación consistió en evaluar la población de microorganismos facilitadores en la nutrición vegetal de un abono orgánico fermentado preparado con la inclusión de aguas residuales, producto del lavado de la zanahoria y las plumas de gallina. Se realizó un diseño experimental cuantitativo con 5 tratamientos y 3 repeticiones. Los reportes de laboratorio mostraron un alto número de Pseudomonas en todos los tratamientos así como U.F.C/g de Bacillus subtilis

PALABRAS CLAVE Contaminación, Inocuidad, Proceso agroindustrial, Materia orgánica, Carga microbiana.

SUMMARY

Ventaquemada through history, has been characterized as a town of agricultural vocation, standing at the departmental and national level as potato producer. To a lesser extent is active in the livestock sector with the dual purpose livestock production, also it generates trade settlements where dishes such as chicken, cheese arepas and sold. The basis of its economy has generated some waste that cause pollution sources, as with chicken feathers benefit Old Parish Township trail; another is the case of solid waste wastewater from washing carrot and potato in the village of Puente de Boyacรก, in both situations these wastes are disposed on the ground without any process and in the case of waste water Some are discharged to water sources; situation that generates visual pollution, soil, water sources and the environment by the odor produced. This project aimed to transform handling these materials through the production of an organic fertilizer, which serve to give proper disposal, such as mineral organic amendment. The research is to assess the population of microorganisms facilitators in plant nutrition of a fermented compost prepared with the inclusion of sewage, product washing carrot and chicken feathers. A quantitative explorative experimental design with 5 treatments and 3 replications it was performed. Lab reports showed a high number of Pseudomonas in all treatments and CFU / g of Bacillus subtilis.

KEYWORDS

Pollution, Safety, agro-processing, organic matter, microbial load.

1. INTRODUCCION En la provincia centro se encuentra un sector comprendido entre Puente de Boyacá y Ventaquemada, en donde se está presentando un foco de contaminación con aguas residuales provenientes del lavado de zanahoria y papa, la cual se ha venido vertiendo al rio o se esparce sobre el suelo para siembras o praderas; otro foco son las plumas de gallina provenientes de la planta de sacrificio de la vereda Parroquia Vieja; estos dos materiales son en el momento un problema de contaminación edáfica hídrica y eólica, que deben ser manejados adecuadamente mediante compostaje ya que pueden contener microorganismos patógenos, metales pesados o moléculas orgánicas contaminantes. El compostaje es el proceso mediante el cual se transforman desechos de origen vegetal o animal en un compuesto que permite generar beneficios ecológicos, económicos y sociales; en lo ecológico minimiza la descarga directa de los desechos sólidos a los cuerpos de agua y ayuda en la recuperación de suelos, en lo económico disminuye los costos de producción al obtener un producto comercial como el abono orgánico que mejora la nutrición vegetal, y en lo social contribuye a evitar problemas de salud a los vecinos que viven cerca a los lugares donde se acumulan estos residuos sólidos contaminantes La necesidad de avanzar en la búsqueda de una alternativa de fertilización eficiente para la nutrición vegetal, ha llevado a la transformación de materiales orgánicos de origen vegetal o animal, con la fabricación de abonos orgánicos fermentados (AOF), que poseen gran cantidad de carbono orgánico lo que incrementa la cantidad de microorganismos que mineralizan y solubilizan fosforo, mineralizan y fijan nitrógeno y otros elementos que favorecen la fertilidad del suelo, la síntesis de nuevas moléculas facilita el intercambio de nutrientes en la solución del

mismo, igualmente mejora la estructura del suelo, y aumenta la retención de humedad, entre otras propiedades que cambian en el suelo cuando se adiciona un AOF.(García 2006) Se sabe que la existencia y poblaciones de organismos depende de los sustratos orgánicos (celulosa, hemicelulosa, lignina, proteína, carbohidratos entre otros) y los minerales que se requieren para un metabolismo adecuado, así como las condiciones abióticas (temperatura, pH, C/N, O2, %humedad) para que puedan desarrollar su actividad fisiológica. (García 2005) Por esta razón la investigación busca realizar un compostaje con plumas de gallina y desechos sólidos de agua residual, para en primera instancia minimizar la contaminación que se produce entre el municipio de Ventaquemada y puente Boyacá, cumpliendo con los parámetros establecidos por la norma 5167 del INCONTEC para enmiendas orgánicas y el decreto 187 del ICA, así como la guía para la producción de abonos orgánicas de uso directo construida por el SENA, ICA, JDC, UPTC, UNIMINUTO y Centro Ecológico M&C. En segundo lugar, se espera ampliar el conocimiento respecto a: si los insumos utilizados (cantidades y calidades) y el proceso de fabricación son idóneos para permitir la existencia de las poblaciones que realizan un trabajo de mineralización y solubilización de N, S y P, contenidos en estas materias primas y esenciales para la planta y los microorganismos. Los abonos orgánicos son importantes para la nutrición de las plantas gracias a los aportes que estos hacen al suelo y a la nutrición

de estas, pero deben estar exentos de patógenos, metales pesados y contener

poblaciones de microorganismos que faciliten la nutrición vegetal y generen actividad enzimática al suelo; razón por la cual se vienen enriqueciendo los abonos con fosfatos, carbonatos y sulfatos de (Fe, Cu, Mg, Zn, k, Mn) teniendo en cuenta que si la fracción orgánica delos abonos nutren a los microorganismos, los minerales sirven de nutrientes para la planta.

Se espera dar a conocer resultados a la comunidad interesada en el tema para buscar un proceso sostenible en la producción, respetando los sistemas ecológicos del edafón, mediante la aplicación de abonos como enmienda que mejora la disponibilidad de nitrógeno y fosforo debido a las poblaciones de microorganismos y actividad enzimática allí presentes.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA CIENTÍFICO

Entre Ventaquemada y Puente Boyacá se presentaron dos problemas que generaron contaminación ambiental, el primero está relacionado con la presencia de residuos sólidos producto del lavado de papa criolla y zanahoria en el sector de Puente Boyacá, el segundo está relacionado con la acumulación de las plumas, producto del sacrificio de gallina que son arrojadas a los potreros aledaños a la zona, en la vereda Parroquia Vieja de Ventaquemada, situación que se ha convertido en un problema grave teniendo en cuenta que estos subproductos de la agroindustria no son manejados adecuadamente, sino que se disponen directamente sobre el suelo lo que trae como consecuencia problemas de contaminación visual, edáfica, de fuentes hídricas y del aire. El presente trabajo pretendió (indagar, medir, probar) si estos productos pueden ser compostados para enriquecer un abono orgánico; y evaluar su composición en microorganismos facilitadores de la nutrición vegetal.

2. PREGUNTA DE INVESTIGACIÓN

¿Cuál es la población de microorganismos promotores de crecimiento vegetal de un AOF preparado con la inclusión de residuos sólidos y plumas de gallina?

3. OBJETIVOS 3.1. GENERAL Cuantificar las poblaciones de microorganismos promotores de crecimiento vegetal, Pseudomonas y Bacillus, en un abono orgánico fermentado preparado con la inclusión de residuos sólidos y plumas de gallina en Ventaquemada- Boyacá.

3.2.ESPECÍFICOS  Cuantificar las poblaciones de microorganismos promotores de crecimiento vegetal Pseudomonas sp y Bacillus sp y determinar la calidad en el abono.  Determinar la relación entre pH y temperatura con Pseudomonas, y Bacillus presentes por cada tratamiento.  Analizar cuál es el valor agregado del abono por las poblaciones encontradas.

4. JUSTIFICACIÓN

En el municipio de Ventaquemada, por su actividad agrícola se producen muchos desechos sólidos como, empaques plásticos, de icopor, vidrio y aluminio, donde vienen empacados fungicidas, insecticidas y herbicidas; igualmente se producen desechos de plaza de mercado, lodos, plumas, gallinaza, porquinaza, contenido ruminal entre otros, los cuales requieren una disposición adecuada, con el fin de no generar contaminación del agua, suelo y el medio ambiente. Uno de los generadores de materia prima, son las plumas de gallina; de acuerdo con Hernández (2013), se sacrifican semanalmente en la vereda Parroquia Vieja un aproximado de 2000 gallinas, lo que genera un volumen de 72 arrobas de plumas, estos residuos son dispuestos en bultos de 4 arrobas que se acumulan en los predios aledaños a los sitios de sacrificio, sin tener las mínimas condiciones de higiene, dejándolas expuestas a la intemperie lo que ocasiona malos olores debido a su descomposición, así como la presencia de roedores y carroñeros. Esta materia orgánica puede contener microorganismos patógenos como: Clostridium, Salmonella, E. Coli, que pueden llegar a afectar la salud humana y el bienestar animal por contaminación de agua, aire y suelo, pues estas plumas son utilizadas como abono en praderas y cultivos. Según Benavidez et al.,(2013), otra actividad que genera desechos sólidos contaminantes es el lavado de zanahoria y papa en Puente Boyacá, lo que ha desatado un problema de contaminación por este proceso al verter estas aguas servidas al rio, teniendo en cuenta que, estos cultivos reciben gran cantidad de herbicidas, insecticidas, fungicidas, fertilizantes químicos y demás agroquímicos que en muchos casos no son consumidos en su totalidad por el cultivo ni pueden ser degradados o transformados en otras moléculas por la interacción de

microorganismos presentes en el suelo, sino que llegan al lavadero con el suelo adherido a la zanahoria o papa, por lo que queda en el agua que es dispuesta en el rio. Teniendo en cuenta que estos desechos sólidos contaminantes se generan semanalmente y que se utilizan sin un tratamiento adecuado, o se opta por verterlos directamente a los ríos, se plantea compostarlos. Para sanitizarlos y estabilizarlos y es importante conocer la composición microbiológica que aporta al suelo para poder emplearlo como enmienda orgánico mineral, sin contaminar el medio ambiente, agua o suelo. De otra parte en la fabricación de los AOF se pueden emplear diversos desechos agroindustriales, de los cuales se debe conocer su procedencia, composición química, microbiológica y orgánica teniendo en cuenta que en el proceso de compostaje se van a descomponer algunas moléculas y a la vez sintetizar otras mediante la actividad enzimática que generan los microorganismos que pueden emplear parte de estas o la molécula completa como fuente de alimento. Finalmente con este estudio se busca que la comunidad vea los resultados que se pueden obtener al tratar un material fuente de materia prima, que se conoce como desecho y convertirlo en algo útil para una comunidad en general y como un aporte más para el suelo mejorando praderas y cultivos.

5. MARCO DE REFERENCIA

5.1.ESTADO DEL ARTE

García (2004), dice: “la materia orgánica constituye una parte importante de la fracción solida del suelo, su contenido depende de la humedad relativa, pH, tipo de arcilla, topografía, temperatura, precipitación y C/N factores que afectan la tasa de descomposición”. La materia orgánica es uno de los componentes del suelo, en pequeña porción, formada por los restos vegetales y animales que por la acción de la microbiota del suelo son convertidos en una materia rica en reservas de nutrientes para las plantas, asegurando la disponibilidad de macro y micronutrientes. Durante el proceso de compostaje

se busca una descomposición biológica de los

componentes orgánicos bajo condiciones controladas en el que intervienen numerosos y variados microorganismos (bacterias, hongos y actinomicetos) estos requieren oxígeno, humedad adecuada y sustratos orgánicos heterogéneos en estado sólido. Es por esta razón que Sánchez (2013), afirma que: los factores más importantes que se deben controlar en este proceso son los relacionados al sustrato, como: relación carbono-nitrógeno (C/N), tamaño de las partículas, la concentración y la disponibilidad del oxígeno (O2), la aireación, el contenido de humedad, la temperatura y pH, lo que coincide con lo mencionado anteriormente.

De otro lado, Álvarez et al., (2006), sostiene que en

la agricultura sustentable, la

aplicación de materiales orgánicos es necesaria porque éste es fuente vital para reconstruir la materia orgánica del suelo y para suministrar nutrimentos, además García (2008) dice que los residuos vegetales, estiércoles, lodos de aguas residuales y otros desechos industriales son fuentes de carbono, nitrógeno, azufre y fosforo entre otros elementos para el suelo, este a su vez genera

cambios significativos en el pH, Capacidad de Intercambio Catiónico CIC la

conductividad eléctrica CE y la actividad microbiana del suelo. La mineralización de la materia orgánica implica procesos metabólicos catalizados por enzimas. León et al., (2006). Por otro lado Álvarez et al., (2010), menciona que la actividad enzimática, es un indicador de cambios tempranos en la calidad del suelo por sus relaciones con la micro flora, la ureasa y las fosfatasas han recibido más atención por sus implicaciones en los ciclos biogeoquímicos y de nutrición; la ureasa cataliza la reacción de hidrolisis de los enlaces CN de algunas amidas y de la urea en amonio y dióxido de carbono, las fosfatasas catalizan la reacción de hidrolisis de los enlaces esteres y anhídridos de fosfato, estas enzimas tienen una función fundamental en el ciclo del P al liberar el ión ortofosfato de compuestos orgánicos e inorgánicos, el cual queda disponible para las plantas Coyne (2000). La calidad de un abono orgánico se mide en términos de la cantidad de nutrimentos que puede aportar, en particular N en proporciones (>1.8% de N, en promedio), sin embargo, un manejo inadecuado de los desechos orgánicos, estiércoles o compostas, puede llevar a la pérdida de nutrimentos principalmente de N y K (Alvarez et al., 2006). García et al., (2008), evaluaron la cuantificación de tres microorganismos en el proceso y dinámica de los (AOF), en donde encontraron que cuando se estabiliza un AOF a temperatura ambiente, humedad de 20%, C/N del 15%, CO del 12%, los elementos disponibles y Unidades

Formadoras de Colonias (UFC/g) de poblaciones microbianas no muestran relación directa puesto que los AOF contienen bajos porcentajes de N, P, K, Ca, Mg y S; pero si tienen poblaciones importantes de UFC/g de bacterias fijadoras de Nitrógeno (MFN) y celulíticos, algunos solubilizadores de fosfatos (MSF) y muy escasas de sulfatos reductores (MSR). Pérez y Céspedes et al.,(2008), investigaron las características físicas- químicas y microbiológicas de las enmiendas orgánicas de mayor uso en República Dominicana, los resultados demostraron que el contenido de (MO) fue superior en deyecciones de lombriz ( 76% promedio) comparado con los bocashi y los compost, además los resultados mostraron que las características físicas, químicas y biológicas de las enmiendas orgánicas evaluadas varían con las condiciones de manejo, tipo de material utilizado en su preparación, condiciones ambientales y procesos de elaboración. En un reciente estudio se obtuvieron resultados donde se mostraron la capacidad de ciertas bacterias promotoras de crecimiento (BPCV) de modificar la ecofisiología de los cultivos tales como trigo, maíz y arroz en condiciones de campo. Sin embargo, la información disponible estaría indicando que la interacción cepa-planta-ambiente es relevante para los resultados de inoculación que se pueden obtener García de Salamone y Cassan, (2008). Se observó que la respuesta a la inoculación es variable y que los microorganismos presentes pueden colonizar y permanecer en la rizósfera. Incrementos en rendimiento y producción de biomasa deberían ser considerados de relevancia ecológica y ser estudiados desde el punto de vista de la ecología microbiana, además se deberían estudiar estos aspectos utilizando cepas aisladas con capacidad de fijar N en asociación con la planta, esto podría aumentar el nivel de respuesta y mejorar la eficiencia de uso de los recursos disponibles.

La promoción de crecimiento de las plantas deberá considerar las respuestas desde diversos puntos de vista técnico-científico. La adquisición de nutrientes del suelo está gobernada por el crecimiento radical y su interacción con los componentes bióticos y abióticos del suelo. Esta interacción se manifiesta en gran medida por las propiedades físicas, químicas y biológicas de la rizósfera. A partir de un mejor conocimiento de las interacciones de la rizósfera y de cómo se asocian las raíces con los microorganismos del suelo habrá oportunidad para mejorar la eficiencia de la captación de nutrientes por las plantas. Esto podrá ocurrir ya sea por selección directa de plantas, manipulación del crecimiento radical o mediante el manejo de las comunidades microbianas autóctonas y/o inoculación es específica para lograr interacciones simbióticas y asociativas eficientes. Tales interacciones han demostrado su contribución al crecimiento de las plantas y a la calidad de los suelos; por lo tanto, constituyen aspectos críticos que deberán ser considerados en el desarrollo de una agricultura sostenible y buen funcionamiento del ecosistema. García de Salamone y Cassan, (2008) La introducción de rizobacterias, podría provocar modificaciones en la actividad microbiana en la rizósfera y, por ello, deberían ser estudiados García de Salamone y Cassan, (2006). Es sabido que la diversidad microbiana puede utilizarse como índice de calidad de suelo y que las condiciones de manejo la pueden modificar García de Salamone et al., (2006). En relación con esto, y sumado a que la práctica de inoculación con Azospirillum está siendo utilizada por un número creciente de productores agropecuarios en diversas áreas agrícolas del mundo.

5.2. MARCO TEÓRICO

Residuos Sólidos Industriales. Los residuos industriales

son

considerados

una

consecuencia de las actividades

productivas y el desarrollo económico, las cuales generan gran cantidad de desechos ya sean líquidos o sólidos o mediante emisiones a la atmosfera, que por sus características generan efectos

adversos a la salud pública y al medio ambiente Amaral, (1989). El crecimiento

demográfico y la industrialización han llevado a reestructurar la manera de cómo las comunidades deben manejar y tratar sus desechos, es así como la visión actual no está basada únicamente en la implementación de sistemas de tratamiento para eliminar sustancias indeseables sino que también involucra aspectos asociados a la minimización, prevención, aprovechamiento de los recursos presentes en dichos desechos Silva et al., (sin fecha).

Aguas Residuales. El tratamiento de las aguas residuales, tanto municipales como industriales, tiene como objetivo remover los contaminantes presentes con el fin de hacerlas aptas para otros usos o bien para evitar daños al ambiente. Sin embargo, el tratamiento del agua trae siempre como consecuencia la formación de lodos residuales, subproductos indeseables difíciles de tratar y que implican un costo extra en su manejo y disposición en tiraderos a cielo abierto sin ningún tratamiento previo que permita tomar las medidas de protección adecuadas para evitar la contaminación del suelo, agua subterránea o la atracción de vectores (insectos, ratas, carroñeros, etc.), generando problemas de contaminación de los mantos freáticos y de salud pública. Oropeza, (2006).

Desechos sólidos de agua residual. El lodo extraído y producido en las operaciones y procesos de tratamiento de las aguas residuales generalmente suele ser un líquido o liquido semisólido con gran contenido de sólidos entre el 0.25 y el 12% en peso. El lodo es, por mucho, el constituyente de mayor volumen eliminado en los tratamientos, este lodo está formado principalmente por materia orgánica y solo una pequeña parte del lodo está compuesta por materia solida inorgánica. Es por esta razón que la estabilización del lodo se lleva a acabo principalmente para: 1. Reducir la presencia de patógenos, 2. Eliminar los olores desagradables y 3. Reducir o eliminar su potencial de putrefacción. La supervivencia de microorganismos patógenos y la proliferación de olores en el lodo que producen cuando se permite que los microorganismos se desarrollen sobre la fracción orgánica del mismo, es así que los medios de estabilización más eficientes para eliminar el desarrollo de estas condiciones son: la reducción biológica del contenido de materia volátil; la oxidación química de la materia volátil; la adición de agentes químicos para hacer el lodo inadecuado para la supervivencia de microorganismos y la aplicación de calor con el objetivo de desinfectar o esterilizar el lodo Hammeken y Romero, (2005).

Pluma. La industria avícola genera más de cinco millones de toneladas de plumas de pollo cada año en todo el mundo, un material que hasta ahora no se podía aprovechar para otros usos. Un grupo de investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) ha estudiado en

laboratorio las posibilidades de utilizar las plumas para fabricar materiales compuestos que se puedan aprovechar en la industria. Los investigadores pretenden aprovechar las propiedades de aislamiento térmico y acústico que ofrece la queratina, una proteína muy abundante en las plumas de pollo. Para ello han desarrollado un sistema de separación de las impurezas que acompañan a la queratina y han buscado las condiciones óptimas para el proceso de fabricación del biomaterial, que consistirá en una mezcla del residuo animal con un plástico biodegradable, el ácido poliláctico. El nuevo componente se podría utilizar para desarrollar aplicaciones industriales, por ejemplo en los sectores de la automoción, la construcción y el empaquetado. González y Bauza (2012), sostienen que

los subproductos de mataderos como las

plumas son uno de los residuos interesantes por su elevado contenido de proteína, en el caso de la queratina, que representa más del 80% del peso seco de las plumas, además su creciente disponibilidad en volumen como consecuencia del crecimiento de la industria avícola, igualmente las plumas representan 7% del volumen total de la faena de pollos.

Compostaje. El compostaje es un proceso mediante el cual diversos sustratos orgánicos se descomponen y estabilizan debido a la acción de una población mixta de microorganismos, obteniéndose un producto final denominado compost, orgánicamente estable, libre de patógenos y semillas de malezas que puede ser aplicado de manera eficiente al suelo para mejorar sus propiedades Haug, (1993). El compost maduro es el producto final del proceso de compostaje, es un producto estabilizado y rico en microorganismos útiles.

Según Silva (sin fecha), los objetivos del compostaje han sido tradicionalmente convertir residuos orgánicos putrescibles a materiales estables libres de organismos patógenos para los humanos y además de destruir enfermedades de plantas, malezas, insectos y huevos de larvas. El compostaje contribuye a los procesos de secado de materiales orgánicos de naturaleza húmeda como son los lodos de las plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas o industriales, mejorando su manejo y disposición final. El compost orgánico brinda beneficios ya que es un acondicionador de suelos con características húmicas, libre de patógenos y malezas, que no atrae insectos ni vectores, el cual puede ser manejado y almacenado sin riesgo y benéfico al crecimiento de las plantas, por esta razón , se han identificado tres funciones fundamentales del compost al aplicarse en suelos: 

El compost puede servir como fuente de materia orgánica para mantener o ayudar a

la formación del humus del suelo. 

El compost contiene valores apreciables de nutrientes como nitrógeno, fósforo y una

variedad de elementos traza esenciales. 

El compost es empleado en la remoción de olores y de compuestos orgánicos

volátiles de plantas de tratamiento o procesos industriales.

Factores que influencian el Proceso de Compostaje. Varios investigadores entre ellos Moreno y Moral (2007), entre otros coinciden en establecer algunos factores mínimos en la fabricación de un abono orgánico fermentado.



Composición de la materia inicial

El tipo de materia inicial seleccionada en el proceso de compostaje incide en la calidad del producto final obtenido, por lo que se hace necesario un análisis previo que permita establecer características específicas del mismo, tales como contenido en materia orgánica biodegradable, disponibilidad de microorganismos, pH, tamaño de partícula, contenido de nitrógeno, contenido de humedad y contenido de sales. Es importante tener en cuenta, que la mejor opción al proyectar sistemas de compostaje es elaborar mezclas binarias o ternarias con materiales de diferente origen que tengan características complementarias, de este modo se consigue preparar sustratos con un equilibrio en el contenido de nutrientes, microorganismos y propiedades físicas y químicas que favorecen el proceso y permiten obtener una mejor calidad del compost.



Tamaño de partículas

El tamaño de las partículas influye en la densidad, la fricción interna, las características del flujo, las fuerzas de arrastre de los materiales, en la transferencia de oxígeno y en la velocidad de las reacciones bioquímicas, el tamaño de partículas grandes promueven espacios abundantes por los cuales se dan pérdidas significativas de humedad y menor transferencia de oxígeno lo que disminuye la actividad microbiológica, por su parte un tamaño excesivamente pequeño de partícula origina problemas de compactación impidiendo una adecuada ventilación. El tamaño de partícula deseable está el rango de 1cm a 5cm y en el caso de los residuos sólidos estos deben ser troceados, desmenuzados o molidos para ser llevados al tamaño ideal.

 Mezcla e Inoculación

Los materiales seleccionados deben ser homogenizados de manera manual o mecánica, para asegurar igualdad de condiciones del proceso. Se hace necesario verificar a través de análisis de laboratorio si la mezcla cumple con las condiciones de relación C/N y humedad establecidas. Una forma de mejorar y agilizar el proceso de compostaje consiste en adicionar inóculos que contienen microorganismos como bacterias, hongos, levaduras y actinomicetos que aceleran la descomposición de la materia orgánica reduciendo el tiempo de biodegradación. El estiércol es el inoculo tradicional de aporte de materia orgánica y nutrientes. Entre los estiércoles corrientemente utilizados están la gallinaza, que es un material orgánico parcialmente descompuesto resultante del estiércol de galpones y que contiene gran cantidad de microorganismos y nutrientes. Igualmente se emplean los estiércoles tradicionales de granja elaborados a base de paja y los purines obtenidos de diluir las excretas animales con el agua de limpieza de establos.

 Humedad El contenido óptimo de humedad de los materiales para el compostaje es 55-60%.Cuando el contenido de humedad está por debajo del 30% en peso, las reacciones biológicas en una pila de compost se retardan considerablemente y la elevación de temperatura se limita; por debajo del 12% cesa prácticamente toda actividad biológica, siendo el proceso extremadamente lento. En contraste una humedad superior al 60% causa la saturación de la materia orgánica, todos los espacios vacíos son ocupados por el agua, desencadenado olores desagradables, descenso de la

temperatura, lavado de nutrientes y prevalecen condiciones anaeróbicas, el agua solo se agrega en los momentos de la preparación, teniendo en cuenta que las partículas de la materia prima son finas y la humedad se va perdiendo a medida que aumenta la temperatura hasta lograr un equilibrio entre la aireación y la humedad.

 Temperatura

La temperatura de la masa de los materiales sometidos a compostaje sufre alteraciones durante las diferentes fases del proceso debido a la interacción de diferentes grupos de microorganismos. En pocos días, de dos a seis, se llega a temperaturas mayores a 45 °C ya que el metabolismo de los microorganismos es exotérmico, por lo tanto en el proceso de descomposición hay liberación de calor originándose un aumento de la temperatura. En el proceso de compostaje, la mayoría de los microorganismos se desarrollan a temperaturas entre 35 y 55°C, al alcanzar temperaturas entre 60 – 70ºC, se garantiza la eliminación de semillas de malezas y muchos patógenos que están presentes en el material a compostar.

 Aireación El aire suministrado en un proceso de compostaje cumple tres propósitos Fundamentales:  Satisfacer la demanda de oxígeno necesaria para la descomposición del material orgánico presente en el material compostado: la cantidad de oxígeno presente en el proceso de compostaje limita la velocidad de descomposición de los residuos ya que este es necesario para la respiración de los microorganismos aerobios y para oxidar determinadas moléculas orgánicas

de la masa de fermentación, por ende es un factor determinante en la calidad del compost final. Una transferencia deficiente de oxígeno, lleva a la sustitución de los organismos aerobios por anaerobios, lo que retarda el proceso en tiempos hasta de 4 a seis meses. Adicionalmente se presentan problemas relacionados con la generación de olores.  Regular el contenido de humedad del sustrato a través del secado: el aire suministrado en el proceso arrastra parte de la humedad del material sometido a compostaje, ayudando a su secado. Este fenómeno es importante especialmente cuando se utilizan materiales de elevada humedad como lodos de plantas de tratamiento de aguas residuales.  Remoción del calor generado durante la descomposición orgánica con el propósito de controlar el proceso de aumento de temperatura. Un aumento incontrolado de la temperatura influencia la actividad microbiológica en el proceso de compostaje, ya que este depende de la evolución completa de todo un ecosistema microbiano y no de una especie única, por ejemplo a Temperaturas superiores a 70°C afectan a las bacterias termofílicas lo que no es benéfico para completar el ciclo del compost. La velocidad de una reacción enzimática varia al aumentar la temperatura, tal dependencia refleja un doble efecto de la temperatura: positivo a bajos valores, debido al incremento general que experimenta la velocidad de cualquier reacción química al hacerlo la temperatura, y negativo a valores altos, debido a la desnaturalización térmica de la enzima.

Esto es, la velocidad de una reacción enzimática se incrementa al aumentar la

temperatura dentro de un determinado rango, alcanzando un valor máximo a la denominada temperatura óptima. A valores superiores la actividad disminuye debido a que la enzima, como cualquier otra proteína, sufre procesos de desnaturalización y, por lo tanto, de inactivación.

 pH

El valor del pH óptimo para el compostaje esta entre 6.5 y 8.0. Si el grado de descomposición no es adecuado, el pH puede caer a valores entre 4–5, retrasándose el proceso. El pH del material fermentado varia en el desarrollo del proceso así: durante los primeros días del compostaje el pH cae a 5 o menos. Durante esta etapa el material orgánico se encuentra a temperatura ambiente, comienza la reproducción de microorganismos mesófilicos y sube rápidamente la temperatura. Entre los productos de esta etapa inicial están los ácidos orgánicos simples que causan la caída del pH. Después de aproximadamente tres días, la etapa llega a la temperatura termofílica y el pH debe subir de 8 a 8.5 unidades. El pH cae ligeramente durante la etapa de enfriamiento y llega a un valor entre 7 a 8 en el compost maduro.

 Relación Carbono/Nitrógeno

En el proceso de compostaje el carbono es la fuente de energía utilizada por los microorganismos para la activación de sus procesos metabólicos, mientras que el Nitrógeno, es el material básico para la síntesis de material celular, por lo tanto la Relación C/N es uno de los aspectos más importantes en el balance nutricional del Compost. Es deseable que la relación C/N este en el rango de 25:1 a 50:1 en la mezcla inicial. Un exceso de carbono asociado a valores altos de la relación C/N, limitan la síntesis de material celular por parte de los microorganismos disminuyendo su crecimiento y retardando el proceso

de estabilización de la materia orgánica. Si por el contrario, la pila está compuesta de elementos ricos en nitrógeno se puede presentar solubilidad y posterior pérdida de este compuesto en forma de amoniaco gaseoso, lo que no es conveniente ya que en el material final se pierde este valioso elemento. La relación C/N se considera como un indicador del grado de avance del proceso, así al inicio del proceso esta relación debe ser del orden de 30:1 y al final cuando se alcanza la maduración del compost puede ser de 10:1. Los desechos disponibles para el compostaje con relaciones altas de C/N altas pueden ser mezcladas con el estiércol líquido de los establos, estierco de aves, cerdos, caballos harina de huesos, de pezuñas y cuernos, tortas de aceite y sangre seca, material vegetal verde ya que suministran nitrógeno, fosforo, potasio y elementos traza. García, (2004).

Nutrientes en el compostaje.

El proceso de compostaje depende de la acción de los microorganismos que requieren una fuente de carbono que les proporcione energía y material para nuevas células, junto a un suministro de nitrógeno para proteínas celulares. Hay un requerimiento menor de fosforo y de otros elementos. El nitrógeno es el nutriente más importante en general, si hay suficiente nitrógeno disponible en cantidades adecuadas. Es deseable que la relación carbono nitrógeno (C/N) este en rango de 25 a 35/1 en la mezcla inicial. Si es mucho más alta, el proceso requerirá un tiempo largo antes de que se elimine suficiente carbono por oxidación como dióxido de carbono; si es más bajo, entonces el nitrógeno, será eliminado como amoniaco. El fosforo es un nutriente menos importante en el compostaje que el nitrógeno pero se añade algunas veces a propósito. Hay alguna evidencia de que la perdida de nitrógeno como amoniaco de los montones

en compostaje con relaciones bajas C/N pueden ser parcialmente reducidas añadiendo material que contenga fosforo extra; esto puede no ser factible a causa del costo Restrepo, (1996).

Abono Orgánico Fermentado.

García, (2006). Los abonos orgánicos fermentados se obtienen mediante procesos de descomposición aeróbica y termofílica de residuos orgánicos a través de poblaciones de microorganismos, quimiorganotróficos, o sea, aquellos cuya

fuente de energía son los

compuestos orgánicos del carbono. Estos organismos son propios de los residuos en descomposición y se mantienen vivos bajo condiciones controladas. Los actinomicetos juegan un papel muy importante en la formación de humus, fundamentalmente, por su capacidad para atacar sustancias resistentes como celulosa, hemicelulosa, queratina, quitina y acido oxálico. Los actinomicetos se ven afectados, en un número, cuando baja el nivel de materia orgánica, el nivel de humedad, el pH y temperatura; siempre se encuentran en gran número durante los últimos estados de descomposición de la materia orgánica, porque son los responsables de la degradación de los tejidos más resistentes de las plantas y animales.

Ventajas de un abono orgánico fermentado.

Se distinguen las siguientes: - Carece de gases tóxicos y malos olores.

- Los materiales para su fabricación se consiguen con facilidad, y los que no se encuentren pueden ser remplazados por otros similares que cumplen igual función. - Produce abono a bajo costo, en corto plazo y sin traer al predio insumos extraños. - Desactivación de agentes patógenos, muchos de ellos perjudiciales para los cultivos, a causa de la temperatura que adquiere en los primeros días. - Hay un aporte de organismos propios o autóctonos, por usar el suelo de la misma finca. - Hay una relación C/N, entre 25/1 y 35/1, debido a que los materiales ricos en carbono se usan en igual cantidad que el estiércol. En el proceso de elaboración hay dos etapas bien definidas: La primera etapa es la fermentación de los componentes del abono cuando la temperatura puede alcanzar hasta 70-75° C por el incremento de la actividad microbiana. Posteriormente, la temperatura del abono empieza a bajar por agotamiento o disminución de la fuente energética. La segunda etapa es el momento cuando el abono pasa a un proceso de estabilización y solamente sobresalen los materiales que presentan mayor dificultad para degradarse acorto plazo para luego llegar a su estado ideal para su inmediata utilización.

Microorganismos del suelo

El suelo es un organismo vivo: en consorcio de células vivas en una matriz orgánicomineral. Rara vez se modifican los suelos para alterar el crecimiento microbiano. No obstante, cuando se manipulan sus características de modo que afecten el crecimiento de las plantas, lo que constituye la esencia de la agricultura, estas medidas afectan también a los microorganismos.

Estos, a su vez, influyen en el crecimiento de las plantas. De hecho, existen muchas y variadas interacciones entre el suelo, los microorganismos y las plantas, que influyen en gran medida sobre el crecimiento y el desarrollo de estas últimas. Los factores que influyen en la distribución microbiana del suelo pueden ser extrínsecos o intrínsecos. Los factores intrínsecos están relacionados con la estructura y la función de los microorganismos propiamente dichos. Los factores extrínsecos proceden del suelo y el ambiente. Coyne, (2000) El suelo constituye un sistema complejo que alberga una gran riqueza de microorganismos, los cuales establecen relaciones muy variadas y contribuyen a conformar las características propias del suelo, participan en los ciclos del carbono, nitrógeno, oxígeno, azufre, fósforo, hierro y otros metales; aportan a la fertilidad del suelo y a la degradación de compuestos xenobióticos (cuya estructura química en la naturaleza es poco frecuente o inexistente debido a que son compuestos sintetizados por el hombre). Además, el crecimiento de las plantas está condicionado por una amplia gama de microorganismos que viven en el suelo, alrededor de las raíces vegetales. Dentro del amplio grupo de microorganismos beneficiosos, tanto para cultivos agrícolas como forestales, se pueden diferenciar: • Los que solubilizan o incrementan la absorción de nutrientes, aumentando la fertilidad del suelo y estimulando el crecimiento vegetal. • Los que protegen a la planta o evitan el ataque de patógenos. • Bacterias de vida libre o simbiótica que fijan nitrógeno. • Hongos micorrícicos que se asocian con las raíces de plantas vasculares. Actualmente se manifiesta una tendencia a favor del ambiente en cuanto a la reducción del uso de fertilizantes químicos y plaguicidas en general, y una mayor sensibilización social

sobre el potencial riesgo de su empleo indiscriminado. Esto ha abierto nuevas perspectivas en el empleo de productos biológicos para el manejo integrado de la agricultura, sobre todo en la protección de cultivos (biocontrol). En tal sentido, diferentes empresas e institutos de investigación vienen trabajando en el estudio de los microbios del suelo (microbiota), y en la compleja interacción planta-microorganismo. La integración de técnicas de estudio de la microbiología tradicional, junto con metodologías moleculares, incluyendo los avances en las técnicas de genómica, contribuirá a un mejor conocimiento del funcionamiento de las comunidades microbianas del suelo con el consiguiente potencial de aplicación biotecnológica.

Biodiversidad microbiana y su efecto en la calidad del suelo.

La calidad del suelo es definida por su capacidad para funcionar en un marco de ecosistema natural o modificado, sostener la productividad vegetal y animal, mantener o mejorar la calidad de agua y aire, y contribuir a la salud humana y habitabilidad. La calidad del suelo está fuertemente influenciada por los procesos microbianos que en él ocurren, y éstos, relacionados con la diversidad; por tanto, es muy probable que el mantenimiento de la estructura de la comunidad microbiana tenga la capacidad de servir como indicador temprano y de gran sensibilidad de la degradación o empobrecimiento del suelo Abril, (2003). En los sistemas agrícolas la biodiversidad desempeña servicios ecológicos, más allá de la producción de alimento, fibra, combustibles e ingresos monetarios. Entre los ejemplos se incluyen el ciclado de nutrientes, control del microclima local, regulación de procesos hidrológicos locales, regulación de la abundancia de organismos indeseables y detoxificación de productos químicos nocivos. Estos procesos de renovación y servicios de los ecosistemas son en

gran parte microbiológicos, por lo tanto, su persistencia depende del mantenimiento de la biodiversidad microbiana nativa o exógena del suelo Altieri, (1994). El hecho de que en algunas situaciones sea el suelo, y en otras el tipo de plantas, el factor determinante de la diversidad microbiana del suelo, está relacionado con la complejidad de las interacciones microbianas en el mismo, incluyendo las interacciones microorganismos-suelo, y microorganismos plantas Garbeva et al., (2004). Numerosos estudios muestran que diferentes manejos agrícolas modifican la biodiversidad y alteran la estructura de las comunidades microbiológicas del suelo. García de Salamone et al., (2006). Por ello, es indispensable implementar prácticas de manejo, como siembra directa e inclusión de mayor cantidad de gramíneas en la rotación con plantas leguminosas, que garanticen un balance positivo de nutrientes y el uso eficiente de los recursos del sistema suelo-planta, disminuyendo la degradación de la materia orgánica Grandy et al., (2006). Así, la fijación biológica de nitrógeno En un gramo de suelo hay millones de bacterias cultivables, entre las cuales se encuentra una gran diversidad metabólica para transformar los elementos que forman parte de los nutrientes necesarios para todos los seres vivos. Su presencia no indica que todos los microorganismos participen activamente en la dinámica de esos elementos, ya que su contribución depende de su estado fisiológico, de su actividad enzimática y de la concentración y disponibilidad de los compuestos a utilizar. Se ha observado que diversas transformaciones microbianas como la oxidación aeróbica de metano y de amonio, así como la metanogénesis y la reducción de sulfatos, están generalmente comandadas por la actividad más que por el número de los microorganismos que intervienen específicamente en dichas transformaciones Roling, (2007). Esta actividad metabólica depende a su vez de las condiciones circundantes,

determinadas por las propiedades fisicoquímicas del suelo y por los otros organismos que comparten el hábitat.

Efecto de los microorganismos en el ciclado de nutrientes en el suelo

Muchos parámetros que se emplean para medir la calidad del suelo están directamente ligados a la actividad metabólica dependiente de los microorganismos, y esa actividad es la que permite el ciclado de nutrientes. Varias etapas del ciclado de nutrientes en el suelo son exclusivamente microbianas. Así, la degradación de la mayoría de los polímeros carbonados constituyentes de los tejidos vegetales, la producción y el consumo de metano, la fijación de nitrógeno o la oxidación de amonio a nitrito y posteriormente a nitrato, son procesos biológicos llevados a cabo sólo por microorganismos. La principal fuente de carbono lábil en el suelo son las plantas, cuyos constituyentes principalmente son polímeros como la celulosa, hemicelulosa, lignina y proteínas, y por una pequeña fracción (alrededor del 10% del peso seco) de compuestos solubles de menor peso molecular Horwath, (2007). Estos compuestos vegetales constituyen la principal fuente de energía y carbono para los microorganismos del suelo. Los hongos, los actinomicetos y muchas bacterias son capaces de producir enzimas extracelulares que hidrolizan dichos polímeros Paul y Clark, (1989). Así, dan lugar a compuestos más sencillos que pueden ser utilizados por ellos y por otros que no poseen capacidad celulolítica o proteolítica y expanden el uso de los compuestos carbonados a un grupo más amplio de organismos del suelo. Los productos

resultantes de la degradación aerobia de compuestos carbonados son la biomasa de los organismos que oxidan estos compuestos y el dióxido de carbono, producto de la oxidación completa del carbono. En condiciones anaerobias, además de biomasa microbiana, se producen compuestos reducidos del carbono, como alcoholes y ácidos y, en ausencia de sulfato o nitrato, también puede producirse gas metano. Mientras que la mayoría de los organismos del suelo dependen de las plantas para el suministro de carbono, el ingreso de nitrógeno en sistemas naturales depende fuertemente de los microorganismos. En particular, depende de algunas bacterias que tienen la capacidad de reducir el nitrógeno atmosférico, donde se encuentra como nitrógeno elemental de forma ilimitada, y de hacerlo disponible para los demás organismos del suelo y las plantas Atlas y Bartha, (1993). La fijación de nitrógeno es un proceso energéticamente costoso para las bacterias con esa capacidad, pero representa una gran ventaja competitiva para ellas, especialmente en suelos donde los compuestos oxidados o reducidos de nitrógeno son escasos.

Actividad de los microorganismos en la materia orgánica.

Burbano (1989), los microorganismos se clasifican según su nutrición en productores que son aquellas células que pueden utilizar las formas más simples de carbono procedente del medio ambiente, como el anhídrido carbónico. Posteriormente hay una cepa primaria de consumidores que se alimenta de los productores, seguida de otras cepas de consumidores. Por ultimo para cerrar el ciclo, están los desintegradores (bacterias y hongos) que adelantan la descomposición y putrefacción de los consumidores muertos y así devuelvan al suelo formas simples de carbono.

La materia orgánica presenta unas fases en su descomposición que dependen de la calidad de sus componentes, microorganismos presentes y condiciones ambientales. Según García (2004), inicialmente esta descomposición es muy rápida debido al incremento de la población microbiana, luego se hace más lenta al disminuir la disponibilidad de alimento para dicha población que desaparece, y solo quedan organismos especializados para degradar los materiales más resistentes como hemicelulosa, lignina, quitina, resina, grasas, ceras y otros. Estos microorganismos necesitan alimentarse para dos propósitos: el primero como fuente de energía y el otro para conformar la unidad celular. Inicialmente recurren las siguientes alternativas, luz solar, energía liberada cuando se oxidan ciertos compuestos inorgánicos como amoniaco, nitrito, ácido sulfhídrico, entre otros. Burbano, (1989)

Clasificándolos como autótrofos o heterótrofos.

Los autótrofos según de donde toman la fuente energética pueden ser foto autótrofos, si utilizan la energía radiante o quimio autótrofos si oxidan materiales inorgánicos para tomarla. Solo algunas bacterias que estarían presentes en los abonos son de la categoría de los quimio autótrofos.

Según Burbano (1989), a ellas corresponden las oxidadoras de compuestos

nitrogenados, (Nitrosomonas y Nitrobacter) Los heterótrofos para obtener su fuente de energía solo pueden oxidar compuestos orgánicos y según el mismo autor, estos dependen de las actividades metabólicas de los autótrofos que producen compuestos orgánicos a partir del CO2 De acuerdo con el consumo de oxigeno los microorganismos se han clasificado en cuatro grupos:

Aerobios. Solo crecen en presencia de oxígeno y dependen completamente de su

respiración como una fuente de energía -

Anaerobios. Se inhiben o mueren por la presencia de oxígeno. Dependen de la

fermentación o de la respiración anaeróbica como fuente de energía. -

Microaerofilos. Son aerobios obligados, pero se desarrollan mejor a bajas tensiones

de oxígeno. -

Anaerobios facultativos. Son activos con o sin oxígeno.

En el caso de los AOF se presentan poblaciones microbianas como aerobios, mesofilos, termófilos celulíticos, proteolíticos entre otros, condicionados por la temperatura, pH, humedad, C/N, oxigeno; además como el abono se le da forma de montón, no en todos los sitios se presentarían las mismas cantidades de oxígeno.

Microorganismos promotores del crecimiento vegetal.

Dentro de la aparición de nuevas tecnologías para optimizar la implantación de los cultivos se encuentra el uso de los productos biológicos; es decir incorporar al sistema productivo organismos seleccionados por sus funciones en diversos procesos biológicos. Dentro de este grupo se pueden citar a los Microorganismos Promotores del Crecimiento Vegetal (MPCV). Estos se definen como microorganismos habitantes de la rizósfera que estimulan significativamente el crecimiento de las plantas. Los mecanismos por los cuales los MPCV ejercen efectos positivos sobre las plantas son numerosos, entre ellos se pueden mencionar la fijación de N2 (ej. Azospirillum), la solubilización de fósforo P por la capacidad de producir ácidos orgánicos (oxálico, fumárico y cítrico) ej. Pseudomonas sp., o producción de

enzimas fosfatasas que facilitan la mineralización del P, celulasas para degradar celulosa proteasa para degradar proteína entre otros. Además, la promoción del crecimiento de las plantas puede asociarse a la producción de fitohormonas y a la protección contra hongos patógenos generada por la interacción microbiana Kloepper et al., (1989).

Microorganismos promotores más estudiados.

Azospirillum. Azospirillum es el género de MPCV más ampliamente estudiado, es reconocido por su capacidad de promover el crecimiento vegetal en plantas de interés agrícola, especialmente en cereales. Esta bacteria fue aislada de la rizósfera y de la superficie de las raíces de una amplia variedad de plantas cultivadas y silvestres del mundo. La amplia distribución geográfica entre hospederos indica la versatilidad para adaptarse a condiciones edáficas diversas Okon, (1994).

Pseudomonas.

En el caso de P. fluorescens se ha obtenido un producto inoculante y este fue evaluado en los últimos 6 años en forma intensiva en particular por la estación experimental Agropecuaria Rafaela. INTA Pergamino. Según datos presentados por Ferraris y Couretot (2006) como promedio de 4 sitios, la respuesta media a la inoculación con Pseudomonas en los ensayos conducidos por este grupo de trabajo fueron realizados en sitios con baja disponibilidad de P, lo que podría haber contribuido favorablemente a la expresión de dicha respuesta.

En cambio el uso de Pseudomonas en trigo no produjo efectos significativos sobre la emergencia del cultivo así como tampoco sobre los rendimientos en un ambiente de alta disponibilidad de P, donde el efecto de Pseudomonas, que contribuye a solubilizar y volver disponible este nutriente, no habría sido trascendente para el rendimiento del cultivo.

Otros géneros. La bibliografía internacional indica como microorganismos de alto potencial como promotores del crecimiento vegetal a los siguientes géneros: Azotobacter: En el Instituto INTA se están aislando cepas nativas y seleccionando entre estas las mejores para el desarrollo futuro de un inoculante para trigo y otras especies. Colonias de Azotobacter en medio LG. Rhizobium y Azorhizobium: Se están evaluando cepas presentes en la colección IMYZA y su interacción con trigo. Paenobacillus polymixa: Se han obtenido resultados positivos empleando una cepa de colección en condiciones experimentales de campo en el cultivo de trigo en Castelar. Penicillium bilai: Se han realizado numerosos experimentos con un producto comercial importado. La respuesta estaría asociada a condiciones de muy bajos niveles de P y su respuesta acompaña a la fertilización con este elemento. Inoculación combinada. En el mercado existen productos compuestos con mezclas con Pseudomonas y Azospirillum. La respuesta observada en trigo es dispar, más favorables en ambientes con

rendimientos altos y dependería de las proporciones de las bacterias que componen el inoculante al momento de uso.

Microorganismos que mejoran el crecimiento de las plantas y la calidad de los suelos

La agricultura tradicional ha buscado acrecentar la producción agrícola mediante el manejo del agua, los nutrientes y el control de malezas, insectos y organismos fitopatógenos. Prácticas más recientes, apuntan a utilizarlos insumos agrícolas en forma dirigida y controlada en el manejo integrado de plagas y enfermedades, la agricultura de precisión, entre otros. Así, se busca identificar los puntos más sensibles del manejo del cultivo para aumentar su rendimiento y disminuir la cantidad de agroquímicos utilizados. En este contexto, la Red Dimiagri, integrada por distintos grupos de investigadores de Argentina, Brasil, Colombia, España, Guatemala, México y Uruguay, nucleados en una acción coordinada con el financiamiento del Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el Desarrollo (Cyted), lleva a cabo en forma conjunta el proyecto “La diversidad de los microorganismos benéficos como alternativa para la promoción del crecimiento vegetal y mantenimiento de la calidad de los suelos agrícolas en países iberoamericanos”. Su objetivo general es mitigar el impacto ambiental negativo causado por el uso excesivo de insumos químicos en los cultivos agrícolas, mediante la utilización de microorganismos promotores del crecimiento vegetal, que incluyen tanto a bacterias como a hongos benéficos asociados de forma saprofítica o simbiótica con las raíces de las plantas. Para ello, las investigaciones se focalizan en la evaluación de la diversidad genética y bioquímica de los microorganismos rizosféricos, su caracterización en relación a la fijación biológica del nitrógeno atmosférico solubilización de

fosfatos, aporte de nutrientes, producción de hormonas vegetales y de sustancias capaces de captar hierro (sideróforos). También se incluye la selección de los microorganismos más eficientes en experimentos de inoculación en condiciones ambientales controladas de laboratorio, invernadero y de campo, al igual que el estudio de los costos de producción con la aplicación de microorganismos vs. Fertilizantes químicos en cultivos de interés agrícola. Con esto se pretende llegar a transferir esta tecnología al sector productivo. Así, se espera contribuir a mejorar la calidad ambiental y producción sustentable de alimentos y biocombustibles, mediante un enfoque biológico e integrado basado en la importancia de la diversidad microbiológica y su potencial de utilización biotecnológica.

Importancia de los microorganismos en la promoción del crecimiento vegetal

Entre los factores considerados esenciales para el desarrollo de las plantas, después del agua, el nitrógeno es el principal elemento limitante de la productividad vegetal. El aporte de este nutriente a los suelos puede ser por medio de la descomposición de la materia orgánica, descargas eléctricas, utilización de fertilizantes y por FBN (fijación biológica de Nitrógeno). Dentro de estas posibilidades, la utilización de fertilizantes sintéticos es la práctica más empleada en la reposición de nitrógeno a los suelos cultivados, a pesar de ser costosos y por lo tanto, encarecer la producción agrícola. Sumado a esto, el hecho que parte de los fertilizantes aplicados se pierdan por procesos de lixiviación o se tornen insolubles por cationes de intercambio, hace que el proceso tradicional de cultivo sea poco eficiente Pardo et al., (2009).

Un aspecto recientemente revisado de la importancia de las Bacterias Promotoras de Crecimiento Vegetal BPCV es su capacidad para ejercer el control biológico de las enfermedades de las plantas Compant et al., (2005). La intensidad de la asociación plantabacteria revela la capacidad de esos microorganismos de adaptarse selectivamente al nicho ecológico específico determinado por la planta y su entorno. Esta capacidad determina que las BPCV puedan ocupar y algunas veces desplazar por competencia a otros organismos patógenos o generar una respuesta de inmunidad o resistencia que aumente las defensas de la planta hacia la invasión de patógenos. En el caso de las BPCV, se han realizado estudios no sólo en relación con el impacto que tiene la presencia de éstas sobre la especie vegetal, sino también con respecto a los mecanismos que estos organismos emplean para promover el crecimiento e interactuar con la planta Sgroy et al., (2009). Así, se han pautado ciertos criterios sobre la caracterización de este grupo de microorganismos para definir tanto su estrategia de promoción del desarrollo, como para preseleccionar aquellos con mayor potencial para ser empleados en sistemas agropecuarios sostenibles. Algunos de los criterios que hoy permiten seleccionar una bacteria con potencial como BPCV son: fijación biológica de nitrógeno atmosférico, solubilización de fósforo inorgánico, mineralización de fósforo orgánico. Sgroy et al., (2009)

5.3. MARCO SOCIAL

El estudio de los residuos sólidos agroindustriales (plumas de gallina y desechos sólidos de agua residual) permitió conocer la acción de los microorganismos facilitadores de la nutrición con el fin de garantizar la calidad de los abonos orgánicos producidos a partir de estos residuos

para de esta manera suplir las necesidades del suelo ofreciendo una alternativa viable para tratar a este tipo de residuos ayudando a la disminución de la contaminación ambiental que se presenta en la región de Ventaquemada. La comunidad se ve beneficiada debido al correcto manejo que reciben los residuos contaminantes de esta manera evitar malos olores y focos de insectos vectores causantes de enfermedad, por otro lado, el ambiente y los animales también se benefician ya que esos residuos pueden llegar a ocasionar contaminación si no se manejan correctamente, es por esta razón que se hace indispensable aprovechar los nutrientes que pueden ofrecer estos materiales, (nutrientes primarios o macronutrientes).

5.4. MARCO LEGAL

Norma técnica colombiana 5167 segunda actualización Esta norma tiene por objeto establecer los requisitos que deben cumplir y los ensayos a los cuales deben ser sometidos los productos orgánicos usados como abonos o fertilizantes y como enmiendas de suelo. Guía para la fabricación de abonos orgánicos fermentados líquidos y sólidos de uso directo. En este se establecen los pasos y materiales a tener en cuenta para la fabricación de abonos orgánicos líquidos y sólidos. Resolución número 187 de 2006 emitida por el ICA Esta norma adopta el reglamento para la producción primaria, procesamiento, empacado, etiquetado, almacenamiento, certificación, importación, comercialización y se establece el Sistema de Control de Productos Agropecuarios Ecológicos.

Compendio INCONTEC â&#x20AC;&#x201C; ICA sobre fertilizantes y acondicionadores de suelos en Colombia 2003 Esta norma establece los requisitos que debe cumplir en etiquetado de los envases y embalajes destinados para fertilizantes y acondicionadores de suelos.

6. HIPÓTESIS Hipótesis de Investigación Ho Las poblaciones de microorganismos promotores de crecimiento vegetal no aumentan respecto a las presentes en el abono testigo. Hipótesis Nula Ha Las poblaciones de microorganismos promotores de crecimiento vegetal aumentan respecto a las presentes en el abono testigo.

7. MATERIALES Y MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN

7.1.PROCESO Y PROCEDIMIENTOS APLICADOS

Materiales de campo. Materias primas: Desechos sólidos de agua residual, Plumas de gallina, Estiércol, Gallinaza, Bovinaza, Aserrín, Fosforo, Roca fosfórica, Melaza, Sulfato de magnesio. Herramientas y maquinaria: Gafas, Volqueta, Carretilla, Pala, Azadón, Overol, Botas, Guantes, Bolsas de cierre hermético, Cinta, Marcador Indeleble.

Métodos de campo. Elaboración de compostaje A continuación se muestra un digrama donde se representa de manera sencilla el proceso de compostaje dividido en tres fases: Plumas de gallina vereda Parroquia vieja - Ventaquemada F

RECOLECCIÓN DE LA FUENTE

Desechos solidos de agua residual

vereda Puente de Boyacá -

E RECEPCIÓN EN PLANTA

Finca Bella Vista vereda Supata Ventaquemada

SELECCIÓN

Remoción de contaminantes

F A

TRITURACIÓN

Plumas de gallina

S E

MEZCLA DE MATERIAL Y FORMACION

Plumas de gallina, desechos

DE PILAS

solidos de agua residual, gallinaza, bovinaza, agua y

F PROCESO DE DESCOMPOSICIÓN

Volteo cada 15 días

A S

MADURACIÓN

E PRODUCTO TERMINADO - COMPOST 3

Contenido de metales pesados

Fuente: Sánchez , (2014). Toma de muestras de materia prima y producto terminado. El muestreo constituye la etapa inicial y fundamental para la adecuada interpretación de los resultados obtenidos en el laboratorio. En este método se toman unas 15 o 20 submuestras a lo interno y externo de cada pila, luego se mezclan en el balde las submuestras hasta obtener una muestra compuesta homogénea, se empaque aproximadamente 1 kg en bolsas plásticas o de papel encerado que no hayan sido usadas antes, se procede a identificar la muestra en forma concisa y exacta; precise el número de la muestra, la fecha, el rótulo de identificación no debe estar en contacto directo con el suelo a analizar IGAC, (2014). Materiales de laboratorio. Compost de plumas de gallina y desechos sólidos de agua residual, HCl, NO3, Filtro, Espectrómetro de emisión inducida por plasma, material de referencia NIST 2704,Balanza, Laminas, Coloración de Gram. Métodos de laboratorio. Análisis biológico Pseudomonas: medio de cultivo King B y recuento en placa Bacillus: medio de Agar Nutritivo

7.2.METODOLOGÍA PARA CUANTIFICACIÓN DE PSEUDOMONAS Y BACILLUS

Evaluación de Pseudomonas. El género Pseudomonas tienen requerimientos nutritivos muy sencillos y crecen quimiorganotroficamente a pH neutro y a temperaturas en la zona de la mesofilia. Usan una gran variedad de compuestos orgánicos que usan como fuente de carbono y energía. Algunas especies usan más de cien compuestos diferentes y solo unas pocas especies usan menos de veinte. Son bacilos rectos o ligeramente curvos, tamaño de 0.5 -1.0 uµ por1.5 -4.0µ. Gram negativos. Sin esporas, con un único flagelo polar, metabolismo respiratorio, nunca fermentativo. Materiales Frascos y tubos para las diluciones de la muestra Pipetas de 1 ml Incubadora a 28 ºC Agar King B Muestras de suelo Procedimiento  Realizar las diluciones y sembrar por duplicado 0.1 ml de las diluciones 10-3 y 10-4  Incubar de 28 ºC por 48 horas Lectura Las colonias se observan bajo luz ultravioleta de baja frecuencia. Método de recuento en placa. Materiales Frascos de 90 ml de solución salina al 0.85% Tubos de ensayo con 9 ml de solución salina al 0.85%

Cajas de Petri con medio de cultivo agar Plate Count Merck (composición del medio PCA:(g/l): peptona de caseína 5.0, extracto de levadura 2.5, D-glucosa 1.0, agar-agar 14.0, agua destilada 1000 ml, pH 7.0+0.1) Asas de Drigalsky o rastrillos estériles Pipetas estériles de 1.5 y 10 ml Recortes cuadrados de papel para pesar los medios de cultivo Gradillas Balanzas Espátulas Pipeteadoras Mecheros Muestras para ingeniería ambiental y agrícola: suelo (agrícola, de cantera, paramo), compost, agua (potable, de riego agrícola, residuales urbanas e industriales), lixiviados Preparación de diluciones 1. Marque los tubos y las placas Petri 2. Pese 10 gr de la muestra solida o mida 10 ml de la muestra liquida. 3. Transfiera a un frasco con 90 ml de solución salina, y homogenizar (el tiempo de homogenizar dependerá del tipo de muestra a analizar). Este paso da lugar a la dilución 10-1 4. Pipetee 1 ml de la primera dilución (10-1) y deposite en un tubo que contiene 9 ml de la solución diluyente (este paso da lugar a la dilución 10-2 5. Agite la dilución anterior (10-2), tome 1 ml y deposítela en un tubo que contiene 9 ml de la solución diluyente (este paso da lugar a la dilución 10-3) 6. Agite la dilución anterior (10-3), tome 1 ml y deposítela en un tubo que contiene 9 ml de la solución diluyente (este paso da lugar a la dilución 10-4).

Siembra 1. Se colocó 0.1 ml de cada dilución (empezando con la dilución más alta, en este caso dilución 10-4) en placas de Petri que contienen 15 ml del medio solidificado (utilizar dos a tres placas de Petri por dilución). 2. Para que la muestra quede lo más extendida posible y uniforme en la superficie del medio, para ello se hace girar la placa de manera rotatoria a la vez que se extiende la muestra con el rastrillo. 3. Incube las placas de Petri (la temperatura dependerá del tipo de muestra) por 48-72 horas Sacar de la incubación y hacer el recuento de colonias. El recuento se realizara en las placas que tengan entre mayor a 30 y menor a 300 colonias Calculo del número de unidades formadoras de colonias en la muestra procesada (U.F.C) U.F.C= Numero de colonias en placa de Petri Ml o g dilución que fue usada en la siembra Agar nutritivo. Es un medio de cultivo usado normalmente como rutina para todo tipo de bacteria. Es muy útil porque permanece sólido incluso a relativas altas temperaturas. Además, el crecimiento bacteriano en este agar lo hace en la superficie, por lo que se distinguen mejor las colonias pequeñas. Lorch et al., (1995). En un caldo de nutrientes, la bacteria crece en el líquido, y aparece con una sustancia espesa, con colonias difícilmente observables. El agar nutritivo contiene normalmente (p/v):1 0.5% de peptona; 0.3% de extracto de carne / extracto de levadura 1.5% de agar

0.5% de cloruro de sodio; Agua destilada; pH casi neutro (6.8) a 25ºC Definición y operacionalización de las variables y los indicadores Variables dependientes: MPCV (Pseudomonas sp y Bacillus sp) Variables independientes: Plumas (P), Desechos sólidos de agua residual (L) y Abono Nutrimyc (A). Variables no controladas: Condiciones climáticas Variables controladas: Humedad del sustrato, humedad ambiente, temperatura, numero de volteos y volumen de cada pila. Para determinar la calidad del abono debido a la presencia de microorganismos promotores de crecimiento vegetal se realiza un comparativo entre los diferentes tratamientos y para la calidad por presencia de patógenos se comparan los datos obtenidos por Aldana (no publicados) en este mismo proyecto con la norma 5167 ICONTEC. Para establecer la relación costo beneficio se calcula el precio de cada uno de los insumos empleados, y el rendimiento del abono en peso final. Se trabajaran 5 tratamientos con 3 repeticiones para un total de 15 unidades experimentales (Cada pila va hacer una unidad experimental).

Tabla 1 Cuadro de tratamientos. TRATAMIENTOS PLUMAS

DESECHOS SOLIDOS DE AGUA

ABONO

RESIDUAL

NUTRIMYC

(L)

(A)

(P)

100 %

50%

50 %

25 %

50 %

Tratamiento - procesamiento de la información Análisis estadístico. A los datos obtenidos se le realizo. Análisis estadísticos para cada variable con la prueba de supuestos de la siguiente manera:  Normalidad  Homogeneidad de varianza Como se cumplió con los supuestos se realizó análisis de ANOVA y prueba de correlaciones. Prueba de comparación de promedios de Tukey al 0.05 de error con software R. versión 3.1.1

Marco Geográfico y Climático Ventaquemada es un municipio ubicado en la provincia de centro en el departamento de Boyacá. Está situado sobre la troncal central del norte a unos 29 Km de la ciudad de Tunja, capital del departamento y del puente en donde tuvo lugar la batalla de Boyacá. El municipio limita al norte con Tunja y Samacá, al sur con Turmequé y Villapinzón, al oriente con Boyacá, Jenesano y Nuevo Colon y al occidente con Guachetá, Lenguazaque y Villapinzón. Características físicas. Ventaquemada presenta una topografía de relieve ondulado, quebrado (80%) y plano (20%). Esta característica se presenta puesto que la cordillera oriental atraviesa el municipio de sur a norte. Tiene una altura sobre el nivel del mar: 2630 m, precipitación anual: 1600 mm de agua, temperatura promedio: 14ºc, pendiente: 25 y el 30%, humedad relativa: 70 a 90%, coberturas vegetales: bosques,

arbustales, pastizales y cultivos, paisaje y zona de vida: bosque seco

premontano, bosque húmedo montano bajo y bosque muy húmedo montano. Sistema hidrográfico Cuenca principal: Rio Ventaquemada Cuenca secundaria: Quebrada la Chorrera Características socioeconómicas. Datos poblacionales: 14.500 habitantes Asentamientos humanos: 97 familias

9. DISEÑO METODOLÓGICO

Tipo de estudio. El tipo de estudio que se realizo fue cuantitativo, ya que el objetivo principal fue cuantificar microorganismos promotores de crecimiento vegetal en el compost de plumas de gallina y desechos sólidos de agua residual del municipio de Ventaquemada Boyacá. Diseño Experimental Diseño completamente al azar con 5 tratamientos y 3 repeticiones para un total de 15 unidades experimentales donde las variables independientes son: Plumas (P), Lodos (L) y Abono (A). T1

Figura 1. Plano de campo

Universo, poblaci贸n, muestra y unidades experimentales. Universo: Desechos contaminantes. Poblaci贸n: Desechos s贸lidos de agua residual provenientes del lavado de zanahoria y plumas de gallina provenientes del sacrificio de ponedoras del municipio de Ventaquemada. Muestra: Para el presente estudio se tomara como muestra 15 pilas de compostaje cada una con un peso inicial de 600 kg

10. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS

Poblaciones de microorganismos promotores de crecimiento vegetal Pseudomonas sp y Bacillus sp encontrada en el abono, al final del proceso.

Bacillus subtilis.

El análisis estadístico de los resultados de las poblaciones de microorganismos promotores de crecimiento vegetal mostró que no existe diferencia significativa entre tratamientos como lo muestra la gráfica1. Sin embargo se aprecia que el tratamiento que reporto mayor cantidad de U.F.C./g fue el T4 con 119, seguido del T5 con 107, valores que están algo distantes de los demás tratamientos que reportan T2 con 81.3, T3 con 65.3 y T1 con 61.6 U.F.C. /g El tratamiento con reporte más alto corresponde a la mezcla de los tres materiales, lo que puede ser el resultado del aporte de cada material, teniendo en cuenta que Bacillus es habitante del suelo pero es cosmopolita y puede estar presente en diferentes hábitat, resiste condiciones extremas como endospora, en un periodo de latencia o criptobiosis (descenso del metabolismo). Estas endosporas pueden propagarse por el aire y llegar a distintos sitios que las hacen obicuas en el ambiente. Pedraza et al., 2010. Lo anteriormente expuesto explicaría la presencia de este microorganismo teniendo en cuenta que es capaz de interactuar con diferentes moléculas orgánicas como ácidos nucleicos fosfolípidos entre otros que se mineralizan por la acción de las enzimas y ácidos orgánicos que secretan estos organismos. Tejera- Hernández et al., (2011).

La especie de Bacillus identificada fue B. subtilis este resiste temperaturas altas, cambios osmóticos fuertes y concentraciones bajas de humedad. Este género comprende una amplia diversidad de tipos fisiológicos, donde se destacan características como la degradación de la mayoría de los sustratos derivados de plantas y animales, incluyendo celulosa, almidón, pectina, proteínas, agar, hidrocarburos y otros; además su capacidad para la producción de antibióticos, la nitrificación, la des nitrificación, la fijación de nitrógeno, la litotrofía facultativa, la acidofilia, la alcalofilia, la psicrofilia, la termofilia y el parasitismo, ejemplifican su capacidad de sobrevivir en diversos ambientes. Tejera - Hernández et al., (2011), como los de las materias primas usadas en esta investigación: plumas de gallina, desechos de residuos sólidos, estiércol de bovinos, equinos y gallinas, cuya composición y características químicas son diferentes. De otra parte, las cepas de Bacillus subtilis QST 713 tiene actividad fúngica natural y es empleado como agente de control biológico García de Salome, (2010). Bacillus subtillis además produce diferentes enzimas hidrolíticas como quitinasas, celulasas, amilasas, proteasas y glucanasas que intervienen sobre este tipo de materiales en el suelo o compostajes. Tejera-Hernández et al., (2011); además las enzimas producidas por estos organismos son usadas industrialmente como aditivos en detergentes de lavandería.

140

BACILLUS (U.F.C./g)

120 100 80 60 40 20 0 T1

TRATAMIENTOS

Grafica 1. Comportamiento de los bacillus en U.F.C/g en el proceso

Pseudomonas. Para esta variable no se realizó análisis estadístico porque de acuerdo a los análisis de laboratorio en todos los tratamientos y para las diluciones 10-4 y 10-5 el número de colonias reportado fue mayor de 300 colonias, Como se ve en el anexo F, G, H, I y J, por lo que no se pudo hacer un recuento de colonias; se debe tener en cuenta que las Pseudomonas al igual que Bacillus son muy diversas y su presencia depende de factores abióticos como pH, niveles de oxígeno, % de humedad y sustrato; por esa razón es posible encontrar diversas especies en un abono orgánico como el del presente estudio. De otra parte, dentro del grupo de las Pseudomonas se encuentran solubilizadores de fosforo, fijadoras de nitrógeno de vida libre, degradadores de proteína, entre otros cuya presencia se debe a la diversidad de moléculas que presenta las materias primas con que se preparó el abono. Al igual que este estudio el trabajo realizado por Escobar et al., (2012) compostando una mezcla de pulpa de café, banano, gallinaza

y bovinaza encontraron un consorcio de microorganismos donde el más representativo fueron las Pseudomonas aeuroginosa, Pseudomonas patucimobilis, Pseudomonas putis y Pseudomonas vesicularis. De la misma manera en un estudio realizado por Adegunloye et al., (2007), sobre el análisis microbiano de compostaje, utilizando estiércol de vaca como inoculo, reportaron, que las poblaciones bacterianas más frecuentes, son: Micrococcus lúteos, Bacillus pumilus, Bacillus macerans, Bacillus spaericus, Bacillus laterosporus, Pseudomona aeruginosa, Enterobacter aerogenes y Proteus mirabilis, que seguramente pueden estar presentes en el producto final del presente ensayo, dado el uso de diversos materiales. La presencia de Pseudomonas en los diferentes tratamientos resulta ser un dato muy importante teniendo en cuenta que estos organismos han sido utilizadas con diversos fines agronómicos como: biocontroladores, solubilizadores de nutrientes, fijadores de nitrógeno, productoras de siderosforos, para quelatar hierro. La capacidad de ser agentes de biocontrol Haas & Défago, (2005), se produce a través de la secreción de antibióticos (i.e. pirrolnitrina, pioluteorina), la inducción de resistencia sistémica en la planta y el agotamiento de elementos esenciales para el crecimiento de hongos y bacterias patogénicas, producida por la liberación al medio de pigmentos fluorescentes que actúan como agentes quelantes, cuando estos elementos se tornan escasos en la rizósfera. Ferraris et al., (2008). El grupo al que pertenece Pseudomonas Fluorescens, representa una importante alternativa en el control biológico de diversos hongos. Además, se pueden encontrar bacterias cuya actividad fisiológica de fijar nitrógeno atmosférico en forma libre, también contribuyen en la generación de procesos que causan antibiosis a hongos como Phytophthora infestans. (Mont) De Barry Ferrera- Cerrato et al., (1999)

Relación entre pH y temperatura con la presencia de Pseudomonas y Bacillus. La presencia de microorganismos en un abono orgánico depende de las condiciones abióticas como % de humedad, % de O2, relación C/N, temperatura y pH.

Comportamiento de la temperatura.

La Tº no superó los 50 ºC en todos los tratamientos como lo indica la gráfica 2; al respecto Moreno & Moral (2007) sugieren como temperatura óptima para un compostaje entre 45 a 59ºC, debido a que Tº menores de 20 ºC frenan el crecimiento microbiano y por tanto la descomposición de materiales; cuando esta es superior a 59 ºC se inhibe el desarrollo de gran número de microorganismos, como ocurrió en el presente ensayo donde las UFC/g de Pseudomonas y Bacillus fueron altas (grafica 1). Sin embargo para otros investigadores como Kiel, (1999) comenta que la temperatura por encima de 55 ºC durante al menos dos semanas o por encima de 70 ºC durante una hora, logra una eficiencia remoción de patógenos. En el presente estudio ninguno de los tratamientos logró esta temperatura, lo que seguramente ocurrió debido al tamaño de la pila, que fueron de 600Kg y que según Navarro, (2003), para que las pilas de compost alcancen condiciones termofílicas deben ser mayores de 1 m3, independiente de la temperatura ambiente Laos, (2000). No obstante que las pilas no alcanzaron temperaturas altas, ninguno de los tratamientos reporto patógenos de acuerdo con los resultados de Aldana (2015), sin embargo en el producto final se reportan microorganismos promotores de crecimiento vegetal como se analiza en el presente trabajo.

TEMPERATURA

50 40 T1 30

T2 T3

T4 T5

10 0 1

SEMANAS

Grafica 2. Comportamiento de la temperatura en el proceso

Comportamiento del pH. Las lecturas de pH se hicieron tres veces durante el proceso, en la primera lectura, mientas que en el segundo mes se muestra entre T1 con respecto a T2 y T4 grafica 3 Para el caso de pH los tratamientos muestran valores iniciales de 8.2 para T1 que corresponden a muy alcalino y valores entre 7,4 y 7, 8 para los demás que corresponden alcalino Castro, (1998); El T1 continua con la tendencia de pH muy alcalino pero al final del ensayo cuando el compost se estabiliza su pH es de 7,5 es decir alcalino, siendo el valor más alto, mientras que para T2 que es el valor más bajo 6,8 que corresponde a casi neutro lo cual puede obedecer a que el pH del lodo es 6,0 y el de Abono Nutrimyc de 7,0 y la reacción de los materiales en la mezcla termine con este pH. Los tratamientos T3 y T5 tienen valores que corresponden a pH neutro o casi neutro gráfica 3, estos valores son similares a los reportados Torres et al., (2005) quienes evaluaron el proceso de compostaje aerobio con volteo manual, de los lodos generados en la planta de tratamiento de aguas residuales cuyos resultados de pH se mantuvieron en un rango de 6,7 y 8.0 como ocurrió en el presente estudio corroborando lo que afirma Moreno & Moral, (2007) que esta variable debe oscilar entre 6.5 y 8,0 unidades. En la semana 12 el pH desciende en todos los tratamientos menos en el T1R1, T4R2 y T4R3 como se observa en la figura 3, sin embargo en general todos tienen un comportamiento entre neutro y ligeramente alcalino cumpliendo con lo exigido por la norma 5167 del ICONTEC, lo que seguramente se debe a que este tratamiento es la mezcla de los cuatro materiales que estabilizarían su pH antes que los demás. Según la FAO (2013) el pH de un compostaje depende de los materiales de origen y varía en cada fase del proceso, siendo así que en las primeras etapas del proceso se forman de ácidos orgánicos generando pH ácido, pero en la fase termofílica, debido a la conversión del

amonio en amoniaco, el pH sube y se alcaliniza el medio, pero luego se estabiliza con valores cercanos al neutro, de igual manera lo reafirma Bueno, Díaz & Cabrera, (2008) en donde dice que en la primera fase del compostaje el pH disminuye debido a la acción de los microorganismos produciendo liberación de ácidos orgánicos; en la segunda fase ocurre una progresiva alcalinización del medio debido a la perdida de los ácidos orgánicos y la generación de amoniaco procedente de la descomposición de las proteínas y finalmente en una tercera fase el pH tiende a neutralizarse debido a la formación de compuestos húmicos. 10 9

8 7 6 5 4 2

Semanas T1

Grafica 3. Comportamiento del pH

Valor agregado del abono por las poblaciones encontradas. Un abono orgánico debe cumplir con la norma 5167 del ICONTEC y la resolución 187 del Instituto Colombiano Agropecuario ICA respecto de composición química, presencia de metales pesados y patógenos. Esta normatividad no contempla microorganismos benéficos. .

En general los abonos orgánicos no son fuente de minerales para la planta, es decir no se pueden satisfacer los requerimientos nutricionales de un cultivo con la sola aplicación de un abono orgánico García et al., (2008) El abono orgánico modifica las condiciones físicas como color del suelo al provocar oscurecimiento por la oxidación de la materia orgánica, cambia la estructura por la formación de compuestos órgano minerales que se convierten en agregados, lo que incide directamente en la disminución del valor de la densidad aparente y aumento de la porosidad; de otra parte el abono aumente la retención de humedad por la hidratación de moléculas orgánicas, cambios provocados por la actividad de microorganismos al descomponer la materia orgánica en el proceso de mineralización de la misma. Los microorganismos responsables de esta actividad pueden ser celuloliticos, proteolíticos, aminoliticos, Pseudomonas y Bacillus que intervienen en cada material mediante la actividad enzimática respectiva. Igualmente ocurren cambios en la condición química del suelo por la misma actividad microbiana que además está ligada a interacciones entre ellos mismos para lograr la degradación de moléculas grandes como proteínas, celulosa, pectinas que se descomponen en aminoácidos, azucares y estos a su vez en amina o metano, que se reduce a amonio y nitrato o gas carbónico, dependiendo de la molécula que provengan; de otra parte, en los pasos intermedios se generan cargas negativas que aumentan la CIC, se producen ácidos orgánicos que puedan obrar como quelatantes o solubilizar fosforo. Actividades que favorecen la nutrición de la planta, por suministros de elementos o estímulos hormonales, de los cuales son responsables los microorganismos promotores de crecimiento vegetal Pseudomonas y Bacillus.

El abono orgรกnico con carga microbiana como la del presente ensayo reactiva en el suelo teniendo en cuenta que los organismos tienen que competir por O2, espacio, humedad y alimento. En general en todos los tratamientos la carga de microorganismos promotores de crecimiento vegetal fue alta como se observa en la grรกfica 1 por lo que se considera que la inclusiรณn de residuos sรณlidos y plumas, mejora las condiciones del abono por lo que este serรก el valor agregado del mismo.

11. CONCLUSIONES

El presente estudio permite concluir que: Los materiales utilizados contienen diversidad de moléculas orgánicas lo que permite la presencia de un consorcio de microorganismos representado en Pseudomonas y Bacillus, que actúan como solubilizadores de fosforo, fijadores de nitrógeno y proteolíticos entre otros, de acuerdo con la literatura consultada. La especie de Bacillus identificad fue B. subtilis, este microorganismo de acuerdo con la literatura, es habitante y degrada la mayoría de los sustratos utilizados en este ensayo como: plumas de gallina, residuos sólidos de agua residual, estiércol de bovinos, equinos y gallinas.

La temperatura y el pH fueron ideales para la presencia de Pseudomonas y Bacillus subtillis, dadas las altas poblaciones encontradas en todos los tratamientos.

Teniendo en cuenta que el abono orgánico no es una fuente de nutrientes importante para la planta, el valor agregado está en la importante población de Pseudomonas y Bacillus subtillis que contiene por que favorecen la nutrición vegetal indirectamente y condiciones físicas del suelo.

12. RECOMENDACIONES

Se recomienda que en un trabajo posterior se identifiquen las especies de Pseudomonas que se encuentren en el producto final.

Se recomienda hacer un análisis físico químico para conocer las características del producto en estas variables.

Se recomienda hacer un ensayo en un cultivo semestral para mirar la eficiencia del abono.

Se recomienda medir las mismas poblaciones de microoorganismos prevalencia en el suelo.

para mirar su

13. IMPACTO

Al conocer las poblaciones de unidades formadoras de colonia U.F.C/g de microorganismos promotores de crecimiento vegetal en el compost realizado a partir de la mezcla de plumas de gallina y desechos s贸lidos, estas fueron muy altas; garantizando as铆 un producto con condiciones microbiol贸gicas estables. De esta manera se propone una alternativa de manejo para desechos s贸lidos contaminantes provenientes de procesos agroindustriales en el municipio de Ventaquemada

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SGROY V, CASSÁN F, MASCIARELLI O, Del Papa MF, Lagares A, Luna V. 2009. Isolation and characterization of endophytic plant growth-promotin (PGPB) or stress homeostasisregulating (PSHB) bacteria associated to the halophyte Prosopis strombulifera. ApplIed Microbiology and Biotechnology 85:371-381. SILVA, J., LOPEZ, P. & VALENCIA, P. Recuperación de nutrientes en fase sólida a través del compostaje.Universidad del valle. Escuela de ingeniería de los recursos naturales y del ambiente.

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ANEXOS Anexo A. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 1 FECHA

MUESTRA

DILUCION

DESCRIPCION DE LA COLONIA

NUMERO DE COLONIAS

U.F.C/g

24-04-215

TIRI

10 -4

COLOR Beige

62,2

6,2 *105

100

10*106

104

10 ,4 * 105

3,4 * 106

6,2 * 105

5,1 * 106

ELEVACION Convexa BORDE Continuo 24-04-2015

TIRI

10-5

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-2015

TIR2

10 -4

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-2015

TIR2

10-5

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-2015

TIR3

10 -4

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-2015

TIR3

10-5

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

Anexo B: Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 2 FECHA

MUESTRA

DILUCION

DESCRIPCION DE LA COLONIA

NUMERO

U.F.C

DE COLONIAS

24-04-215

T2T1

10 -4

COLOR Beige

*105

4,3 *106

6,6 * 105

7,5 * 106

145

14,5* 105

126

12,6 * 106

ELEVACION Convexa BORDE Continuo 24-04-2015

T2T1

10-5

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-2015

T2R2

10 -4

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-2015

T2R2

10-5

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-2015

T2R3

10 -4

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-2015

T2R3

10-5

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

Anexo C. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 3

FECHA

24-04-

MUESTRA

T3T1

DILUCION

-4

215

DESCRIPCION

NUMERO

DE LA

COLONIA

COLONIAS

COLOR Beige

U.F.C

4,6 *105

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-

T3T1

-5

2015

COLOR Beige

8,1 *106

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-04-

T3R2

-4

2015

COLOR Beige

291

ELEVACION

176

* 105

Convexa BORDE Continuo 24-04-

T3R2

-5

2015

COLOR Beige

ELEVACION

* 106

Convexa BORDE Continuo 24-04-

T3R3

-4

2015

COLOR Beige

4* 105

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

24-042015

T3R3

-5

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

4,6 * 106

Anexo D. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 4

FECHA

11-05-

MUESTRA

T4T1

DILUCION

10 -4

2015

DESCRIPCION

NUMERO

DE LA

COLONIA

COLONIAS

COLOR Beige

136

U.F.C

13,6 *105

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-05-

T4T1

10-5

2015

COLOR Beige

185

18,5 *106

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-05-

T4R2

10 -4

2015

COLOR Beige

>300

* 105

138

13,8 *

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-05-

T4R2

10-5

2015

COLOR Beige

106

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-05-

T4R3

10 -4

2015

COLOR Beige

6* 105

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-052015

T4R3

-5

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

3,4 * 106

Anexo E. Recuento en placa de colonias del genero Bacillus (U.F.C/ g) muestra 5

FECHA

11-05-

MUESTRA

T5R1

DILUCION

10 -4

2015

DESCRIPCION

NUMERO

DE LA

COLONIA

COLONIAS

COLOR Beige

U.F.C

3,9 *105

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-05-

T5R1

10-5

2015

4 *106

COLOR Beige

>300

* 105

ELEVACION

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-05-

T5R2

10 -4

2015

Convexa BORDE Continuo

11-05-

T5R2

10-5

2015

COLOR Beige

105

10,5 * 106

ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-05-

T5R3

-4

2015

>300

* 105

COLOR Beige

>300

* 106

ELEVACION

COLOR Beige ELEVACION Convexa BORDE Continuo

11-052015

T5R3

-5

Convexa BORDE Continuo

Anexo F. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 1

FECHA

MUESTRA

DILUCION

NUMERO DE COLONIAS

RESULTADO

24-04-215

TIRI

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

TIRI

10-5

>300

Presencia

24-04-2015

TIR2

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

TIR2

10-5

>300

Presencia

24-04-2015

TIR3

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

TIR3

10-5

>300

Presencia

Anexo G. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 2

FECHA

MUESTRA

DILUCION

NUMERO DE COLONIAS

RESULTADO

24-04-215

T2RI

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

T2RI

10-5

>300

Presencia

24-04-2015

T2R2

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

T2R2

10-5

>300

Presencia

24-04-2015

T2R3

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

T2R3

10-5

>300

Presencia

Anexo H. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 3 FECHA

MUESTRA

DILUCION

NUMERO DE COLONIAS

RESULTADO

24-04-215

T3RI

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

T3RI

10-5

>300

Presencia

24-04-2015

T3R2

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

T3R2

10-5

>300

Presencia

24-04-2015

T3R3

10 -4

>300

Presencia

24-04-2015

T3R3

10-5

>300

Presencia

Anexo I. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 4 FECHA

MUESTRA

DILUCION

NUMERO DE COLONIAS

RESULTADO

11-05-2015

T4RI

10 -4

>300

Presencia

11-05-2015

T4RI

10-5

>300

Presencia

11-05-2015

T4R2

10 -4

>300

Presencia

11-05-2015

T4R2

10-5

>300

Presencia

11-05-2015

T4R3

10 -4

>300

Presencia

11-05-2015

T4R3

10-5

>300

Presencia

Anexo J. Resultados de pseudomonas fluorescens. Muestra 5 FECHA

MUESTRA

DILUCION

NUMERO DE COLONIAS

RESULTADO

11-05-2015

T5RI

10 -4

>300

Presencia

11-05-2015

T5RI

10-5

>300

Presencia

11-05-2015

T5R2

10 -4

>300

Presencia

11-05-2015

T5R2

10-5

>300

Presencia

11-05-2015

T5R3

10 -4

>300

Presencia

11-05-2015

T5R3

10-5

>300

Presencia

Anexo K. Muestra Prueba Bioquímica

T1R1 GLUCOSA ARABINOSA DMANITOL LICUEFACCION DE LA GELATINA VOGES PROSKAUVER TIR3 Utilización oxidativa Utilización oxidativa Utilización oxidativa POSTIVO Fermentación del butanodiol T3R1 Utilización oxidativa Utilización oxidativa Utilización oxidativa POSITIVO Fermentación del butanodiol T3R3 Utilización oxidativa Utilización oxidativa Utilización oxidativa POSITIVO Fermentación del butanodiol T4R3 Utilización oxidativa Utilización oxidativa Utilización oxidativa POSITIVO Fermentación del butanodiol

Anexo L. Análisis Estadístico

bartlett.test(NUMEROCOLONIAS~TRATAMIENTO,data=datos)

Bartlett test of homogeneity of variances

data: NUMEROCOLONIAS by TRATAMIENTO Bartlett's K-squared = 3.7118, df = 4, p-value = 0.4464

> shapiro.test(resid(model))

Shapiro-Wilk normality test

data: resid(model) W = 0.9767, p-value = 0.9422

> anova (model) Analysis of Variance Table

Response: NUMEROCOLONIAS Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F) TRATAMIENTO 4 7804.1 1951.0 0.696 0.6117 Residuals 10 28031.2 2803.1

no hay diferencias significativas

out<-LSD.test(model,"Tratamientos") > out NULL > out<-LSD.test(model,"TRATAMIENTO") > out $statistics Mean

CV MSerror

LSD

87.03333 60.8324 2803.117 96.32016

$parameters Df ntr t.value 10 5 2.228139

$means NUMEROCOLONIAS

std r

LCL

UCL Min Max

61.66667 34.26855 3 -6.441974 129.7753 34 100.0

81.33333 41.86088 3 13.224693 149.4420 43 126.0

65.33333 17.78576 3 -2.775307 133.4420 46 81.0

119.00000 77.27225 3 50.891360 187.1086 34 185.0

107.83333 69.29346 3 39.724693 175.9420 40 178.5

$comparison NULL

100

$groups trt

means M

1 T4 119.00000 a 2 T5 107.83333 a 3 T2 81.33333 a 4 T3 65.33333 a 5 T1 61.66667 a

> bar.err(out$means,ylim=c(0,130),density=6,border="red") > model<-aov(U.F.C.g~TRATAMIENTO,data=datos) > bartlett.test(U.F.C.g~TRATAMIENTO,data=datos)

Bartlett test of homogeneity of variances

data: U.F.C.g by TRATAMIENTO Bartlett's K-squared = 3.7118, df = 4, p-value = 0.4464

> shapiro.test(resid(model))

Shapiro-Wilk normality test

data: resid(model) W = 0.9767, p-value = 0.9422

101

> anova(model) Analysis of Variance Table

Response: U.F.C.g Df TRATAMIENTO

Sum Sq

Mean Sq F value Pr(>F)

4 7.8041e+13 1.9510e+13 0.696 0.6117 no hay diferencias

significativas Residuals 10 2.8031e+14 2.8031e+13 > out<-LSD.test(model,"TRATAMIENTO") > out $statistics Mean

MSerror

LSD

8703333 60.8324 2.803117e+13 9632016

$parameters Df ntr t.value 10 5 2.228139

$means U.F.C.g

std r

LCL

UCL

Min

Max

T1 6166667 3426855 3 -644197.4 12977531 3400000 10000000 T2 8133333 4186088 3 1322469.3 14944197 4300000 12600000 T3 6533333 1778576 3 -277530.7 13344197 4600000 8100000

102

T4 11900000 7727225 3 5089136.0 18710864 3400000 18500000 T5 10783333 6929346 3 3972469.3 17594197 4000000 17850000

$groups trt

means M

1 T4 11900000 a 2 T5 10783333 a 3 T2 8133333 a 4 T3 6533333 a 5 T1 6166667 a

103

Anexo M. Toma de pH y distribuci贸n de pilas.

Fuente: Ayala,2015

104

Anexo P. Diluciones de laboratorio.

Fuente: Ayala 2015

105

Fuente: Ayala 2015

106

Fuente: Ayala 2015