Ciencias Agrarias / Agricultural Sciences
Cienc Tecn UTEQ (2020) 13(2) p 39-45 ISSN 1390-4051; e-ISSN 1390-4043
INÓCULO MICROBIANO CON CAPACIDAD CELULOLÍTICA PARA LA
PRODUCCIÓN DE COMPOST EN MANABÍ-ECUADOR
MICROBIAL INOCULUM WITH CELLULOLYTIC CAPACITY FOR COMPOST PRODUCTION IN
MANABÍ-ECUADOR
Ángel Monserrate Guzmán Cedeño1,2, Diego Efrén Zambrano-Pazmiño1, María Auxiliadora Conforme Álava1, Beatriz Rocío
Vera Vera1
1Escuela Superior Politécnica Agropecuaria de Manabí “Manuel Félix López”, 10 de agosto N°82 y Granada Centeno.
Calceta, Manabí, Ecuador, aguzman@espam.edu.ec
2Universidad Laica “Eloy Alfaro” de Manabí. Ciudadela universitaria vía San Mateo. Manta, Manabí, Ecuador.
Rec.: 19.08.2019. Acept.: 02.10.2020.
Publicado el 30 de diciembre de 2020
Resumen
Abstract
os aislados de Trichoderma
(T. harzianum, y
wo Trichoderma isolates (T. harzianum, and T.
D
T. longibrachiatium) y una cepa de Bacillus
T
longibrachiatium) and a Bacillus spp strain were
spp se probaron como inoculantes en el proceso de
tested as inoculants in the composting process. The
compostaje. Las pilas (cilindros de 0.33 m3) estuvieron
piles (cylinders of 0.33 m3) were made up of a mixture
conformadas por una mezcla de cáscara de maní y
of peanut shells and pig manure, residue from deep beds
porquinaza, residuo de camas profundas de un hato
of a pig herd. Different sizes of inoculum were applied
porcino. A las pilas se aplicó diferentes tamaños de
to the piles: 200 mL / m3 (T1), 300 mL / m3 (T2), 400
inóculo: 200 mL/m3 (T1), 300 mL/m3 (T2) 400 mL/m3
mL / m3 (T3) and 0 mL / m3 (control-T4). During
(T3) y 0 mL/m3 (testigo-T4). Durante el compostaje se
composting, humidity (around 60%) and temperature
controló la humedad (alrededor del 60%) y temperatura
were controlled, reaching 48.7 °C in the thermophilic
que alcanzó 48.7°C en la etapa termofílica. A los 120
stage.
120 days after composting, the pH ranged
días del compostaje el pH osciló entre 6.94 y 7.12, los
between
6.94 and
7.12, the electrical conductivity
valores de conductividad eléctrica estuvieron entre 655-
values were between 655-1362 µS cm-1, the C / N ratio
1362 µS cm-1, la relación C/N fue entre 16 y 29%, el
was between 16 and 29%, the first value corresponded to
primer valor correspondió al tratamiento con mayor
the treatment with the highest contribution of inoculum.
aportación de inóculo. La composición química del
The chemical composition of the compost was very
compost fue muy similar en los cuatro tratamientos, con
similar in the four treatments, with slight increases
ligeros incrementos donde se aplicó mayor cantidad
where a greater amount of inoculum was applied, which
de inóculo, lo que indica un estado más avanzado de
indicates a more advanced stage of transformation of
transformación de la materia orgánica compostada. El
the composted organic matter. Treatment 3 showed the
tratamiento 3 presentó el menor contenido de coliformes
lowest content of total and fecal coliforms at the end
totales y fecales al final del período de compostaje con 5
of the composting period with 5 x 101 and 1.33 x 101
x 101 y 1,33 x 101 NMP/g respectivamente. Se concluye
MPN / g respectively. It is concluded that the inoculum
que el inóculo contribuyó favorablemente al proceso de
contributed favorably to the composting process and
compostaje y por ende a la madurez y estabilidad del
therefore to the maturity and stability of the compost.
compost.
Palabras clave: carga microbiana, compostaje,
Keywords: Microbial load, composting, enzymatic
actividades enzimáticas
activities.
39
Monserrate et al., 2020
Introducción
Materiales y métodos
a cantidad de residuos generados por la actividad
Formación de pilas
L
agropecuaria se ha incrementado con el aumento
Las materias primas utilizadas en este estudio fueron
de la demanda de alimentos, por el crecimiento de la
las siguientes: porquinaza (estiércol de cerdos mezclada
población (Sabiiti, 2011), estos residuos se convierten
con cascarilla de arroz, y cáscara de maní. La mezcla de
en una fuente de contaminación para el ambiente y
los residuos fue sometida a un proceso de compostaje
la salud pública cuando no se le proporciona un buen
durante 120 días, empleando el método de apilamiento
tratamiento, debido a la presencia de organismos
por volteos. La mezcla de residuos (0.33 m3) se colocó
patógenos (Bernal et al., 2009; Anyanwu et al., 2013;
en cilindros de malla metálica (50 cm de altura y 96
Bazrafshan et al., 2016; Jara-Samaniego et al., 2017).
cm de diámetro). El inóculo contenía un cultivo mixto
Como alternativa de manejo de los residuos orgánicos
de hongos (Trichoderma harzianum y Trichoderma
está el compostaje, que es un proceso biodegradativo,
longibrachatium) y una cepa bacteriana (Bacillus spp),
aerobio y biológico, donde se transforman los residuos
perteneciente a la colección de cepas del Laboratorio de
orgánicos en sustancias humificadas, es promovido
Biología Molecular de la Escuela Superior Politécnica
principalmente por bacterias y hongos, cuya acción
Agropecuaria de Manabí. Se aplicaron los siguientes
metabólica conduce a la mineralización y humificación
tratamientos expresados en mL del cultivo de inóculo/
parcial de los residuos orgánicos (Cooperband, 2002;
m3 de mezcla de residuo: 200 mL/m3 (T1); 300 mL/m3
Boulter et al., 2002; Guardabassi et al., 2003; Partanen
(T2); 400 mL/m3 (T3) y 0 mL/m3 (testigo).
et al.,
2010; Guzmán et al., 2014); Guzmán et al.,
2015) para convertirlos en productos potencialmente
Análisis fisicoquímico
útiles para su aplicación en las áreas de producción de
La temperatura, el pH y la humedad se monitorearon
interés agroalimentario, hay suficiente evidencia que el
y registraron periódicamente, la temperatura se
compost es una alternativa sostenible para restaurar la
evaluó con un termómetro de punzón en tres puntos
fertilidad de los suelos agrícolas degradados (Bellino et
equidistantes de la pila. Para el contenido de humedad,
al., 2014; Peigne y Girardin, 2004; Ahmad et al., 2007;
las muestras se secaron en estufa (Memmert) a 105°C
De Gannes et al., 2012).
durante 24 h (AOAC, 1990). El pH y la conductividad
El sustrato obtenido del proceso de compostaje
eléctrica de las muestras de compost se analizaron en
puede suministrar todos los macros y micro nutrientes
extractos de agua (1:10, p/v), para su determinación
necesarios para la obtener altos rendimientos en
se utilizó un medidor de pH (Oakton pH 700) y un
cultivos de interés agroalimentario (Borken et al., 2002;
electrodo de conductividad (Oakton CON 700) (Gómez-
Ahmed et al., 2007; Anyanwu et al., 2013), por lo que
Brandón et al., 2008). El contenido de materia orgánica
puede ser utilizado como abono, en enmiendas, como
se determinó por el Método volumétrico y el contenido
acondicionador del suelo y en la recuperación de suelos
de ceniza se midió por el método INEN 467. La relación
erosionados (Cooperband 2002; Garrido et al., 2002;
C/N se determinó a los 30 y a los 120 días; mientras que
Zorpas et al., 2003; Anwar et al., 2015), obteniéndose
la concentración de N, P, K Ca, Mg, S, B, Zn, Cu y Fe
beneficios directos como el aumento de la productividad
se determinó a los 120 días.
agrícola, la mejora de la biodiversidad del suelo y la
reducción de los problemas ambientales y económicos
Análisis microbiológico
asociados con los métodos tradicionales para eliminar
Para el análisis microbiano se cuantificaron los
los residuos (Guardabassi et al., 2003; Singh y Nain,
siguientes grupos microbianos: (i) Coliformes totales
2014).
(Método INEN 1529-8), (ii) Escherichia coli, (Método
La tasa de degradación y la calidad del compost
INEN 1529-8).
se pueden mejorar mediante la inoculación de
microorganismos. Sin embargo, los microorganismos
Análisis estadístico
que se utilicen para este propósito deben ser los
El experimento se lo realizó por triplicado y
apropiados para las características de la materia prima
los resultados se analizaron mediante el programa
(Vargas-García et al., 2007 y Fan et al., 2017).
estadístico infostat (versión 2018). Se realizó el análisis
Por lo expuesto, el objetivo del presente trabajo fue
de varianza (ANOVA), para comparar las medias de
evaluar el efecto de la aplicación de un inóculo nativo
tratamiento (Di Rienzo et al., 2014).
sobre los indicadores físicos, químicos y biológicos del
compost, durante el proceso de compostaje.
40
Ciencia y Tecnología. 2020. 13(2):39-45
INÓCULO MICROBIANO CON CAPACIDAD CELULOLÍTICA PARA LA PRODUCCIÓN DE COMPOST EN MANABÍ-
ECUADOR
Resultados y discusión
Evolución del pH.
A las 24 horas, el tratamiento 2 obtuvo el máximo
Evolución de la temperatura.
promedio de pH con 7,30 (Gráfico 2). Fourti et al.
La temperatura de las pilas de compostaje fue mayor
(2011) mencionan que el rango ideal de pH debe
a 45°C después de 24 horas de iniciado el proceso de
estar entre
6-8 para permitir una mayor tasa de
compostaje en todos los tratamientos
(Gráfico
1),
descomposición, si el pH está fuera de este rango,
similar a lo observado por Nutongkaew et al. (2014). Sin
afectará la actividad microbiana, prolongando los
embargo, no se alcanzó el rango óptimo señalado por
tiempos de descomposición. Los valores de pH al final
Nicholson et al. (2005) y Fourti et al. (2008), quienes
del compostaje para los tratamientos T1, T2, T3 y T4
mencionan que la temperatura no debe ser menor a
fueron 6.94; 7.00; 7.12 y 6.98 respectivamente, similar
55ºC durante tres días consecutivos para que ocurra la
a lo observado por Bazrafshan et al. (2006) y Sarika et
inactivación de los patógenos que están presentes en las
al. (2014).
mezclas de residuos del compostaje. La dosis de 300 mL
obtuvo el mayor promedio de temperatura con 48.7ºC.
Evolución del contenido de cenizas.
Las temperaturas elevadas son importantes durante la
El contenido de cenizas en los cuatro tratamientos
fase termófila ya que aceleran la descomposición de
varió gradualmente durante el proceso de compostaje.
las proteínas, grasas e hidratos de carbono complejos
Los resultados muestran que el contenido de cenizas
(Fourti et al., 2008).
fue similar en todos los tratamientos hasta los
90
Gráfico 1. Evolución de la temperatura durante el proceso de compostaje
Gráfico 2. Evolución del pH durante el proceso de compostaje
Ciencia y Tecnología. 2020. 13(2):39-45
41
Monserrate et al., 2020
días del compostaje. A los 120 días del proceso se
Cuadro 3. Evolución de la relación carbono/nitrógeno
presentaron diferencias estadísticas entre las variantes,
Tiempo (Días)
estableciéndose dos categorías; en el segundo rango se
Dosis de inoculo
30
120
ubicó el T1 con 52.1% de cenizas. El resto de variantes
200 mL/m3
30
29
compartieron la primera categoría estadística, con
valores entre 55.9 y 56.5 % de cenizas (Cuadro 1).
300 mL/m3
25
22
400 mL/m3
23
16
Cuadro 1. Contenido de cenizas
0 mL/m3
30
27
Tiempo (Días)
Dosis de inoculo
30
60
90
120
Composición química del compost.
200 mL/m3
53.1ª
54.3ª
53.5ª
52.1b
A los 120 días del compostaje, la concentración de
300 mL/m3
54.8ª
55.0ª
51.2ª
56.5a
macro y micro elementos de los sustratos, en todos los
tratamientos, presentaron valores muy similares; lo cual,
400 mL/m3
54.8ª
54.6ª
52.2ª
55.9a
responde a las cualidades del material de partida y no a
0 mL/m3
56.7ª
57.2ª
53.7ª
56.0a
la incorporación del inóculo. Aunque los valores son
p-valor
0.9554
0.8567
0.5599
0.0067
bajos, hay importantes trazas de elementos nutritivos
Letras
distintas en columna indican diferencias
como fuente de nutriente para las plantas (Cuadro 4).
significativas p <0.05 (Tukey HSD)
Se encontró que el contenido de N% de los compost
a los 120 días para todos los tratamientos estaba entre
Evolución de la CE.
1.1-1.5%, el valor más alto corresponde a las variantes
A los 30 días la CE se encontraba en un rango de
con mayor inóculo en la pila, similar a lo reportado por
900-1400 µS cm-1,
(Cuadro
2). Posteriormente
(60
Dadi, et al. (2012).
días) ocurrió una disminución representativa (655-807
µS cm-1). En evaluaciones posteriores (90 y 120 días)
Bacterias patógenas durante el compostaje.
la CE tuvo un aumento (1066 µS cm-1), provocando
A pesar de que en la etapa termófila la temperatura
el incremento en la concentración de nutrientes. La
máxima no superó los 50ºC, la densidad microbiana no
conductividad eléctrica final no excedió el valor límite
deseable en el compost se redujo durante el proceso
de 3000 µS cm-1 para compostas estables, similar a lo
de compostaje (Gráfico 3). Sin embargo, no se logró
reportado por Gao et al. (2010).
eliminar completamente los Coliformes totales y E. coli
en el producto final, similar a lo reportado por Choy
Cuadro 2. Contenido de CE (µS/cm-1)
et al. (2015) y Hoffmeister et al. (2018). Los valores
obtenidos a los 120 días muestran que el compost que
Tiempo (Días)
Dosis de
recibió la dosis de 400 mL/m3 se encuentran dentro
inoculo
30
60
90
120
de los límites permisibles establecidos por la EPA
200 mL/m3
982a
655a
739a
893a
(1994), la cual clasifica en clase A, los compostajes
300 mL/m3
1112a
761a
822a
1024a
que finalizan con un estándar de <1000 NMP/g. de
Coliformes fecales.
400 mL/m3
1092a
754a
909a
1066a
El análisis inicial para E. coli, en todos los
0 mL/m3
1362a
807a
909a
1034a
tratamientos, indican que las muestras del sustrato
p-valor
0.3146
0.1466
0.4472
0.3193
estaban por encima de los límites establecidos en las
Letras
distintas en columna indican diferencias
normas para compost. Durante el proceso de compostaje
significativas p <0.05 (Tukey HSD)
la densidad de E. coli en el compost se redujo (Gráfico
4), siendo la dosis de inoculación de 400 mL/m3 la que
Evolución de la relación carbono/nitrógeno.
presentó el compost con menor carga patógena a los 120
La relación carbono nitrógeno (C/N) a los 120 días
días. La reducción de coliformes totales y E. coli durante
de compostaje disminuyó en todos los tratamientos,
el proceso de compostaje puede atribuírselo a las cepas
similar a lo reportado por Adediran et al.
(2003);
fúngicas
(T. harzianum y T. longibrachiatum), que
Baharuddin et al. (2009); Patel et al. (2015) y Halet et
compiten interespecíficamente eliminando gérmenes
al. (2016). siendo el tratamiento 3 el que presentó la
patógenos, al producir metabolitos secundarios volátiles
mayor reducción de la relación C/N de 23 a 16 (Cuadro
y no volátiles (Monte y Llobelf, 2003).
3). Esta reducción puede atribuírsela a la pérdida de
carbono y al incremento en el contenido de nitrógeno
(Patel et al., 2015; Bazrafshan et al., 2016).
42
Ciencia y Tecnología. 2020. 13(2):39-45
INÓCULO MICROBIANO CON CAPACIDAD CELULOLÍTICA PARA LA PRODUCCIÓN DE COMPOST EN MANABÍ-
ECUADOR
Cuadro 4. Características químicas del compost a los 120 días del compostaje
Dosis de inoculo
Elementos
200 mL/m3
300 mL/m3
400 mL/m3
0 mL/m3
Nitrógeno
(%)
1.3
1.5
1.5
1.1
Fósforo
(%)
0.70
0.62
0.78
0.80
Potasio
(%)
0.90
0.65
0.79
0.78
Calcio
(%)
1.97
1.54
1.85
1.65
Magnesio
(%)
0.53
0.44
0.67
0.54
Azufre
(%)
0.06
0.04
0.06
0.06
Boro
(ppm)
23.67
20.33
28.33
25.00
Zinc
(ppm)
68.67
62.33
69.00
71.33
Cobre
(ppm)
29.33
25.67
31.33
33.00
Hierro
(ppm)
598.33
595.00
597.33
600.67
Manganeso (ppm)
284.66
269.00
292.33
301.00
Gráfico 3. Variaciones de coliformes totales durante el proceso de compostaje
Gráfico 4. Variaciones de E. coli durante el proceso de compostaje
Ciencia y Tecnología. 2020. 13(2):39-45
43
Monserrate et al., 2020
Conclusiones
parameters during wastewater Sludge and Sawdust
Co-composting. Journal of Applied Sciences and
a aplicación del inoculo microbiano, T. harzianum,
L
T. longibrachiatium y Bacillus spp (400 mL/m3)
jasem.v10i2.43683.
en mezclas de residuos (estiércol de cerdos mezclada
Bazrafshan, E., A. Zarei, F. Kord, N. Poormollae, S.
con cascarilla de arroz y cáscara de maní) favoreció
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