Bio-optimización del compost con cultivos de microorganismos de montaña (MM) y lodos digeridos de biodigestor (LDBIO)
DOI:
https://doi.org/10.22458/urj.v10i2.2163Palabras clave:
Agroecología, economía circular, abonos orgánicos, reciclaje de nutrientes, materia orgánicaResumen
El compost es un abono orgánico que puede aportar nutrientes, materia orgánica, humedad y microorganismos benéficos al agroecosistema. La calidad del compost depende en gran medida de las características de los materiales que se empleen en el proceso de elaboración, por lo que uno de los retos existentes en la tecnología del compostaje es la optimización de la calidad del material terminado. Los MM son inóculos microbianos con altas poblaciones principalmente de hongos, bacterias y actinomicetos que se encuentran naturalmente en el suelo, mientras que los LDBIO son los sólidos precipitados resultantes del proceso de digestión anaeróbica. El empleo de MM y LDBIO como agentes optimizadores de la calidad del compost no ha sido estudiado. El presente trabajo tiene como objetivo investigar, en forma no experimental, económica, y a un nivel de resolución macro utilizando pruebas de laboratorio robustas, si el MM y LDBIO poseen características favorables como agentes efectivos para la optimización del compost, e identificar la combinación de estos materiales que permita producir compost de mayor calidad. De acuerdo con los datos obtenidos, se logra evidenciar a ese nivel de resolución, que efectivamente los MM y LDBIO presentan características apropiadas como agentes optimizadores del compost. El compost que presenta las mejores características de calidad en cuanto a la concentración de macronutrientes, contenido de materia orgánica, carbono, retención de humedad y concentración de biomasa microbiana, es el que contiene MM y LDBIO en forma integrada. La incorporación de estos compuestos no afecta otros parámetros de calidad de este abono, incluyendo el pH, la CE y la relación C/N. Tampoco afecta la capacidad de maduración, la estabilidad y la inocuidad del compost final, por lo que se concluye que es factible continuar invirtiendo en la investigación de estos compuestos como agentes optimizadores del compost. Se recomienda realizar ensayos de respuesta de crecimiento con el abono optimizado para identificar el potencial de aporte al desarrollo de los cultivos.Citas
Acosta Almánzar, H. A. (2012). Microorganismos eficientes de montaña: evaluación de su potencial bajo manejo agroecológico de tomate en Costa Rica. Turrialba, Costa Rica: CATIE.
Amira, R. D., Roshanida, A., Rosli, M., Zahrah, M. S. F., Anuar, J. M., & Adha, C. N. (2011). Bioconversion of empty fruit bunches (EFB) and palm oil mill effluent (POME) into compost using Trichoderma virens. African Journal of Biotechnology, 10(81), 18775-18780.
Antil, R. S., & Raj, D. (2012). Chemical and microbiological parameters for the characterization of maturity of composts made from farm and agro-industrial wastes. Archives of Agronomy and Soil Science, 58(8), 833-845. doi: 10.1080/03650340.2011.554402
Barton, L. (2012). Iron Chelation in Plants and Soil MicroorganismS. ornia, EEUU: Academic Press.
Beltrán, E., Miralles de Imperial, R., Porcel, M., Delgado, M., Beringola, M., Martín, J., & Bigeriego, M. (2002). Effect of sewage sludge compost application on ammonium-nitrogen and nitrate-nitrogen contents of an olive grove soil. Paper presented at the 12th ISCO Conference, Beiging.
Bernal, M. P., Sommer, S. G., Chadwick, D., Qing, C., Guoxue, L., & Michel Jr, F. C. (2017). Current Approaches and Future Trends in Compost Quality Criteria for Agronomic, Environmental, and Human Health Benefits. oogle.coQAdvances in agronomy, 144, 143-233. doi:10.1016/bs.agron.2017.03.002
Blaya, S. N., & García, G. N. (2003). uímica agrícola: el suelo y los elementos químicos esenciales para la vida vegetal. Madrid, España: Mundi-Prensa.
Boldrin, A., Andersen, J. K., Møller, J., Christensen, T. H., & Favoino, E. (2009). Composting and compost utilization: accounting of greenhouse gases and global warming contributions. Waste Management & Research, 27(8), 800-812. doi:10.1177/0734242X09345275
Bot, A., & Benites, J. (2005). The Importance of Soil Organic Matter: Key to Drought-resistant Soil and Sustained Food Production. Rome, Italy: Food and Agriculture Organization of the United Nations.
Brown, M. E., & Chang, M. C. (2014). Exploring bacterial lignin degradation. Current opinion in chemical biology, 19, 1-7. doi:10.1016/j.cbpa.2013.11.015
BSI. (2011). PAS 100:2011. Specification for Composted Materials. London, UK.: British Standards Institution.
Campitelli, P., & Ceppi, S. (2008). Chemical, physical and biological compost and vermicompost characterization: A chemometric study. Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems, 90(1), 64-71. doi:10.1016/j.chemolab.2007.08.001
Campo-Martínez, A., Acosta-Sanchez, R. L., Morales-Velasco, S., & Prado, F. A. (2014). Evaluación de microorganismos de montaña (mm) en la producción de acelga en la meseta de Popayán. Biotecnología en el Sector Agropecuario y Agroindustrial, 12(1), 79-87.
Castro Barquero, L., Murillo Roos, M., Uribe Lorío, L., & Mata Chinchilla, R. (2015). Inoculación al suelo con Pseudomonas fluorescens, Azospirillum oryzae, Bacillus subtilis y microorganismos de montaña (mm) y su efecto sobre un sistema de rotación soya-tomate bajo condiciones de invernadero. Agronomía Costarricense, 39(3), 21-36.
Chatzistathis, T. (2014). cMicronutrient Deficiency in Soils and Plants. Sharjah, Emiratos Árabes Unidos: Bentham Science Publishers. doi:10.2174/97816080593481140101
Chesworth, W. (2007). Encyclopedia of Soil Science. Netherlands: Springer.
Clesceri, L. S., Greenberg, A. E., & Eaton, A. D. (1998). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 20th Edition. Wahington, DC, EEUU: APHA American Public Health Association
Diaz, L. F., De Bertoldi, M., & Bidlingmaier, W. (2011). Compost science and technology (Vol. 8). Netherlands: Elsevier.
FAO. (2013a). Climate Smart Agriculture Sourcebook. Rome: FAO.
FAO. (2013b). Manual de Compostaje del Agricultor. Santiago de Chile: FAO.
FAO. (2014). Building a common vision for sustainable food and agriculture: Principles and approaches. Rome: FAO.
Forte, M., Pera, A., De Bertoldi, M., & Zucconi, F. (1981). Evaluating Toxicity of Immature Compost. BioCycle, 22(2), 54.
Garcia, G. N., & Garcia, S. N. (2013). Química Agrícola Química del Suelo Y de Nutrientes Esenciales para las Plantas. Madrid, España: Mundi-Prensa Libros.
Garfield, F. M., Klesta, E., & Hirsh, J. (2000). Quality Assurance Principles for Analytical Laboratories (Vol. Third Edition). Gaithersburg, MD, USA: AOAC International.
Geissdoerfer, M., Savaget, P., Bocken, N. M. P., & Hultink, E. J. (2017). The Circular Economy – A new sustainability paradigm? Journal of Cleaner Production, 143(Supplement C), 757-768.
Gissel-Nielsen, G., & Jensen, A. (2013). Plant Nutrition — Molecular Biology and Genetics: Proceedings of the Sixth International Symposium on Genetics and Molecular Biology of Plant Nutrition: Springer Netherlands.
Golabi, M. H., Denney, M., & Iyekar, C. (2007). Value of composted organic wastes as an alternative to synthetic fertilizers for soil quality improvement and increased yield. Compost science & utilization, 15(4), 267-271. doi:10.1080/1065657X.2007.10702343
Goodwin, S., McPherson, J. D., & McCombie, W. R. (2016). Coming of age: ten years of next-generation sequencing technologies. Nature Reviews Genetics, 17(6), 333. doi:10.1038/nrg.2016.49
Hachicha, R., Rekik, O., Hachicha, S., Ferchichi, M., Woodward, S., Moncef, N., . . . Mechichi, T. (2012). Co-composting of spent coffee ground with olive mill wastewater sludge and poultry manure and effect of Trametes versicolor inoculation on the compost maturity. Chemosphere, 88(6), 677-682. doi:10.1016/j.chemosphere.2012.03.053
Haug, R. T. (1993). The practical handbook of compost engineering. EEUU: CRC Press.
Helfrich, P., Chefetz, B., Hadar, Y., Chen, Y., & Schnabl, H. (1998). A novel method for determining phytotoxicity in composts. Compost science & utilization, 6(3), 6-13. doi: 10.1080/1065657X.1998.10701926
Hess, T. F., Grdzelishvili, I., Sheng, H., & Hovde, C. J. (2004). Heat inactivation of E. coli during manure composting. Compost science & utilization, 12(4), 314-322. doi: 10.1080/1065657X.2004.10702200
Hossain, M. A., Kamiya, T., Burritt, D. J., Tran, L. S. P., & Fujiwara, T. (2017). Plant Macronutrient Use Efficiency: Molecular and Genomic Perspectives in Crop Plants. Netherlands: Elsevier Science.
Jenkinson, D., & Powlson, D. S. (1976). The effects of biocidal treatments on metabolism in soil—V: a method for measuring soil biomass. Soil biology and Biochemistry, 8(3), 209-213. doi:10.1016/0038-0717(76)90005-5
Joo, S. H., Monaco, F. D., Antmann, E., & Chorath, P. (2015). Sustainable approaches for minimizing biosolids production and maximizing reuse options in sludge management. A review. Journal of environmental management, 158, 133-145.doi: 10.1016/j.jenvman.2015.05.014
Kalra, Y. P. (1998). Handbook of Reference Methods for Plant Analysis. Boston, EEUU: CRC Press.
Kass, D. C. L. (1998). Fertilidad de Suelos. San José, Costa Rica: EUNED
Kausar, H., Sariah, M., Saud, H. M., Alam, M. Z., & Ismail, M. R. (2010). Development of compatible lignocellulolytic fungal consortium for rapid composting of rice straw. International Biodeterioration & Biodegradation, 64(7), 594-600. doi:10.1016/j.ibiod.2010.06.012
Kaye, J. P., & Hart, S. C. (1997). Competition for nitrogen between plants and soil microorganisms. Trends in Ecology & Evolution, 12(4), 139-143. doi:10.1016/S0169-5347(97)01001-X
Kinyua, M. N., Zhang, J., Camacho-Céspedes, F., Tejada-Martinez, A., & Ergas, S. J. (2016). Use of physical and biological process models to understand the performance of tubular anaerobic digesters. Biochemical Engineering Journal, 107, 35-44. doi:10.1016/j.bej.2015.11.017
Kirby, R. (2005). Actinomycetes and lignin degradation. Advances in applied microbiology, 58, 125-168. doi:10.1016/S0065-2164(05)58004-3
Kotschi, J. (2015). A Soiled reputation. Adverse impacts of mineral fertilizers in tropical agriculture. Germany: WWF Germany-Heinrich Böll Stiftung.
Lambers, H., Chapin, F. S., & Pons, T. L. (2008). Plant Physiological Ecology. New York: Springer New York.
Lazcano, C., Martínez-Blanco, J., Christensen, T. H., Muñoz, P., Rieradevall, J., Møller, J., . . . & Nuñez, M. (2014). Environmental benefits of compost use on land through LCA–a review of the current gaps. Paper presented at the Proceedings of the 9th International Conference on Life Cycle Assessment in the Agri-Food Sector (LCA Food 2014), San Francisco, California, USA, 8-10 October, 2014.
Lea, P. J., & Morot-Gaudry, J. F. (2001). Plant Nitrogen. Berlin: Springer.
Lorch, H., Benckieser, G., & Ottow, J. (1995). Basic methods for counting microorganisms in soil and water. Methods in applied soil microbiology and biochemistry, 1995, 146-161.
Maheshwari, D. K. (2014). Composting for sustainable agriculture (Vol. 3): Springer. doi:10.1007/978-3-319-08004-8
Mantovi, P., Baldoni, G., & Toderi, G. (2005). Reuse of liquid, dewatered, and composted sewage sludge on agricultural land: effects of long-term application on soil and crop. Water research, 39(2), 289-296. doi:10.1016/j.watres.2004.10.003
Medina Flores, C. M., Loza, T., & Augustín, J. (2014). Efecto de dosis y aplicaciones edáficas y foliar de microorganismos de montaña con y sin sales minerales en el rendimiento del cacao (Theobroma cacao l.) variedad criolla. Municipio San José de Bocay, Jinotega, febrero-mayo del 2014. (Ing. en Agroecología Tropical), Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua, León Nicaragua.
Mingyan, Y., Xianlai, Z., & Xiaoqi, Z. (2011). Screening of complex thermophilic microbial community and application during municipal solid waste aerobic composting. African Journal of Biotechnology, 10(67), 15163-15169. doi:10.5897/AJB10.2559
Neset, T. S. S., & Cordell, D. (2012). Global phosphorus scarcity: identifying synergies for a sustainable future. Journal of the Science of Food and Agriculture, 97(1), 2-6. doi:10.1002/jsfa.4650
Parveen, A. A., & Padmaja, C. (2011). Efficacy of fungi and actinomycetes in converting municipal solid waste (MSW) and water hyacinth (WH) into organic manure. Research on crops, 12(1), 167-172.
Paulin, B., & O'Malley, P. (2008). Compost production and use in horticulture. Western Australia: Western Australia Agriculture Authority.
Petkova, G., & Kostov, O. (1996). Microbiological processes under vine-twig composting. Pochvoznanie, Agrokhimiia y Ekologiya, 31(5), 25-28.
Resendez, A. M. (2007). Elementos Nutritivos. Asimiliacion, Funciones, Toxicidad E Indisponibilidad En Los Suelos. Editorial Libros en Red.
Rodríguez, E., Gamboa, M., Hernández, F., & García, J. (2005). Bacteriología General: Manual de laboratorio. Universidad de Costa Rica. Facultad de Microbiología.
Saha, N., Mukherjee, D., Sen, S., Sarkar, A., Bhattacharaya, K., Mukhopadyay, N., & Patra, P. (2012). Application of highly efficient lignocellulolytic fungi in cocomposting of paddy straw amended poultry droppings for the production of humus rich compost. Compost science & utilization, 20(4), 239-244. doi:10.1080/1065657X.2012.10737054
Sciubba, L., Cavani, L., Negroni, A., Zanaroli, G., Fava, F., Ciavatta, C., & Marzadori, C. (2014). Changes in the functional properties of a sandy loam soil amended with biosolids at different application rates. Geoderma, 221, 40-49. doi:10.1016/j.geoderma.2014.01.018
Sreesai, S., Peapueng, P., Tippayamongkonkun, T., & Sthiannopkao, S. (2013). Assessment of a potential agricultural application of Bangkok-digested sewage sludge and finished compost products. Waste Management & Research, 31(9), 925-936.
Stoffella, P. J., & Kahn, B. A. (2001). Compost utilization in horticultural cropping systems. CRC press. doi:10.1201/9781420026221
Suchini Ramírez, J. G. (2012). Innovaciones agroecológicas para una producción agropecuaria sostenible en la región del Trifinio. Turrialba (Costa Rica): CATIE.
Tiquia, S., Tam, N., & Hodgkiss, I. (1996). Effects of composting on phytotoxicity of spent pig-manure sawdust litter. Environmental Pollution, 93(3), 249-256. doi:10.1016/S0269-7491(96)00052-8
US Composting Council. (2002). Test methods for the examination of composting and compost. Reston, Vermont, USA: US Composting Council.
Vance, E. D., Brookes, P. C., & Jenkinson, D. S. (1987). An extraction method for measuring soil microbial biomass C. Soil biology and Biochemistry, 19(6), 703-707. doi:10.1016/0038-0717(87)90052-6
Wang, & Keturi, P. H. (1990). Comparative seed germination tests using ten plant species for toxicity assessment of a metal engraving effluent sample. Water, Air, and Soil Pollution, 52(3-4), 369-376. doi:10.1016/j.biortech.2011.07.044
Wang, H.-y., Fan, B.-q., Hu, Q.-x., & Yin, Z.-w. (2011). Effect of inoculation with Penicillium expansum on the microbial community and maturity of compost. Bioresource technology, 102(24), 11189-11193. doi:10.1016/j.chemosphere.2006.12.067
Wei, Z., Xi, B., Zhao, Y., Wang, S., Liu, H., & Jiang, Y. (2007). Effect of inoculating microbes in municipal solid waste composting on characteristics of humic acid. Chemosphere, 68(2), 368-374.
Wollum, A. (1982). Cultural methods for soil microorganisms. Methods of Soil Analysis. Part 2. Chemical and Microbiological Properties, 2, 781-802.
Zucconi, F., & de Bertoldi, M. (1987). Compost specifications for the production and characterization of compost from municipal solid waste. In Compost: production, quality and use (pp. 30-50). Netherlands: Elsevier.
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Nota: Este resumen contiene un copyright incorrecto debido a problemas técnicos. Los autores que publican en esta revista aceptan los siguientes términos: Los autores conservan los derechos de autor y otorgan a la revista el derecho de primera publicación, con la obra simultáneamente bajo una Licencia de Atribución de Creative Commons que permite a otros compartir la obra con el reconocimiento de la autoría y la publicación inicial en esta revista.
Los contenidos se pueden reproducir citando la fuente según la licencia de Acceso Abierto CC BY 4.0. El almacenamiento automático en repositorios está permitido para todas las versiones. Incentivamos a los autores a publicar los datos originales y bitácoras en repositorios públicos, y a incluir los enlaces en todos los borradores para que los revisores y lectores puedan consultarlos en cualquier momento.
La revista está financiada con fondos públicos a través de la Universidad Estatal a Distancia. La independencia editorial y el cumplimiento ético están garantizados por la Comisión de Editores y Directores de Revistas de la UNED. No publicamos pautas publicitarias pagadas ni recibimos financiamiento de la empresa privada.