Ciencia de los Pastos y otros Cultivos

Efecto de la fuente de alimento en la composición química del vermicompost de lombriz roja californiana (Eisenia foetida)

0000-0001-6627-9372A.R. Riascos-Vallejos^{1  *}  , 0000-0003-3843-0375G. Crespo²  , 0000-0003-3248-9456E.M. Guerrero-Guerrero³  , 0000-0003-0869-2666Yolaine Medina-Mesa² 

¹Servicio Nacional de Aprendizaje SENA. Centro Agroforestal y Acuícola Arapaima. Regional Putumayo, Colombia

²Instituto de Ciencia Animal, Apartado Postal 24, San José de Las Lajas. Mayabeque, Cuba

³Servicio Nacional de Aprendizaje SENA. Centro Internacional de Producción Limpia Lope. Regional Nariño, Colombia

RESUMEN

En una zona de la llanura amazónica se evaluó el efecto de la fuente de alimento en la composición química del vermicompost de lombriz roja californiana (Eisenia foetida). El trabajo se realizó en la granja “El mochilo”, del Centro Agroforestal y Acuícola “Arapaima”. Se realizó análisis de varianza, según diseño de bloques al azar. Se establecieron tres tratamientos y tres repeticiones: T1) 100 % residuos de frutas y verduras, T2) 100 % de residuos de gallinaza y T3) mezcla de 30 % de bovinaza, 35 % de gallinaza y 35 % de residuos de frutas y verduras. Se midieron las variables conductividad eléctrica, pH, contenido de materia organica, nitrógeno, fósforo, potasio y relación C/N. Se realizó análisis de varianza y se aplicó dócima de ^{Duncan (1955)} para P<0.05. Los tratamientos con mayor cantidad de residuos de frutas y verduras (T1 y T3) obtuvieron mayores contenidos de potasio, con valores de 1.23 % y 1.20 %, respectivamente, en comparación con el de gallinaza al 100 %, que obtuvo mayor contenido de fósforo, valor de pH de 7.23 con mejor estabilidad del vermicompostaje. La investigacion mostró que, de acuerdo con su composición química, las diferentes fuentes para la elaboración de vermicompost constituyen una opción viable para la obtención de un producto de calidad. Un mayor contenido de frutas y verduras logró más cantidad de potasio en el producto final. Por el contrario, mayores contenidos de fósforo y materia organica se registraron a partir de una fuente que contenía gallinaza.

Palabras-clave: abono; materia orgánica; potasio

El vermicompost se obtiene por un proceso sencillo de descomposición y transformación ecotecnológica de bajo costo (^{Khatua et al. 2018}). Es eficiente y puede convertir residuos orgánicos en productos de valor agregado para las prácticas de restauración de suelos (^{Muñoz-Rojas et al. 2021}). El vermicompostaje es una alternativa viable para el tratamiento y manejo de diferentes desechos orgánicos de actividades agropecuarias y agroindustriales (^{Velasco-Velasco 2018}). En el proceso de vermicompostaje se aprovechan las capacidades detritívoras de las lombrices, la acción de sus enzimas digestivas y de la microflora aeróbica y anaeróbica presentes en su intestino, lo que permite biodegradar residuos orgánicos (^{Yuvaraj et al. 2021}).

Los animales en granja producen grandes cantidades de estiércol, según su almacenamiento y dispersión. Este residuo en el suelo puede causar contaminación de la atmósfera y el agua, por lo que es necesario que se someta a procesos de estabilización para su uso agronómico (^{Colín-Navarro et al. 2018}). El área pecuaria se destaca por la producción ganadera de importancia en la economía del Putumayo (^{Urquijo-Pineda 2020} y ^{Riascos-Vallejos et al. 2020}). Sin embargo, el establecimiento de la ganadería en el territorio colombiano y en la Amazonía tiene alto costo ambiental. La pérdida de hábitats naturales, la fragmentación de ecosistemas y la disminución en la productividad de los suelos cuentan entre las consecuencias del modelo ganadero que actualmente prospera en Colombia, lo que contribuye a la degradación de los suelos y a la pérdida de materia orgánica (^{Alkharabsheh et al. 2021}).

En el departamento del Putumayo, en el sector agrícola, se genera gran cantidad de residuos. Los principales cultivos por área sembrada son el plátano (Musa paradisiaca), el maíz (Zea mays), la caña panelera (Saccharum officinarum), la yuca (Manihot esculenta), el chontaduro (Bactris gasipaes), el cacao (Theobroma cacao), el arroz de secano (Oryza sativa), el caucho (Hevea brasiliensis), el banano (Musa paradisiaca) y el frijol (Phaseolus vulgaris). En el municipio de Puerto Asís se produce plátano en mayor cantidad, con un total de 5.0 t ha^-1 (^{Tiria Forero et al. 2018}).

El acelerado crecimiento de la población en áreas urbanas y periurbanas, la actividad industrial y el incremento del consumo contribuyen al importante problema de generación de residuos sólidos, que son aquellas materias generadas en actividades de producción y consumo que no han alcanzado valor económico (^{Palomino y Huisa 2021}). La gestión de los residuos orgánicos mediante el vermicompostaje es una biotecnología con grandes beneficios ambientales y de bajo costo (^{Huaccha et al. 2018}). Además, es una alternativa que se enmarca entre los procesos de reciclado y valorización de los residuos orgánicos que genera un efecto para el ambiente, y que permite mejorar las condiciones físicas, químicas y biológicas de los suelos (^{Dada et al. 2021}).

Las tecnologías de compostaje se han desarrollado muy poco en pequeña escala, y menos aún en condiciones climáticas adversas, en lo que respecta a la humedad, temperatura y precipitación excesiva (^{Nguyen et al. 2022}). Elaborar un abono orgánico de calidad basado en residuos orgánicos permitirá al agricultor tener una propuesta más atractiva para mejorar los rendimientos, con opciones de reincorporación de materia orgánica a suelos degradados y reducción de costos (^{Martins et al. 2022}).

Por lo antes señalado, surge también la necesidad de plantear soluciones para apoyar la gestión integral de los residuos sólidos biodegradables, al proponer métodos de tratamiento como el vermicompostaje, que permite la transformación de residuos sólidos por medios biológicos en condiciones controladas y en productos como el abono y el sustrato. También toma parte en las enmiendas que se aplican en la agricultura y en la biorrecuperación de suelos (^{Bowman et al. 2021}).

El objetivo de este trabajo fue evaluar en una zona de la llanura amazónica el efecto de la fuente de alimento en la composición química del vermicompost de lombriz roja californiana (Eisenia foetida), en cuanto a su composición de nutrientes.

Materiales y Métodos

Esta investigación se desarrolló en la granja “El mochilo”, del Centro Agroforestal y Acuícola “Arapaima” SENA. Esta instalación se halla ubicada en el municipio de Puerto Asís, departamento del Putumayo, Colombia. Se encuentra a una altitud de 256 m s.n.m., con temperatura promedio de 25.3 °C, humedad relativa de 85 % y precipitación anual entre 3.520 y 4932.8 mm, y corresponde a la zona de vida bosque húmedo tropical (^{IDEAM 2020}).

Se establecieron tres tratamientos con tres repeticiones, para un total de 9 unidades experimentales, distribuidas en bloques al azar (DBA). Tres pilas de compost correspondieron a un bloque con todos los tratamientos: T1) mezcla homogénea (100 %) de residuos de frutas y verduras (RV), compuesta por cáscaras de naranja, tomate de mesa, cebolla larga, cáscaras de plátano y banano en iguales proporciones; T2) gallinaza (G) al 100 %; T3) 30 % de bovinaza (B), 35 % de gallinaza y 35 % de RV. Una vez verificada la normalidad de los datos, se realizó análisis de varianza. Para comparar las medias se aplicó la dócima de ^{Duncan (1955)} (P<0.05). Los resultados se analizaron mediante el paquete estadístico InfoStat (^{Di Rienzo et al. 2012}).

Proceso de precompostaje. Se recogieron 6000 kg de cada una de las fuentes de alimento para la lombriz (residuos de frutas y verduras, gallinaza y estiércol bovino). Se distribuyeron en pilas de 600 kg, que se regaron diariamente con ayuda de un sistema de riego aéreo a 1 m del piso, cuatro veces por semana. Además, se realizó un volteo con pala semanalmente.

Proceso de vermicompostaje. Se realizó en un invernadero, donde se instalaron nueve contenedores de madera, forrados con lona de polietileno, con dimensiones de 1 m de largo, 0.50 m de ancho y 0.25 m de profundidad. De cada fuente del material precompostado se tomaron 60 kg, y se colocaron 20 en cada uno de los cajones destinados a cada tratamiento previamente aleatorizado. Después se suministró la lombriz roja californiana (Eisenia foetida), orden: Haplotaxida; familia: Lumbricidae). Se utilizaron 200 especímenes por cajón, aproximadamente, (^{Canales-Gutiérrez et al. 2021}) para un total de 9 unidades experimentales. Los cajones de madera se mantuvieron tapados con polisombra negra de 65 %, lo que permitió controlar las altas temperaturas y proteger la lombriz roja de la exposición solar.

Se midieron diariamente el pH y la temperatura, lo que permitió generar un mejor control durante el proceso. Todas las fuentes se dejaron madurar durante 21 d, para evitar la presencia de patógenos y de insectos plagas. Se evaluaron las variables materia orgánica (MO), relación carbono-nitrógeno (C/N), pH, conductibilidad eléctrica (CE), nitrógeno (N), fósforo (P) y potasio (K). De acuerdo con la metodología de análisis químico, propuesta por el laboratorio de análisis de calidad de suelos de la Universidad “Jorge Tadeo Lozano” del centro de biosistemas, el N se determinó según Kjeldahl, el P por colorimetría, el K mediante absorción atómica; el carbono orgánico por calcinación, el pH y CE en extracto de saturación, y el porcentaje de elementos mayores según relación peso a peso.

Resultados y Discusión

Al analizar la MO, los valores para el T1, T2 y T3 fueron 35.61 %, 49.66 % y 42.01 %, respectivamente (tabla 1). Según lo informado por ^{Trinidad (2018)}, el porcentaje de MO que se obtiene mediante vermicompostaje es de 40 %, similar a lo registrado en este estudio para el T2 y T3, con los valores más altos con respecto al T3, lo que probablemente se deba a la cantidad de N aportada por el estiercol en los sustratos (^{Fernando y Arunakumara 2021}).

El tratamiento que logró mayores contenidos de MO fue el T2, ya que posiblemente el estiércol sin mezcla incrementó los niveles de MO en el vermicompostaje (^{Lammertyn et al. 2021b}), pues funciona como un acondicionador que protege al suelo de la erosión, mejorando sus características fisicoquímicas, lo que permite reparar su estructura, al aumentar la retención hídrica, regular la actividad de los nitritos y la capacidad de almacenar y liberar los nutrientes requeridos por las plantas de forma equilibrada, como el N, P, K, S y B (^{Ghorbani y Sabour 2021}).

La MO es baja en los suelos de la llanura amazónica, por lo que cuando se le aplican residuos vegetales transformados, como el vermicompost, aumenta su fertilidad, al incrementarse el contenido de MO, a mediano y largo plazo y, con ello, la disponibilidad de nutrimentos (^{González García y Godoy Ponce 2021}).

Table 1 Chemical composition of vermicomposting, % 

Treatments	OM	N	P	K
T1) FV	35.61^b	1.27	0.52^b	1.23^a
T2) CM	49.66^a	1.43	1.10^a	0.55^b
T3) BM, CM, FV	42.01^ab	1.60	0.55^b	1.20^a
Standard error Significance	± 2.62 P = 0.0470	± 0.16 P = 0.4198	± 0.04 P = 0.0005	± 0.03 P = 0.0001

FV: fruit and vegetable waste

BM: bovine manure

CM: chicken manure

Different letters by columns indicate significant differences (P < 0.05)

Para el porcentaje de fósforo, el T2 obtuvo diferencias significativas, con un valor de 1.10 % con respecto al T1 y T3, con cifras de 0.52 % y 0.55 %, respectivamente. ^{Font-Palma (2019)} estima que, como promedio, el estiércol contiene 0.25 % de fósforo, por lo que posiblemente el aporte de la gallinaza favoreció el contenido de este elemento en el T2.

Por tener mayor porcentaje de P, el T2 se podría convertir en una fuente para la alimentación de lombrices, ya que actúa como acondicionador del suelo y permite que se incremente el contenido de P en el producto final. Esto genera un valor adicional, ya que este elemento se presenta en contenidos bajos o se encuentra poco disponible en el suelo ^{Coban et al. 2022}).

Estudios realizados por ^{Benjawan et al. (2015)} informan valores más bajos en el contenido de P. Según refieren, en la semana 12, por ejemplo, presentan 0.36 % y se incrementan en la semana 16, con 3.06 %. Se utiliza como base basura seca, estiércol, cal, carbón vegetal, abono verde y cascarilla de arroz. Los autores citados también obtuvieron contenidos de K de 0.5 % en la semana 24, inferiores a los que se lograron en este estudio en el T1 y en el T3.

Para el porcentaje de potasio, en el T1 y el T3, se obtuvieron valores de 1.23 y 1.20 % respectivamente, con diferencias con respecto al T2, con 0.55 %. Trabajos similares estiman que, como promedio, el estiércol contiene 0.5 % de K (^{Sepúlveda Casadiego y Mosquera 2021}). Otros estudios demuestran valores superiores para este elemento, con la utilización de estiércol vacuno como sutrato para la alimentación de lombrices (^{Ahmad et al. 2021a}).

Se podria deducir que el contenido de K disminuye, mientras que el de P aumenta. El K es mayor cuando la fuente tiene residuos de frutas y verduras (^{Lachica et al. 2020}) para T1 y T3, cuyos contenidos fueron, en su mayoría, cascaras de naranja, tomate de mesa, cebolla larga, plátano y banano. Estos dos últimos se hallan en mayor proporción.

La cantidad de K también depende de la interacción entre factores, como la humedad agregada y la cantidad de desechos (^{Bin Dohaish 2020}). Posiblemente, la cantidad de desechos de frutas y verduras en las fuentes de los tratamientos T1 y T3, permitió el incremento del contenido de potasio. Por consiguiente, los residuos de cosecha sin mezclar permiten obtener mayor contenido de K, razón por lo que es posible que el T1 obtuviera diferencias significativas para esta variable, en comparacion con los otros tratamientos.

La tabla 2 muestra los indicadores que se deben medir adicionalmente, cuando se elabora vemicompostaje. Al analizar la relación C/N, no se obtuvieron diferencias en los tratamientos evaluados. En efecto, ^{Singh et al. (2020)} resaltan la importancia de la relación C/N, ya que es uno de los índices que permite estudiar la celeridad de descomposición del sustrato durante el proceso de vermicompostaje. Y esto es porque representa la pérdida de carbono orgánico, como consecuencia de la mineralizacion de sus componentes, y porque mide el aumento de la concentración de N, debido a la pérdida de peso. Valores similares a los que aquí se informan obtuvieron ^{Gudeta et al. (2022)}, quienes refieren una relación C/N de 10.77. Cifras inferiores a 15 indican que se trata de un vermicompost estable y maduro (^{Nazeri et al. 2021}).

Table 2 Indicators of carbon: nitrogen ratio, pH and electrical conductivity in vermicomposting 

Treatments	C/N	pH	EC (dS.m)
T1: FV	13.13	8.57 a	12.72 a
T2: CM	16.53	7.23 c	7.03 b
T3: BM, CM, FV	12.09	8.33 b	14.47 a
Standard error Significance	± 1.15 P = 0.1071	± 0.06 P = 0.0002	± 115 P = 0.0221

FV: fruit and vegetable waste

BM: bovine manure

CM: chicken manure

Different letters by columns indicate significant differences (P < 0.05)

Según Xavier et al. (2022), la actividad microbiana llega pronto al máximo por la rápida liberación de energía y el desprendimiento de dióxido de carbono. En estas condiciones, el N desaparece rápidamente del suelo, debido a la insistente demanda por parte de los microorganismos para sintetizar sus tejidos, y después de un tiempo ya no queda nada de este elemento. Por tanto, cuando se produce la degradación en el T3, la relación C/N fue la más baja y el contenido de N fue el más alto, con valor de 1.60 %. Esto muestra que posiblemente existe influencia de las mezclas de las diferentes fuentes para obtener mayor cantidad de N en el contenido de vermicompost (^{Ferreira et al. 2018}).

La tabla 2 deja ver los valores de pH, donde se evidencia que hubo diferencias entre los tratamientos: T1) 8.57, T2) 7.23 y T3) 8.33. Estos valores concuerdan con los obtenidos por ^{Vukovi et al. (2021)}, quienes afirman que los parámetros de un vermicompost estable están entre 4.5 y 8.5, es recomendable mantenerlos por encima de 7 para el control de depredadores y plagas. También durante el proceso existe una sucesión con predominio de diferentes microoganismos, influenciados por diferentes factores. Uno de estos es la naturaleza química del sustrato, que se digiere con mayor intensidad, de acuerdo con el contenido de humedad, la disponibilidad de oxígeno, la temperatura, la relación C/N y el pH. Es por ello que algunos microorganismos se multiplican más rápidamente que otros, y predominan en el medio de fermentación (^{Palacios Valenzuela et al. 2021}).

Los valores de conductividad eléctrica presentados en la tabla 2 muestran diferencias entre los tratamientos. Se puede decir que las propiedades químicas del vermicompost pueden ser variables, según el tipo, estado de descomposición y tiempo de almacenamiento de los subproductos utilizados para su fabricación (^{Durán y Henríquez 2009} y ^{Ahmad et al. 2021b}), razón por la cual, posiblemente, los valores pueden cambiar según el sustrato que se utilice. A partir de lo anterior, se debe tener en cuenta que uno de los criterios de calidad del producto está relacionado con la estabilidad del material, lo que se determina a partir de las variables pH y conductividad eléctrica (^{Santos et al. 2021}).

No obstante, la adición de estiércol incrementa el valor de pH, al mezclarlo con residuos de frutas y verduras (^{Mendez et al. 2018}). Por el contrario, en este caso, el pH fue inferior en los tratamientos donde se utilizó estiércol animal. Aunque posiblemente este se estabilice durante el proceso de higienización, y dependerá del tipo de residuo vegetal que se mezcle con el estiércol.

Según lo antes mencionado, la aplicación de abonos orgánicos produce una interacción de varios microorganismos que biosintetizan distintas sustancias intermedias y generan un proceso multienzimático que rompe las cadenas y anillos de hidrocarburos, lo que favorece la biorrecuperación de suelos contaminados (^{Chilon y Chilon 2016}).

No utilizar compostados deja ver mayores impactos ambientales, asociados a la generación de gases de efecto invernadero (^{Bernstad-Saraiva-Schott et al. 2016}). El vermicompostaje es una de las tecnologías de mayor aplicación para el manejo de los biorresiduos en países en desarrollo, por su bajo costo de inversión, operación sencilla y generación de un producto de valor agregado (^{Peralta et al. 2019}). El vermicompostaje, producido a partir de residuos vegetales, estiércol bovino y gallinaza, presenta características fisicoquímicas y microbiológicas que figuran en los estándares de calidad (^{Da Costa et al. 2018}).

El vermicompostaje debe presentar buenas características, en cuanto a riqueza de nutrientes, así como debe también de inhibir la germinación de patógenos. Es una alternativa para reciclar residuos sólidos orgánicos biodegradables (^{Suárez-Tapia et al. 2018}), transformarlos en fertilizantes para la agricultura y evitar su deposición inadecuada. Se convierte así en una alternativa viable para los productores de Colombia y, en especial, del departamento del Putumayo (^{Galindo 2018} y ^{Gunya y Masika 2022}).

Conclusiones

De acuerdo con la caracterización química del vermicompost obtenido en esta investigación a partir de diferentes sustratos, se concluye que este presenta una calidad adecuada, lo cual podría ser una alternativa para la mejora de suelos.

La investigacion mostró que la fuente de alimento afecta la composición final del vermicompost. Una fuente con mayor contenido de frutas y verduras obtuvo mayor cantidad de K. Por el contrario, mayores contenidos de P y MO se obtuvieron a partir de una fuente que contenia gallinaza.

Agradecimientos

Se agradece el apoyo ofrecido por la Dra. Magaly Herrera, del grupo de Biomatemática, en el procesamiento de los datos estadísticos. También al auxiliar de investigación Leidy Milena Daza, a los aprendices del SENA, Jenny Riascos y Lina Yurani Quintero, por la colaboración en las labores de campo, así como al Servicio Nacional de Aprendizaje SENA, financiado por el proyecto SENNOVA, regional Putumayo, Colombia.

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Recibido: 12 de Enero de 2022; Aprobado: 28 de Julio de 2022

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