SciELO - Scientific Electronic Library Online

 
vol.8 número2Vermicompostaje: I avances y estrategias en el tratamiento de residuos sólidos orgánicosSistema para programar y calendarizar el riego de los cultivos en tiempo real índice de autoresíndice de assuntospesquisa de artigos
Home Pagelista alfabética de periódicos  

Serviços Personalizados

Journal

Artigo

Indicadores

Links relacionados

  • Não possue artigos similaresSimilares em SciELO

Compartilhar


Revista mexicana de ciencias agrícolas

versão impressa ISSN 2007-0934

Rev. Mex. Cienc. Agríc vol.8 no.2 Texcoco Fev./Mar. 2017

http://dx.doi.org/10.29312/remexca.v8i2.60 

Ensayos

Vermicompostaje: II avances y estrategias en el tratamiento de residuos sólidos orgánicos

Víctor Manuel Villegas-Cornelio1  § 

José Ramón Laines Canepa2 

1División Académica de Ciencias Básica, Universidad Popular de la Chontalpa. Carretera Cárdenas-Huimanguillo, km 2.0. Ranchería Paso y Playa, Cárdenas, Tabasco. CP. 86500. Tel. (01) 937 3727050.

2División Académica de Ciencias Biológicas, Universidad Juárez Autónoma de Tabasco. Carretera Villahermosa-Cárdenas, km 0.5. Entronque a Bosques de Saloya. Villahermosa, Tabasco. CP. 86150. Tel. (01) 993 3581500, ext. 6400.

Resumen

El vermicompostaje es un proceso biotecnológico que permite biodegradar residuos orgánicos bajo condiciones aerobias y mesófilas por la acción conjunta de lombrices y microorganismos, del cual se obtiene un producto final estabilizado. En el proceso 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. El objetivo de esta revisión es dar a conocer avances reportados en la literatura científica acerca de los diferentes eventos en el proceso de vermicompostaje. El uso de residuos orgánicos no convencionales para producir vermicomposta, es una forma de reciclar materia orgánica que de otra manera son desechados de forma inapropiada causando problemas ambientales y pérdida de material orgánico valioso. Su uso como bioplaguicida plantea buena expectativa para el control de patógenos en los cultivos, limitando del empleo de pesticidas químicos. Se hace una revisión de la actividad enzimática en el vermicompostaje, responsable de muchas transformaciones bioquímicas en el sustrato. Un aspecto importante del proceso es el funcionamiento y la biodiversidad de las poblaciones microbianas que participan en la transformación de los residuos, del que se sabe muy poco. El manejo de esta tecnología requiere del entendimiento de los mecanismos complejos en la relación lombriz-microorganismos, que interactúan para aumentar las tasas de descomposición de la materia orgánica.

Palabras clave: bioplaguicida; enzimas; lombrices de tierra; microorganismos; vermicompostaje

Introducción

Actividades productivas como las agrícolas, urbanas e industriales generan residuos orgánicos que a pesar de no ser considerados óptimos para el desarrollo de las lombrices en condiciones naturales, han sido bioestabilizados con éxito en procesos de vermicompostaje. Estos residuos considerados no convencionales requieren de pre-acondicionamiento que le brinde las características requeridas para el adecuado desarrollo de las lombrices (Moreno et al., 2014). De los diferentes residuos que han sido vermicopostados de manera exitosa, los de la industria alimentaria, farmacéutica, curtiduría, papelera, forestal y ganadera, azucarera y conservas y vitivinícola (Balakrishnan y Batra, 2011; Garg et al., 2012; Hernández-Rodríguez et al., 2012; Basheer y Agrawal, 2013; Martínez-Cordeiro et al., 2013; Sreekanth et al., 2014; Ravindran et al., 2015) son recursos con un alto valor agrícola por las ventajas que proporciona al suelo a través del vermicompostaje.

La acumulación de este tipo de residuos deteriora el medio ambiente (Asim et al., 2015; Cardoen et al., 2015), generando además una pérdida de material potencialmente valioso que se puede procesar para generar productos con valor agregado (Nigam et al., 2009; Suthar et al., 2012). Con el desarrollo de sistemas agrícolas modernos se ha abierto otra ventana de discusión, el problema de contaminación derivado del uso de fertilizantes químicos (Navarro et al., 1995). De las muchas ventajas de la vermicomposta está su uso como bioplaguicida contra patógenos vegetales. Recientes investigaciones han demostrados que el vermicompostaje incrementa la diversidad microbiana, condición que la hace útil como agente biocontrolador contra diferentes plagas (Domínguez et al., 2010; Jack, 2012).

Su uso ha demostrado su capacidad como fungicida, supresor de áfidos, nematodos y ácaros de cultivos (Artavia et al., 2010; Edwards et al., 2010a; Contreras-Blanca et al., 2014). El vermicompostaje es un proceso bioquímico que puede ser explicado a través de su actividad enzimática, que tienen lugar en el suelo y son responsables de las transformaciones de compuestos orgánicos complejos a sustancias solubles fácilmente asimilables por las plantas, esta actividad ha cobrado interés sobre todo en aquellos ciclo de los elementos que forman parte de la materia viva (García et al., 2003; Henríquez et al., 2014). Otro aspecto importante del proceso es la función y biodiversidad microbiana que participan en la transformación de los residuos, existe al respecto escaso conocimiento debido a la complejidad y heterogeneidad del proceso (Vargas-Machuca, 2010; Moreno et al., 2014).

Este documento tiene como objetivo dar a conocer avances reportados en la literatura científica acerca de los complejos mecanismos del proceso de vermicompostaje, con el propósito de valorar las virtudes de estas tecnologías en la conversión de residuos orgánicos sólidos en productos estabilizados con amplio potencial de uso como enmiendas orgánicas para suelos, la supresión de patógenos radiculares de plantas o descontaminación de suelos.

Los residuos no convencionales: material orgánico de uso potencial

Este tipo de residuos procedentes de ámbitos agroindustrial, urbanos e industrial a pesar de ser considerados no óptimos para el desarrollo de las lombrices en condiciones naturales, han sido bioestabilizados eficazmente por medio del vermicompostaje. Sin embargo, en algunos casos es necesario acondicionarlos previamente para permitir la sobrevivencia de las lombrices (Vargas-Machuca et al., 2008; Moreno et al., 2014). En este tipo de residuos están los lodos generados por algunas industrias, en la que el vermicompostaje es una alternativa simple y de bajo costo para su reciclaje.

La transformación de estos residuos es importante para la estabilización de lodos generados por la industria alimentaria, el producto obtenido presenta una mejora química significativa en nitrógeno, fósforo, sodio y potasio, además de la estabilización del pH, carbono orgánico total y la relación C:N, incluso el abono obtenido puede mejorarse si se enriquece con otros residuos, particularmente con estiércol bovino o equino, obteniendo un humus homogéneo en olor, granulación y de color oscuro (Garg et al., 2012; Meiyan et al., 2012). En la industria del sagú (Marantha auridinacea) se ha utilizado los beneficios del vermicompostaje, mezclando los residuos de esta industria con estiércol de vaca y aves de corral, el producto resultante es un abono de calidad con la conveniente reducción de la relación C:N y mayor estatus nutricional para la producción de cultivos (Subramanian et al., 2010).

Una ventaja del vermicompostaje de los lodos residuales y su empleo como abono, es el mejoramiento de las propiedades bioquímicas y fisicoquímicas de los suelo, sobre todo de los poco fértiles. Estudios realizados en suelos arcillosos y arenosos ha demostrado que el mejoramiento comienza a partir de la activación de los procesos microbiológicos a través de la modificación gradual de las condiciones nutritivas que ocurren dentro de la cubierta viva debido a la actividad de las lombrices. La mejora en la estructura del suelo es de importancia agronómica ya que buenas propiedades físicas favorecen la retención de agua, difusión de oxígeno y disponibilidad de nutrientes, que al combinarse mejoran la calidad y fertilidad del suelo (Masciandaro et al., 2010).

La industria farmacéutica que comprende el procesamiento de materias primas de uso farmacéutico genera contaminantes orgánicos que deriva en su mayor parte de la producción del principio activo. Estos desechos no pueden descartarse como residuos convencionales sin darles un tratamiento especial (Ramos, 2006; Sreekanth et al., 2014). El vermicompostaje de los residuos de hierbas después de su proceso mezclados con estiércol de vaca, provoca cambios significativos en las características del residuo como disminución del carbono orgánico, de la relación C:P, y C:N, y generando un aumento en nitrógeno, fósforo y potasio. El abono obtenido tiene uso potencial en restauración ecológica y programas de fertilidad del suelo (Singh y Suthar, 2012a; Singh y Suthar, 2012b).

El vermicompostaje también tiene aplicación en la industria de la curtiduría, que genera desechos tóxicos y materiales orgánicos de lenta degradación. Este proceso es una alternativa viable para la reducción y biodegradación de estos contaminantes, observando una disminución de la concentración de patógenos, de la conductividad eléctrica y sólidos volátiles, la concentración de nitrógeno y fósforo al final del proceso son similares a los encontradas en los abonos orgánicos. La combinación lombriz de tierra y microorganismos con estiércol bovino modifican las propiedades fisicoquímicas de los residuos, obteniendo un producto libre de olores, más oscuro y homogéneo, con una disminución de la relación C:N (Cardoso-Vigueros y Ramírez-Camperos, 2006; Ravindran et al., 2015).

En la industria papelera que genera grandes cantidades de residuos, el uso de la tecnología del vermicompostaje ha generado buenas expectativas. Estudios realizado de la degradación de papel mezclado con aserrín de madera, estiércol equino y la lombriz de tierra Perionyx excavatus, ha generado buenos resultados, al obtener humus de lombriz de buena calidad (Abd et al., 2009). Como el papel de desecho es rico en carbono y deficiente en nitrógeno, puede mezclarse con estiércol bovino, haciéndolo más adecuado para las lombrices de tierra. Este proceso incrementa la concentración de nitrógeno, fósforo y potasio, y disminuye el pH y la relación C:N al final del proceso (Basheer y Agrawal, 2013).

Los residuos de la industria forestal y ganadera representan un grave problema ecológico si no se manejan adecuadamente. Una alternativa para transformar estos materiales es el vermicompostaje, y utilizarse de manera segura como mejoradores del suelo. Estos residuos al mezclarse con estiércoles de vaca, conejo y oveja, generan un producto de buena calidad con disminución en la relación C:N y pH, los contenidos de nitratos y nitrógeno se incrementan, dando al producto final propiedades químicas y nutricionales valiosas (Hernández-Rodríguez et al., 2012).

La industria vitivinícola de gran importancia económica en varios países, genera grandes cantidades de residuos, entre ellos el bagazo de uva, subproducto del proceso de extracción del mosto en la preparación del vino. El vermicompostaje del bagazo genera un producto maduro y estabilizado, con un incremento en la concentración de nutrientes para su uso como enmienda orgánica en campos de cultivo (Martínez-Cordeiro et al., 2013). La rapidez con que ocurren estas transformaciones hacen del proceso un buen sistema para estudiar el papel de las lombrices de tierra y su microflora en la degradación del bagazo de uva (Gómez-Brandón et al., 2010). Otro residuo proveniente de la industria de bebidas alcohólica es el bagazo tequilero, sustrato potencial para vermicompostaje. El humus resultante provee un reservorio nutrimental alto en nitrógeno, fósforo, potasio, calcio y magnesio que permite su uso en la agricultura (Rodríguez et al., 2010).

La producción de azúcar es una importante industria agrícola que genera residuos sólidos como el bagazo, cachaza, lodos del proceso de clarificado, cenizas y basura de caña (Balakrishnan y Batra, 2011). La transformación de estos residuos por vermicompostaje mezclado con estiércol de bovinos y lombriz de tierra (Eisenia fetida), ayuda a mejorar las características fisicoquímicas del producto final. Los nutrientes como el nitrógeno, fósforo y sodio aumentan favorablemente, con disminución del carbono orgánico y relación C:N. En la transformación de estos residuos se han utilizado lombrices como Eudrilus eugenia, Eisenia fetida y Perionyx excavates, capaces de convertir una buena parte de la materia orgánica de estos residuos en humus en un periodo relativamente corto. Los nutrientes como calcio, magnesio, sodio y potasio aumentan significativamente y el pH es estable en el producto final (Bhandarkar et al., 2014). Experimentos realizados con bagazo de caña de azúcar y paja de arroz, han demostrado que las vermicompostas obtenidas mejoran el crecimiento de plantas de frijol (Phaseolus vulgaris) y mejora significativa en la calidad del suelo (Adil y Jaikishun, 2010).

Otro residuo de la agroindustria es el bagazo de la piña, que puede representar hasta 20% de la producción total. Parte de este residuo es utilizado como alimento para ganado y el resto se desecha, convirtiéndose en un problema ambiental (Antonio et al., 2011). Poco se sabe acerca de la capacidad de transformación por las lombrices de los residuos de piña. Mainoo et al. (2009), consideran que el vermicompostaje resulta prometedor como una tecnología de gestión para este tipo de residuos, se ha demostrado que el vermicompostaje con Eisenia eugeniae acelerara la descomposición y la pérdida de masa de los residuos, con incremento de nitrógeno, fósforo y potásio. Sin embargo, la acidez inicial de los residuos es un problema para las lombrices, por lo que un precompostaje mejora las condiciones de pH.

Bioplaguicida: un producto del vermicompostaje para la producción orgánica sostenible

Una propiedad poco conocida del proceso de vermicompostaje es la presencia de agentes bioplaguicidas en la vermicomposta. Recientemente se ha investigado su potencial contra patógenos vegetales, insectos, ácaros y nematodos parásitos de plantas. Al adicionar vermicomposta al suelo se incrementa la diversidad microbiana, por un rango más amplio de microorganismos, estos pueden actuar como agentes controladores contra diferentes plagas en plantas, se ha sugerido que los posibles mecanismos de supresión de enfermedades está basado en la competencia entre microorganismos por los nutrientes y la energía (Clive et al., 2006; Domínguez et al., 2010; Edwards et al., 2010a; Jack, 2012).

La capacidad antifungicida del lixiviado de vermicomposta a partir de estiércol bovino contra el hongo Colletotrichum gloeosporioides tiene un efecto inhibitorio de 100% cuando se aplica sin ser esterilizado. Se ha descubierto que los microorganismos presentes en el lixiviado compiten contra el hongo patógeno por nutrientes o son antagónicos hacia el (Contreras-Blanca et al., 2014). La aplicación de vermicomposta de estiércol bovino en plantas de tomate reduce la cantidad del nematodo parásito (Meloidogyne incognita) en raíz y suelo (Castro et al., 2011). El empleo de vermicomposta madura de broza de café con estiércol de bovino y cabra sobre el sistema Tiquisque-Pythium myriotylum, tiene un efecto supresivo sobre el desarrollo de la enfermedad causada por el hongo Pythium myriotylum en plantas de Tisquique (Xanthosoma sagittifolium) (Artavia et al., 2010).

La supresión de áfidos, cochinillas, ácaros y otras plagas es otro uso de la vermicomposta, estudios en plantas de tomates y pepinos han demostrado que los extractos acuosos de la vermicomposta suprimen tanto el establecimiento de la plaga en la planta, como las tasas reproductivas del áfido verde del melocotón, cochinillas y ácaros (araña manchada). El mismo efecto ejerce sobre los escarabajos (Acalymna vittatum) del pepino y gusanos cornudos del tabaco (Manduca sexta), en el que los extractos suprimen significativamente el establecimiento de las plagas en las plantas. Probablemente la supresión se deba a la fijación de compuestos fenólicos por las plantas y a su rechazo por las plagas (Edwards et al., 2010a; Edwards et al., 2010b). El uso integral de la vermicomposta aporta ciertas ventajas al suelo y las plantas, al suministrar los nutrientes necesarios para el crecimiento y producción del cultivo, y al mismo tiempo ejercer un control biológico contra plagas que afecta la producción.

Actividad enzimática: una medida de la actividad bioquímica del proceso de vermicompostaje

Las enzimas intervienen en la mayoría de los procesos que tienen lugar en el suelo, son responsables de la formación de moléculas orgánicas y particularmente en la transformación de compuestos orgánicos complejos a sustancias asimilables por las plantas. Las enzimas en el suelo pueden ser extracelulares, intracelulares o bien estar adsorbidas a la materia orgánica y sistema coloidal, lo cual sugiere que el suelo puede actuar como un reservorio temporal (Henríquez et al., 2014).

Para medir la actividad metabólica de los microorganismos, se puede recurrir a una variedad de ensayos enzimáticos, a través de pruebas para determinar enzimas específicas (Atlas y Bartha, 2001). El conocimiento de la evolución de las actividades enzimáticas durante el vermicompostaje es importante, sobre todo las actividades enzimáticas del tipo hidrolasas, que son actividades implicadas en los ciclos de los elementos biófilos como carbohidrasas, quitinasa, β-glucosidada y β-galactosidada del ciclo del C, fosfatasa del ciclo del P, ureasa y proteasas del ciclo del N y arilsulfatasa del ciclo del S, que son consideradas como parámetros específicos (García et al., 2003). En los procesos microbianos que se generan en el suelo u otro sustrato, la cuantificación de la deshidrogenasa y catalasa son unos de los métodos más usados y son considerados como pruebas generales (Acosta y Paolini, 2005).

El entendimiento de la actividad enzimática es importante para manejar los procesos bioquímicos que ocurren durante el vermicompostaje (Quintero-Lizaola et al., 2005). La mayoría de las actividades enzimáticas estudiadas, después de un aumento durante los primeros estadios del proceso, tienden a disminuir a medida que avanza la biodegradación de los residuos orgánicos por la acción de las lombrices y microorganismos. Por ello, las vermicompostas obtenidas presentan una menor actividad que los residuos orgánicos frescos. Sin embargo, hay que señalar que las vermicompostas, al tener estabilizada su materia orgánica, conseguirán mayor eficacia en la construcción de un pool enzimático “estable”; es decir, complejos “enzima-humus” capaces de resistir la desnaturalización de las enzimas (Vargas-Machuca, 2010).

Dentro de los procesos de biotransformación enzimática, se ha encontrado que la presencia de la lombriz de tierra estimula la actividad de las enzimas amilasa, celulasa, lipasa, invertasa, proteasa, amidasa, ureasa, nitrogenasa, fosfatasa ácida y alcalina, fosfomonoesterasas, arilsufatasa y deshidrogenasa. La actividad de estas enzimas es mayor en los residuos con lombrices que donde están ausentes, y disminuye en relación directa con la madurez de la composta. El incremento de esta actividad está relacionada con la interacción de tres factores importantes: presencia y ausencia de lombrices, tamaño de sustrato y tiempo de muestreo.

El conocimiento acerca de la dinámica enzimática del proceso de vermicompostaje sirve para manejar de manera sostenible y aún acelerar el proceso de biotransformación de los residuos (Quintero, 2014). Durante el vermicompostaje el incremento de la actividad de la deshidrogenasa está relacionado con la cantidad de humus aplicada al suelo. Contreras et al. (2013), indican que cuando se emplea la vermicomposta a razón de 30% como abono para el suelo, la enzima deshidrogenasa incremente su actividad durante los primeros 60 días, posteriormente esta actividad desciende. Este descenso se debe que los microorganismos han agotado la fuente de carbono fácilmente degradable, razón por la cual disminuye la producción de esta enzima de acción intracelular.

Estudios con la lombriz de tierra Amynthas hupeiensis, muestran que incrementa la actividad enzimática fibrolítica durante el proceso de vermicompostaje cuando se utiliza el rastrojo de maíz. Las actividades de la celulasa, avicelasa, β-glucosidasa, endo-β-1,4-xilanasa, acetil esterasa, y manganeso peroxidasa se ven incrementadas de manera significativa. Debido a esta actividad, el contenido de celulosa, hemicelulosa y lignina en el proceso de vermicompostaje se reduce en presencia de las lombrices de tierra durante los primeros 30 días aproximadamente. Aunque los microorganismos son los principales agentes responsables de la descomposición de la celulosa, hemicelulosa y lignina, las lombrices de tierra juegan un papel clave en la descomposición de los residuos vegetales y es la razón para el impulso de la actividad enzimática durante el vermicompostaje al estimular la multiplicación microbiana (Yuxiang et al., 2015).

El incremento de la actividad enzimática, está relacionada también con la presencia de material orgánico fresco, presente al inicio del proceso de transformación. Estudios comparativos entre el compostaje tradicional y el vermicompostaje, han demostrado que las lombrices incrementan significativamente la actividad enzimática durante las etapas iniciales del proceso y luego disminuye gradualmente. La actividad de las enzimas ureasa, fosfatasa y deshidrogenasa durante el vermicompostaje con Eudrilus eugeniae, de lodos residuales utilizando papel como acondicionador y estiércol de vaca, se ha visto incrementada al inicio del proceso.

Este incremento está relacionado con la disponibilidad de sustrato para la actividad enzimática extracelular, y la disminución de esta actividad puede ser debido a la reducción de la población microbiana en las últimas etapas de los procesos de compostaje y vermicompostaje (Ponmani y Udayasoorian, 2014). Rama et al. (2014), consideran que en el compostaje y vermicompostaje se registran actividades enzimáticas altas. Sin embargo, el vermicompostaje presenta la mayor actividad para las enzimas durante los primeros 30 días, reduciéndose al final del proceso. Tal vez, esto se deba a la disponibilidad de sustancias fácilmente degradables para las actividades microbianas en las etapas iniciales.

Estudios realizados con Eisenia fetida han confirmado que la actividad enzimática β-glucosidasa, celulasa y fosfatasa aumentan entre 1.2 y 2.7 veces cuando se aplica tasas bajas de purines (estiércoles líquidos del sector porcino, compuestos por deyecciones, aguas de lavado y restos de alimentos), no así la actividad proteasa que aumenta en tasas altas de purines de cerdo aplicada. En ambas tasas de purines aplicadas, la presencia de lombrices de tierra en las capas jóvenes estimula el crecimiento microbiano, que disminuye una vez que las lombrices abandonan dichas capas (Aira et al., 2007).

Microorganismos: estudio de su abundancia y diversidad en el proceso de vermicompostaje

A pesar del conocimiento sobre la estrecha relación entre las lombrices de tierra y los microorganismos durante la biotransformación de los residuos orgánicos, es necesario conocer qué microorganismos participan en el proceso y la función. Debido a la complejidad y heterogeneidad del proceso de vermicompostaje, el conocimiento sobre la biodiversidad, dinámica y funcionalidad microbiana es muy escaso, y los resultados obtenidos en muchos casos son contradictorios (Vargas-Machuca, 2010; Moreno et al., 2014).

El estudio de la ecología microbiana se centra en dos aspectos importantes: la biodiversidad de los microorganismos que incluye el aislamiento, identificación, cuantificación y actividad en su hábitat (Madigan et al., 2009). Existe en la literatura especializada métodos específicos que permiten conocer la estructura y funcionalidad de las poblaciones microbianas implicadas en el vermicompostaje, que van desde los medios de cultivos tradicionales, hasta el empleo de técnicas basadas en marcadores moleculares.

Los métodos clásicos de detección de microorganismos consisten en disponer las células microbianas viables sobre un medio sólido o líquido. El método clásico es eficaz para detectar microorganismos cuando estos se encuentran en una proporción significativa (Atlas y Bartha, 2001). La determinación de grupos específicos empleando medios selectivos puede proporcionar datos fiables. Sin embargo, el recuento de todas las células de una muestra usando un medio único y una sola serie de condiciones de crecimiento puede resultar en una estimación baja, conocida como anomalía del recuento en medio sólido (Madigan et al., 2009).

Por la sencillez del cultivo en medio sólido, ha sido comúnmente usada para cuantificar cambios en el número de microorganismos. La utilización de medios de cultivo diferenciales permiten el crecimiento de microorganismos con capacidades fisiológicas específicas, esta metodología ha sido empleada para estudiar la diversidad de bacterias heterótrofas involucradas en distintos tipos de compostaje. Los medios de cultivos tradicionales se han empleado para caracterizar poblaciones microbianas durante el vermicompostaje de residuos orgánicos, agrupándolos en tres categorías taxonómicas (bacterias, actinomicetos y hongos) (Durán y Henríquez, 2007). El uso de los medio de cultivos selectivos por lo común son empleados para cuantificar bacterias, hongos y actinomicetos en la transformación de residuos, como el estiércol equino, pulpa de café y paja de avena vermicomposteado (Raphael y Velmourougane, 2011; Polo et al., 2012; Quintero, 2014).

A pesar de que los métodos de cultivos tradicionales proporcionan información relevante sobre la abundancia de microorganismos involucrados en el vermicompostaje de distintos tipos de residuos, probablemente subestima la verdadera densidad de la población microbiana, ya que muchos microorganismos son incapaces de desarrollarse en los medios de cultivos convencionales. Con las técnicas de enumeración de organismos viables se obtienen no más de 10% y hasta menos de 1% de esos valores (Alexander, 1980; Campbell, 2001).

En años recientes, el desarrollo de nuevas técnicas en microbiología ha permitido el estudio de los microorganismos presentes en diversos tipos de muestras biológicas sin necesidad de ser cultivados. Una de estas técnicas son los marcadores moleculares. Las nuevas técnicas de análisis de microorganismos, basadas en el análisis de patrones de ADN, patrones de ácidos grasos y patrones de sustratos carbonados son de gran utilidad ya que proporcionan información sobre la estructura y diversidad de las comunidades microbianas, permiten comparar entre residuos orgánicos iniciales y vermicompostados (Vargas-Machuca, 2010). Con el crecimiento de la investigación genética y la clasificación bacteriana, los marcadores moleculares son una herramienta importante para identificar especies bacterianas. El análisis del ADN contenido en una muestra, permite estudiar la diversidad biológica de los microorganismos activos, aletargados o esporulados, que la coloca como la técnicas más utilizada (Weilong et al., 2012; Moreno et al., 2014).

Muchos estudios sobre la biodiversidad microbiana, no necesitan aislar los microorganismos para cuantificarlos o identificarlos. En su lugar se recurre a estos marcadores moleculares para medir la biodiversidad. La literatura reciente reporta un número significativo de técnicas moleculares, alternativas, sensibles y selectivas para la detección, enumeración e identificación de microorganismos en diferentes muestras ambientales incluyendo el vermicompostaje (Palomino-Camargo y Gonzáles-Muños, 2014). Una de las técnicas mayormente utilizada para investigar las comunidades microbianas asociadas al vermicompostaje es la PCR-DGGE. Se ha utilizado para diferenciar bacterias sobre la base de las diferencias de secuencia en su rDNA 16S y ser usada para identificar nuevos microorganismos que son raros o no cultivables o para para monitorear la variación en la estructura microbiana, relativo a la abundancia de clases de bacterias y hongos, con la que se pueden identificar taxones específicos de bacterias como las Gammaproteobacteria, Betaproteobacteria, Actinobacteria y Alphaproteobacteria durante el vermicompostaje (Hong et al., 2011; Castillo et al., 2013).

El uso de las técnicas de PCR-DGGE, ha revolucionado el conocimiento sobre la ecología microbiana de los procesos de degradación de compuestos orgánicos en el suelo y otros tipos de muestras ambientales. Permite monitorear poblaciones microbianas concretas y sus actividades sin recurrir al cultivo en medios selectivos. Usando técnicas de PCR-DGGE han encontrado que los taxones de bacterias Actinobacteria, Betaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Alphaproteobacteria, Firmicutes Cianobacterias, Bacteroidetes, Actinomycetos y los hongos Sordariomycetes, Ascomycotina, Basidiomycota y Zygomycota son los organismos dominantes durante el proceso de vermicompostaje de residuos vegetales de la col, lechuga, cáscara de papa, residuos de frutas y verduras frescas (Huang et al., 2013; Huang et al., 2014).

Conclusiones

El vermicompostaje es un proceso biotecnológico para el tratamiento de residuos orgánicos, en el que las lombrices y los microorganismos juegan un papel central, además, las lombrices de tierra se han considerado como indicadores de la sostenibilidad de las prácticas agrícolas que los agricultores pueden utilizar, optimizando de esta manera los diversos sistemas agrícolas.

Una de las aplicaciones de la vermicomposta, es en la agricultura convencional, como enmienda, abono o fertilizantes orgánicos, debido a sus cualidades agrícolas, que incluso son superiores a otras enmiendas orgánicas. La presencia de materia orgánica parcialmente humificada, su carácter coloidal y baja densidad, le proporcionan al suelo propiedades físicas, químicas y biológicas excepcionales. Los problemas ambientales ocasionados por la contaminación de suelos por diferentes compuestos, ya sea orgánico, xenobiótico o metales pesados, es una preocupación global. El uso de la vermicomposta como técnica de depuración biológica, es una alternativa viable con ventajas medioambientales prometedora.

A pesar de las diversas aplicaciones que tiene la vermicomposta, existen actividades científicas a desarrollar en el futuro, como el estudio de la dinámica y biodiversidad microbiana, de la que ya se han obtenido avances, relacionados con la identificación de microorganismos con amplio potencial biotecnológico e industrial. Recientemente se ha considerado su uso potencial en la medicina moderna, en la reducción de la presión arterial, el adelgazamiento de la sangre y disolución de los coágulos de sangre en pacientes con accidentes cerebrovasculares y del corazón, cura para el cáncer, cura para la artritis y reumatismos, como agente anti-inflamatorio, fuente de antibióticos y como una fuente rica de proteínas de alta calidad.

En consideración con lo anterior el vermicompostaje es una tecnología de gestión de residuos de manera eficiente y respetuosa del medio ambiente, a un nivel que puede ser fácilmente almacenado, manipulado, sin efectos adversos en cultivos agrícolas. Es una tecnología ecológica útil para las prácticas agrícolas ya que mejora las propiedades fisicoquímicas del suelo, favoreciendo las condiciones nutricionales de los cultivos.

Literatura citada

Abd, M. L.; Che, J. M. L.; Kamil, Y. M.; Tengku, I. T. H.; Harun, R. and Juahir, H. 2009. Influences of bedding material in vermicomposting process. Int. J. Biol. 1(1):81-91. [ Links ]

Acosta, Y. y Paolini, J. 2005. Actividad de la enzima deshidrogenasa en un suelo Calciorthids enmendado con residuos orgánicos. Agron. Trop. 55(2):217-232. [ Links ]

Adil, A. A. and Jaikishun, S. 2010. An investigation into the vermicomposting of sugarcane bagasse and rice straw and its subsequent utilization in cultivation of Phaseolus vulgaris L. in Guyana. Am. Eur. J. Agric. Environ. Sci. 8(6):666-671. [ Links ]

Aira, M.; Monroy, F. and Domínguez, J. 2007. Earthworms strongly modify microbial biomass and activity triggering enzymatic activities during vermicomposting independently of the application rates of pig slurry. Sci. Total Environ. 385(1-3):252-261. [ Links ]

Alexander, M. 1980. Introducción a la microbiología del suelo. 2ª edición. Traducción del inglés por Juan José Peña Cabriales. AGT Editores. México. 491 p. [ Links ]

Antonio, C. R.; Mendoza, M. A. M.; Chávez, C. M. Y.; Rivera, A. J. L. y Cruz, G. M. J. 2011. Aprovechamiento del bagazo de piña para obtener celulosa y bioetanol. Afinidad. 68:38-43. [ Links ]

Artavia, S.; Uribe, L.; Saborío, F.; Arauz, L. F. y Castro, L. 2010. Efecto de la aplicación de abonos orgánicos en la supresión de Pythium myriotylum en plantas de tiquizque (Xanthosoma sagittifolium). Agron. Costarric. 34(1):17-29. [ Links ]

Asim, N.; Emdadi, Z.; Mohammad, M.; Yarmo, M. A. and Sopian, K. 2015. Agricultural solid wastes for green desiccant applications: an overview of research achievements, opportunities and perspectives. J. Cleaner Produc. 91:26-35. [ Links ]

Atlas, R. M. y Bartha, R. 2001. Ecología microbiana y microbiología ambiental. 4ª edición. Trad. Corzo, A.; Gabarrón, J.; García, A.; Gorostiza, A.; Montolio, M. y Rodríguez, A. Addison-Wesley, España. 677 p. [ Links ]

Balakrishnan, M. and Batra, V. S. 2011. Valorization of solid waste in sugar factories with possible applications in India: A review. J. Environ. Manag. 92(11):2886-2891. [ Links ]

Bhandarkar, B. A.; Kakde, S. A.; Sonar, S. K. and Sayyed, A. S. 2014. Vermicomposting from bagasse by using Eudrilus eugeniea. Int. J. Res. Eng. Technol. 3(9):14-19. [ Links ]

Basheer, M. and Agrawal, O. P. 2013. Management of paper waste by vermicomposting using epigeic earthworm, Eudrilus eugeniae in Gwalior, India. Int. J. Curr. Microbiol. App. Sci. 2(4):42-47. [ Links ]

Campbell, R. 2001. Ecología microbiana. 1ª edición. Trad. Ortega, J. J. LIMUSA. México. 268 p. [ Links ]

Cardoso-Vigueros, L. y Ramírez-Camperos, E. 2006. Biodegradación de desechos de curtiduría y lodo residual por composteo y vermicomposteo. Ingeniería Hidráulica en México. 21(2):93-103. [ Links ]

Cardoen, D.; Joshi, P.; Diels, L.; Sarma, P. M. and Pant, D. 2015. Agriculture biomass in India: Part 2. Post-harvest losses, cost and environmental impacts. Resources, Conservation and Recycling. 101:143-153. [ Links ]

Castillo, J. M.; Romero, E. and Nogales, R. 2013. Dynamics of microbial communities related to biochemical parameters during vermicomposting and maturation of agroindustrial lignocellulose wastes. Bio. Technol. 146:345-354. [ Links ]

Castro, L.; Flores, L. y Uribe, L. 2011. Efecto del vermicompost y quitina sobre el control de Meloidogyne incognita en tomate a nivel de invernadero. Agron. Costarric. 35(2):21-32. [ Links ]

Clive, E.; Norman, A. and Scott, G. 2006. Effects of vermicompost teas on plant growth and disease. BioCycle. 47(5):28-31. [ Links ]

Contreras, J.; Rojas, J. y Acevedo, I. 2013. Efecto del vermicompost sobre algunas propiedades químicas y biológicas del suelo. In: XX Congreso Venezolano de la Ciencia del Suelo. San Juan de Los Morros, 25 al 29 de noviembre de 2013. San Juan de Los Morros, Venezuela. [ Links ]

Contreras-Blancas, E.; Ruíz-Valdiviezo, V. M.; Santoyo-Tepole, F.; Luna-Guido, M.; Meza-Gordillo, R.; Dendooven, L. and Gutiérrez-Miceli, F. A. 2014. Evaluation of Worm-Bed Leachate as an antifungal agent against pathogenic fungus, Colletotrichum gloeosporioides. Compost Science & Utilization. 22(1):23-32. [ Links ]

Domínguez, J.; Gómez-Brandón, M. y Lazcano, C. 2010. Propiedades bioplaguicidas del vermicompost. Acta Zool. Mex. 2:373-383. [ Links ]

Durán, L. y Henríquez, C. 2007. Caracterización química, física y microbiológica de vermicompostas producidos a partir de cinco sustratos orgánicos. Agron. Costarric. 31(1):41-51. [ Links ]

Edwards, A. C.; Arancon, Q. N.; Vasko-Bennett, M.; Askar, A.; Keeney, G. and Little, B. 2010a. Suppression of green peach aphid (Myzus persicae) (Sulz.), citrus mealybug (Planococcus citri) (Risso), and two spotted spider mite (Tetranychus urticae) (Koch.) attacks on tomatoes and cucumbers by aqueous extracts from vermicomposts. Crop Protection. 29(1):80-93. [ Links ]

Edwards, A. C.; Arancon, Q. N.; Vasko-Bennett, M.; Askar, A. and Keeneya, G. 2010b. Effect of aqueous extracts from vermicomposts on attacks by cucumber beetles (Acalymna vittatum) (Fabr.) on cucumbers and tobacco hornworm (Manduca sexta) (L.) on tomatoes. Pedobiologia. 53(2):141-148. [ Links ]

García, I. C.; Gil, S. F.; Hernández, F. T. y Trasar, C. C. 2003. Técnicas de análisis de parámetros bioquímicos en suelos: medida de actividades enzimáticas y biomasa microbiana. Ediciones Mundi-Prensa, España. 371 p. [ Links ]

Garg, V. K.; Suthar, S. and Yadav, A. 2012. Management of food industry waste employing vermicomposting technology. Bio. Technol. 126:437-443. [ Links ]

Gómez-Brandón, M.; Lazcano, C.; Lores, M. y Domínguez, J. 2010. Papel de las lombrices de tierra en la degradación del bagazo de uva: efectos sobre las características químicas y la microflora en las primeras etapas del proceso. Acta Zool. Mex. 2:397-408. [ Links ]

Henríquez, C.; Uribe, L.; Valenciano, A. y Nogales, R. 2014. Actividad enzimática del suelo -deshidrogenasa, β-glucosidasa, fosfatasa y ureasa- bajo diferentes cultivos. Agron. Costarric. 38(1):43-54. [ Links ]

Hernández-Rodríguez, O. A.; López-Díaz, J. C.; Arras-Vota, A. M.; Quezada-Solís, J. and Ojeda-Barrios, D. 2012. Quality of vermicompost obtained from residues of forestry and livestock. Sustainable Agriculture Research. 1(1):70-76. [ Links ]

Hong, S. W.; Lee, J. L. and Chung, K. S. 2011. Effect of enzyme producing microorganisms on the biomass of epigeic earthworms (Eisenia fetida) in vermicompost. Bio. Technol. 102(10):6344-6347. [ Links ]

Huang, K.; Fusheng, L.; Yongfen, W.; Xiaoyong, F. and Xuemin, C. 2014. Effects of earthworms on physicochemical properties and microbial profiles during vermicomposting of fresh fruit and vegetable wastes. Bio. Technol. 170:45-52. [ Links ]

Huang, K.; Li, F.; Wei, Y.; Chen, X. and Fu, X. 2013. Changes of bacterial and fungal community compositions during vermicomposting of vegetable wastes by Eisenia fetida. Bio. Technol. 150:235-241. [ Links ]

Jack, A. L. H. 2012. Vermicompost suppression of Pythium aphanidermatum seedling disease: Practical applications and an exploration of the mechanisms of disease suppression. Available from ProQuest Dissertations & Theses Global. Published by ProQuest LLC. 154 p. [ Links ]

Khomami, A. M. and Moharam, M. G. 2013. Evaluation of sugar cane bagasse vermicompost as potting media on growth and nutrition of Dieffenbachia amoena ‛Tropic Snow’. Int. J. Agron. Plant Produc. 4(8):1806-1812. [ Links ]

Madigan, M. T.; Martinko, J. M.; Dunlap, P. V. y Clark, D. P. 2009. Brock Biología de los microorganismos. 12ª edición. Trad. Barranchina, C.; García, L. C.; Berlanga, M.; Prats, M. A.; Claros, D. D.; Ruiz, A. J.; Gacto, F. M. y Ruiz-Bravo, A. Pearson Educación, España. 1259 p. [ Links ]

Mainoo, N. O. K.; Barrington, S.; Whalen, J. K. and Sampedro, L. 2009. Pilot-scale vermicomposting of pineapple wastes with earthworms native to Accra, Ghana. Bio. Technol. 100:5872-5875. [ Links ]

Martínez-Cordeiro, H.; Álvarez-Casas, M.; Lores, M. y Domínguez, J. 2013. Vermicompostaje del bagazo de uva: fuente de enmienda orgánica de alta calidad agrícola y de polifenoles bioactivos. Recursos Rurais. 9:55-63. [ Links ]

Masciandaro, G.; Bianchi, V.; Macci, C.; Doni, S.; Ceccanti, B. and Iannelli, R. 2010. Potential of on-site vermicomposting of sewage sludge in soil quality improvement. Desalination and Water Treatment. 23(1-3):123-128. [ Links ]

Meiyan, X.; Xiaowei, Li.; Jian, Y.; Zhidong, H. and Yongsen, Lu. 2012. Changes in the chemical characteristics of water-extracted organic matter from vermicomposting of sewage sludge and cow dung. J. Hazardous Materials. 205-206(29):24-31. [ Links ]

Moreno, J.; Moral, R.; García, M. J. L.; Pascual, J. A. y Bernal, M. P. 2014. Vermicompostaje: Procesos, productos y aplicaciones. Recursos orgánicos: aspectos agronómicos y medioambientales. Colección: de residuo a recurso. El camino hacia la sostenibilidad. Ediciones Mundi-Prensa, España. 176 p. [ Links ]

Navarro, P.; Moral, H.; Gómez, L. y Mataix, B. 1995. Residuos orgánicos y agricultura. Espagrafic. Edición electrónica. Universidad de Alicante. 155 p. [ Links ]

Nigam, P. S.; Gupta, N. and Anthwal, A. 2009. Pre-treatment of agro-industrial residues. Chapter 2:13-33. In: biotechnology for agro-industrial residues utilisation. Nigam, P. S. and Pandey, A. (Eds.). Springer Science+Business Media B.V. 466 p. [ Links ]

Palomino-Camargo, C. y González-Muñoz, Y. 2014. Técnicas moleculares para la detección e identificación de patógenos en alimentos: ventajas y limitaciones. Rev. Perú. Med. Exp. Salud Pública. 31(3):535-546. [ Links ]

Polo, H. A. M.; Marcano, L. y Martínez, R. 2012. Evaluación de la calidad del humus producido por Eisenia andrei a partir de tres sustratos orgánicos. Bol. Centro Invest. Biol. 46(3):263-282. [ Links ]

Ponmani, S. and Udayasoorian, C. 2014. Enzyme activities and microbial dynamics of vermicompost of papermill sludge by the earthworm species - Eudrilus eugeniae. Int. J. Current Res. 6(11):9952-9958. [ Links ]

Quintero, L. R. 2014. Poblaciones microbianas, actividades enzimáticas y substancias húmicas en la biotransformación de residuos. Terra Latinoam. 32:161-172. [ Links ]

Quintero-Lizaola, R.; Ferrera-Cerrato, R. y Etchevers-Barra, J. D. 2005. Manual para la medición de actividades enzimáticas en compost y vermicompost. Campus Montecillo, Colegio de Postgraduados en Ciencias Agrícolas. Montecillo, Estado de México, México. 51 p. [ Links ]

Rama, L. Ch. S., P.; Chandrasekhar, R. P.; Sreelatha, T.; Madhavi, M.; Padmaja, G. and Sireesha, A. 2014. Changes in enzyme activities during vermicomposting and normal composting of vegetable market waste. Agric. Sci. Digest. 34(2):107-110. [ Links ]

Ramos, A. C. 2006. Los residuos en la industria farmacéutica. Revista CENIC. Ciencias Biológicas. 37(1):25-31. [ Links ]

Raphael, K. and Velmourougane, K. 2011. Chemical and microbiological changes during vermicomposting of coffee pulp using exotic (Eudrilus eugeniae) and native earthworm (Perionyx ceylanesis) species. Biodegradation. 22:497-507. [ Links ]

Ravindran, B.; Contreras-Ramos, S. M. and Sekaran, G. 2015. Changes in earthworm gut associated enzymes and microbial diversity on the treatment of fermented tannery waste using epigeic earthworm Eudrilus eugeniae. Ecol. Eng. 74:394-401. [ Links ]

Rodríguez, M. R.; Alcantar, G. E. G.; Iñiguez, C. G.; Zamora, N. F.; García, L. P. M.; Ruiz, L. M. A. y Salcedo, P. E. 2010. Caracterización física y química de sustratos agrícolas a partir de bagazo de agave tequilero. Interciencias. 35(7):515-520. [ Links ]

Singh, D. and Suthar, S. 2012a. Vermicomposting of herbal pharmaceutical industry solid wastes. Ecol. Eng. 39:1-6. [ Links ]

Singh, D. and Suthar, S. 2012b. Vermicomposting of herbal pharmaceutical industry waste: earthworm growth, plant-available nutrient and microbial quality of end materials. Bio. Technol. 112:179-185. [ Links ]

Sreekanth, K.; Vishal, G. N.; Raghunandan, H. V. and Nitin, K. U. 2014. A review on managing of pharmaceutical waste in industry. Int. J. PharmTech Res. 6(3):899-907. [ Links ]

Subramanian, S.; Sivarajan, M. and Saravanapriya, S. 2010. Chemical changes during vermicomposting of sago industry solid wastes. J. Hazardous Materials. 179(1-3):318-322. [ Links ]

Suthar, S.; Mutiyarb, P. K. and Singh, Z. 2012. Vermicomposting of milk processing industry sludge spiked with plant wastes. Bio. Technol. 116:214-219. [ Links ]

Vargas-Machuca, R. N.; Domínguez, M. J. y Mato de la Iglesia, S. 2008. Vermicompostaje. In: compostaje. Moreno, C. J. y Moral, H. R. (Edit.). Ediciones Mundi-Prensa. Madrid, España. 570 pp. [ Links ]

Vargas-Machuca, R. N. 2010. Vermicompostaje en el reciclado de residuos agroindustriales. In: XII Congreso Ecuatoriano de la Ciencia del Suelo. Santo Domingo, 17-19 de Noviembre del 2010. Santo Domingo de los Tsáchilas, Ecuador. [ Links ]

Weilong, L.; Lv, L.; Asaduzzaman, K. M. and Feizhou, Z. 2012. Popular molecular markers in bacteria. Mol. Gen. Microbiol. Virol. 27(3):103-107. [ Links ]

Yuxiang, C.; Quanguo, Z.; Yufen, Z.; Jing, C.; Dongguang, Z. and Jin, T. 2015. Changes in fibrolytic enzyme activity during vermicomposting of maize stover by an anecic earthworm Amynthas hupeiensis. Polymer Degradation and Stability. 120:169-177. [ Links ]

Recebido: Janeiro de 2017; Aceito: Março de 2017

§Autor para correspondencia: vicvil@prodigy.net.mx.

Creative Commons License Este es un artículo publicado en acceso abierto bajo una licencia Creative Commons