texto en 
Inglés (pdf)
Artículo en XML
Referencias del artículo
Traducción automática
Enviar artículo por email
Citado por SciELO 
Similares en
SciELO 
Permalink
Antecedentes
Para satisfacer la demanda alimenticia que exige la creciente población, se ha recurrido al uso excesivo de fertilizantes, principalmente químicos, esto ha afectado negativamente al suelo y a la microbiota. Sin embargo hay alternativas amigables con el ambiente, como son usando abonos y biofertilizantes, ejemplo de ellos son las compostas o el biol. Este último es el efluente resultante de la digestión anaeróbica (DA). La DA es un proceso de degradación microbiana que ayuda a la descomposición de residuos orgánicos transformándolos en sustancias asimilables para las plantas (Kelleher et al., 2000), además se produce el biogás, que si contiene más de 45% de metano se puede usar como combustible.
Actualmente se le considera al biol como uno de los productos más importantes de la DA, puesto que es notable como mejorador de las condiciones físicas, químicas y biológicas del suelo e incremento de la productividad de las cosechas (Potschka, 2012). Su composición depende de varios factores pero en promedio se puede estimar en 2-3% de nitrógeno, 1-2% de fósforo, 1% de potasio (Herrero, 2008). El uso del biol hace posible regular la nutrición de la planta y fortalecerla, por lo que hay un mayor rendimiento del cultivo. Permite el uso intensivo del suelo mejorando a la vez la calidad del mismo (Aparcana y Jansen, 2008).
Por otro lado los biofertilizantes, son productos que contienen microrganismos que ayudan al desarrollo vegetal, los más usados son las bacterias promotoras del crecimiento vegetal (PGPB) por sus siglas en inglés. Estos favorecen el crecimiento de las plantas por varios mecanismos, como son la solubilización de minerales y nutrientes, fijación de nitrógeno y síntesis de fitoreguladores (Bashan y de-Bashan, 2010). Entre los géneros de bacterias que se han usado como biofertilizantes se encuentran Azospirillum, Azotobacter, Bacillus, Micrococcous, Pseudomonas y Serratia.
Zona de estudio
El presente trabajo se llevó a cabo en las instalaciones de Grupo Xonacatzy, productores de jitomate en el municipio de Tepetitla de Lardizábal en Tlaxcala.
Métodos analíticos
El pH se midió con un potenciómetro (conductronic pH120). La producción de biogás se midió de acuerdo con Boe et al. (2010). El contenido de metano se cuantificó por cromatografía de gases, usando un detector de conductividad térmica (TCD) y una columna capilar HP-Plot Q.
Materiales
El biofertilizante usado fue una cepa de colección Azospirillum Brasilense Cd donada por el laboratorio de microbiología del suelo de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP). Agromil plus, (http://www.tacsa.mx/deaq/src/productos/76-28.htm) y el usado por el productor donde se realizó el experimento Regena MIN HL 15 (http://regena.mx/productos.html) y Nubiotek-RFZ (http://www.bioteksa.com/productos/index.php).
Proceso de digestión anaeróbica
Se usaron digestores de plástico de 120 L, con 7% de sólidos base seca y al 70% de su capacidad. Un digestor fue alimentado con estiércol de vaca y otro con estiércol de cerdo. Se extrajo el aire con una bomba de vacío y se sellaron, se mantuvieron en invernadero durante 78 días. Semanalmente se midió el pH, la producción de biogás y su contenido de metano. Al finalizar el proceso se filtró para obtener el biol y se determinó el índice de germinación según Zucconi et al. (1981).
Cultivo de jitomate
Se utilizaron camas de 15 m de largo * 0.2 m de alto * 0.3 m de ancho, se colocaron cada 30 cm esquejes de plantas de 3 meses de edad, se usaron los siguientes tratamientos que se aplicaron cada 10 días de manera foliar: a) biol del estiércol de vaca 500 ml al 50%; b) biol del estiércol de cerdo 500 ml al 50%; c) Regena se aplicó una dosis única de 2 kg m-3, posteriormente cada 10 días se aplicaron 500 ml de Nubiotek en una concentración de 15 ml en 13L de agua. Este es el sistema de fertilización que utiliza el productor de jitomate donde se llevó a cabo el presente trabajo; d) Agromil al 1%, dosis de 500 ml; y e) Azospirillum brasilense a una concentración de 4*107 UFC ml-1. Como testigo se usó una cama sin que se le hiciera adición de ninguna sustancia. El riego se realizó por goteo de manera terciada. Desde el día 49 y hasta los 140 días se cosechó y pesó el jitomate conforme estuviera maduro, es decir, completamente de color rojo.
Resultados
Variación del pH, producción de biogás y metano
En la Figura 1 se muestran los valores del pH, biogás acumulado y porcentaje de metano obtenido durante la digestión anaeróbica de estiércol de vaca. El pH inicial fue de 6.82, éste disminuyó durante las dos primeras semanas debido a las etapas hidrolítica y acidogénica, posteriormente aumentó y finalizó con un valor de 7.95; durante todo el proceso el pH fue superior a 6.5, valor dentro de los límites indicados por Varnero (2011) para la adecuada operación de un biodigestor, que son de 6.5 a 8. Se obtuvieron 244.805 L de biogás durante los 78 días, con un porcentaje de metano mínimo registrado de 14.8% y un máximo de 55.5% (semana 5). Las primeras 3 semanas el porcentaje de metano registrado fue bajo (14 a 20%), a partir de la semana 4 aumentó el contenido de metano en el biogás, coincidiendo con el incremento en el valor del pH, indicando el consumo de los ácidos para la producción de acetato y posteriormente de metano. Los valores de pH se asemejan a los reportados por Rico et al. (2011) quienes registraron pH inicial de 6.9 y final de 7.8, sometiendo estiércol de vaca a DA, obtuvieron biogás con un porcentaje de metano de aproximadamente 65%.
Figura 1 Producción de biogás, metano y valores de pH durante el proceso de DA de estiércol de vaca.
La Figura 2 muestra la variación de estos mismos parámetros pero para el caso de la digestión anaeróbica de estiércol de cerdo. El pH inicial fue de 6.36, durante las dos primeras semanas este disminuyó por la formación de ácidos, posteriormente incrementó al consumirse estos para las siguientes etapas de la digestión anaeróbica; sin embargo, el pH en general se mantuvo por debajo de 6.5, lo cual afectó a las bacterias metanogénicas y por ende la formación de metano, ya que las bacterias metanogénicas a pH menor a 6.5 se inhiben (Marchaim, 1992). Se obtuvo una producción total de biogás de 188.675 L durante los 78 días, con un porcentaje de metano mínimo registrado de 10.7% y un máximo de 17.4%. Menardo et al. (2011) utilizaron digestores tipo batch alimentados con estiércol de cerdo, obtuvieron un porcentaje de metano de 13.88%, porcentaje que se asemeja al obtenido en este trabajo.
Figura 2 Producción de biogás, metano y valores de pH durante el proceso de DA de estiércol de cerdo
El índice de germinación (IG) indica si en el material evaluado presenta sustancias fitotóxicas o no, según Zucconi (1981), un material no será fitotóxico si su IG es mayor a 80% y será promotor del crecimiento vegetal si este valor es mayor a 120%. En la tabla 1 se indica el IG obtenido con el biol de ambos estiércoles.
A las concentraciones de 5 y 10% resultaron no fitotóxicos y para el caso del biol de estiércol de vaca, fue promotor de crecimiento radicular, por lo que pueden utilizarse para el riego. Young et al. (2012) evaluaron la fitotoxicidad de un digestato a base de estiércol de vaca y reportaron estimulación en el crecimiento de la raíz a concentraciones de 25%, fue no fitotóxico a concentraciones de 50% e inhibitorias a concentraciones de 100%.
Producción de jitomate
Se estuvo cosechando y pesando el fruto conforme alcanzó la madurez, los tratamientos donde se aplicaron los bioles fueron los primeros donde se empezó a cuantificar frutos maduros, lo cual es un indicio de la presencia de sustancias que estimulan la maduración del fruto, la producción más alta con ambos bioles se registró entre los 108 y 129 con máximo a los 118 días. Con Azospirillum hubo producciones altas entre los 108 y los 140 días, con máximo a los 118. En el tratamiento con Regena y Nubiotek la máxima producción se alcanzó entre los 108 y los 140 días, con máximo a los 129 días. Con la adición del Agromil el máximo se alcanzó a los 140 días. En todos los casos se obtuvo mayor producto comparado con el control. La Figura 3 muestra la producción específica de jitomate.
En el Cuadro 2 se resume la producción de jitomate total obtenida con cada tratamiento, así como el costo de producción. Con el biol obtenido de la digestión anaeróbica de estiércol de vaca se obtuvo el menor costo y la mayor producción de jitomate, ésta fue 8% mayor que usando el sistema de fertilizante que utiliza el productor. La segunda mayor producción se obtuvo con el uso de Azospirillum; así como, aplicando Regena más Nubiotek, pero el costo de aplicación del biofertilizante fue mayor, sigue el rendimiento obtenido con la aplicación del biol de cerdo y con Agromil. Siendo mayor en todos los casos respecto al obtenido sin adición de ningún fertilizante.
Conclusiones
El uso de estiércol de vaca para someter al proceso de DA es altamente recomendable, ya que se obtiene biogás combustible, que puede usarse para calentar los invernadero y para obtener un buen fertilizante orgánico que incrementa la producción agrícola y abarata costos.
Adicionalmente la aplicación de los efluentes de la digestión anaeróbica de estiércoles traerá ventajas ambientales ya que se reduciría la contaminación que se produce por la inadecuada disposición de los mismos.
