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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
CENTRO INTERDISCIPLINARIO DE
INVESTIGACIÓN PARA EL DESARROLLO
INTEGRAL REGIONAL
UTILIZACIÓN FRACCIONADA DE VERMICOMPOSTA Y SU EFECTO EN LA
PRODUCCIÓN E INOCUIDAD DE LECHUGA
TESIS
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE MAESTRO EN CIENCIAS EN PRODUCCIÓN
AGRÍCOLA SUSTENTABLE
PRESENTA:
VÍCTOR HUGO RAMOS GARCÍA
DIRECTORES DE TESIS:
DRA. REBECA FLORES MAGALLÓN
DR. GILBERTO VÁZQUEZ GÁLVEZ
JIQUILPAN MICH, ENERO, 2014
AGRADECIMIENTOS
Al Instituto Politécnico Nacional. Centro Interdisciplinario de Investigación para el
Desarrollo Integral Regional (CIIDIR-IPN), por otorgarme un agradable espacio
donde pude desarrollar mi formación académica.
Al Programa de becas institucionales del IPN, al Programa Institucional de Formación
de Investigadores (PIFI) y al programa de becas CONACYT por su apoyo económico,
el cual fue indispensable para lograr esta meta.
A mi directora la Dra. Rebeca Flores Magallón una persona con una enorme
experiencia pero a su vez con una gran sencillez y paciencia, me concedió el honor
de ser su alumno tesista, ella ha sido un pilar fundamental en mi formación
académica y personal, agradezco infinitamente por haberme pulido en los trabajos
del laboratorio, con sus invaluables consejos que jamás encontraré en un libro, pero
si quedaran conmemorados en mi persona, agradezco también por transferirme
parte de sus vastos conocimientos y sobre todo por haber compartido conmigo su
valiosa amistad, misma que deseo que nunca se termine.
A mi director el Dr. Gilberto Vázquez Gálvez un hombre que de abolengo posee un
gran apego por lo que en el campo se produce, agradezco principalmente porque
parte de esa gran personalidad me ha trasmitido, además por la increíble paciencia
hacia un inexperto servidor y por todas aquellas explicaciones que hicieron despertar
más en mí el interés sobre la agronomía tanto en trabajo de campo como en
reuniones o clase, sin duda valoro que haya sido mi director, porque es usted una
persona que admiro por ser tan perspicaz y que además respeto mucho.
A los integrantes de mi comité, a la Dra. Dioselina Álvarez Bernal y el M. C. Salvador
Ochoa Estrada, quienes con sus opiniones y recomendaciones fortalecieron y
enriquecieron el trabajo.
A los maestros Dr. Luis Fernando Ceja Torres, Dr. José Luis Montañez Soto, Dr. José
Venegas González, Dr. José Teodoro Silva García y la Dra. Martha Alicia Velázquez
Machuca, por enseñarme nuevos conceptos y técnicas a través de sus variadas
clases, mismas que fueron vitales en mi formación de maestría y parte de ellos podré
profesar en mi ocupación.
Al sr. Marco Antonio Mejía Acevedo, por ser un gran amigo al que tengo mucha
confianza y respeto, quien me dio sabios consejos no sólo del invernadero, sino de la
vida.
A las técnicas Minerva Núñez Sánchez y Jazmín Medellín Novoa, quienes con su
experiencia profesional me guiaron para realizar la parte experimental de la manera
más correcta y sin errores.
A mis amigos y compañeros de la maestría que juntos coincidimos en muchos
espacios de aprendizaje y convivencia, mismos que quedarán en el recuerdo, espero
volverlos a encontrar algún día y les deseo mucho éxito a todos: Eleazar Zúñiga,
Carlos Godoy, Pepe Ruiz, Facundo Ponce, Ernesto Oregel, Guillermo Hernández,
Ángel Zendejas, Ignacio Calvario, Susana Santoyo, Lupita Sámano, Minerva
Rentería y Consuelo Ávila.
DEDICATORIAS
A Dios por darme la oportunidad de desarrollarme cada vez más para servir a los
demás a través del estudio, todo lo que tengo es gracias a ti, tú me guías y me
fortaleces cuando estoy perdido o desesperado y sé que sin tu sagrado manto que
me protege de la adversidad estaría derrotado, sin duda el camino de la fe es y será
mi rumbo.
A mis padres María Guadalupe García Murguía y Víctor Manuel Ramos Aguilera,
quienes me han acompañado a lo largo de mi vida, ya que con ellos siempre he
tenido un infinito apoyo moral, son mi respaldo y una de las razones por las que
lucho día con día, quisiera tenerlos siempre a mi lado y disfrutar cada minuto que
paso con ustedes, saben que todas y cada una de mis metas van dirigidas hacia
ustedes, ya que los respeto y quiero con toda mi alma.
A mi esposa quien siempre me ha apoyado incondicionalmente, que ha alegrado mi
corazón en las buenas y en las malas, la amo y la respeto mucho.
A mis hermanos ya que siendo yo el mayor de todos, deseo que sigan por un buen
camino y que sean personas de bien, los quiero y con mucho cariño les dedico todos
mis esfuerzos: Cinthya Natali, Aldo Uriel, Alan Said y Miguel Ángel.
Índice de cuadros
Cuadro 1. Características químicas y físicas de la Norma Oficial Mexicana NMX-
FF-109-SCFI-2007, para humus de lombriz. ..................................................... 9
Cuadro 2. Características microbiológicas establecidas por la Norma Oficial
Mexicana NMX-FF-109-SCFI-2007, para humus de lombriz. ......................... 10
Cuadro 3. Características agro-climáticas de la lechuga. ................................... 25
Cuadro 4. Superficie cosechada, producción y rendimiento en diversas
entidades federativas....................................................................................... 27
Cuadro 6. Distribución de los tratamientos en un diseño de bloques completos
al azar con cuatro repeticiones. ...................................................................... 32
Cuadro 6. Caracterización física, química y microbiológica de la
vermicomposta. ................................................................................................ 37
Cuadro 7. Caracterización física y química del suelo y el suelo con
vermicomposta. ................................................................................................ 45
Cuadro 8. Peso fresco y diámetro de la lechuga en respuesta a la aplicación de
vermicomposta y fertilizantes químicos. ....................................................... 48
Cuadro 9. Peso seco de la lechuga en respuesta a la aplicación de
vermicomposta y fertilizantes químicos. ....................................................... 49
Cuadro 10. Huevos de helminto en el desarrollo del cultivo. .............................. 57
Cuadro 11. Presencia de Salmonella y E. coli en sustratos y lechuga. .............. 59
Cuadro 12. Medición de metales pesados. ........................................................... 64
ÍNDICE
Índice de cuadros .................................................................................................... VII
ÍNDICE ...................................................................................................................... VII
RESUMEN .................................................................................................................. 1
ABSTRACT ................................................................................................................. 2
I. INTRODUCCION ..................................................................................................... 3
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
1.1. Objetivos ....................................................................................................... 6
1.2. Hipótesis ....................................................................................................... 6
CAPÍTULO 2. ANTECEDENTES ................................................................................ 7
2.1. La vermicomposta sólida .................................................................................. 7
2.2. Características físicas, químicas y microbiológicas de la vermicomposta ........ 8
2.3. La vermicomposta y sus efectos hormonales ................................................. 10
2.4. La vermicomposta y sus efectos nutricionales ................................................ 12
2.5. La vermicomposta y sus efectos microbiológicos. .......................................... 13
2.6. Efecto de la vermicomposta en el crecimiento de las plantas ......................... 14
2.7. Mineralización de N en abonos orgánicos y vermicomposta .......................... 16
2.8. Vermicomposteo como mecanismo de reducción de microorganismos
patógenos para humanos ...................................................................................... 18
2.9. El uso de la vermicomposta como un riesgo de contaminación de hortalizas 21
2.10. Descripción del cultivo de lechuga ................................................................ 24
CAPÍTULO 3. MATERIALES Y MÉTODOS .............................................................. 28
3.1. Caracterización física, química y microbiológica de la vermicomposta,
suelo y suelo con aplicación de vermicomposta utilizados en el trabajo de
investigación. ................................................................................................... 28
3.1.1. Caracterización de la vermicomposta .................................................. 28
3.2. Valoración agronómica de la vermicomposta ................................................. 31
3.2.1. Localización del sitio experimental ........................................................... 31
3.2.2. Material vegetal ........................................................................................ 31
3.2.3. Tratamientos y diseño experimental ......................................................... 32
3.2.4. Manejo del experimento ........................................................................... 33
3.2.5. Registro de variables ................................................................................ 34
3.2.6. Análisis estadístico ................................................................................... 35
........................................................................................................................... 36
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CAPÍTULO 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN ........................................................... 37
4.1. Caracterización física, química y biológica de la vermicomposta y del suelo
utilizado en el trabajo de investigación .................................................................. 37
4.1.1. Características físico-químicas de la vermicomposta ............................... 37
4.1.3. Caracterización física y química del suelo y el suelo con vermicomposta.
........................................................................................................................... 44
4.2. VALORACIÓN AGRONÓMICA DE LA VERMICOMPOSTA............................ 46
4.2.1. Efecto de la vermicomposta fraccionada en la producción de lechuga .... 46
4.3. VARIABLES DE INOCUIDAD ......................................................................... 52
4.3.1. Características microbiológicas durante el desarrollo del cultivo ............. 52
4.3.2. Caracterización microbiológica de los tratamientos que contienen
vermicomposta. .................................................................................................. 54
4.3.3. Medición de la inocuidad de lechuga día 85 ............................................ 59
4.3.4. Metales pesados ...................................................................................... 64
CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES. ............................................................................. 65
CAPÍTULO 6. LITERATURA CITADA ...................................................................... 67
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
1
RESUMEN
La vermicomposta se ha probado en diversos cultivos demostrando tener efectos
benéficos en las plantas, por lo que podría representar una buena alternativa a la
fertilización química; sin embargo, la vermicomposta no ha podido superar esa
eficiencia, debido a que no contiene los nutrimentos suficientes para abastecer el
cultivo, por lo que con la aplicación de manera fraccionada se optimizó la aportación
de N en la planta, además es importante evitar la presencia de peligros químicos y
microbiológicos que puedan afectar la salud del consumidor, entre ellos los metales
pesados como Cu, Cd y Pb, así como microorganismos patógenos como Salmonella
y E. coli, por lo cual es importante garantizar la inocuidad del cultivo.
Por lo anterior los objetivos del trabajo fueron caracterizar física, química y
microbiológica la vermicomposta, suelo y suelo con vermicomposta, otro fue evaluar
la producción del cultivo de lechuga con el fin de comprobar la efectividad de una
aplicación fraccionada de vermicomposta en comparación con una sola aplicación y
por último evaluar el efecto de la aplicación de la vermicomposta sobre la presencia
de microorganismos patógenos, los anteriores se realizaron con las metodologías de
las NMX-FF-109-SCFI-2008, además se valoró agronómicamente mediante las
variables peso fresco y seco de bola en lechuga, en raíz, peso total y diámetro, por
último se evaluó la inocuidad con lo establecido por la NOM-111-SSA1-1994, NOM-
112-SSA1-1994, NOM-113-SSA1-1994,NOM-114-SSA1-1994, Mug +Fluorescencia y
Perkin (1982).
En dicho trabajo se mejoraron las características físicas y químicas del suelo,
además se observó mayor eficiencia en el uso de vermicomposta con un aumento
del 26% en el peso fresco de la bola y 14% en peso total de la lechuga, la
fertilización química superó sólo en un 13 y 11.9% para las variables de peso fresco
de la bola y peso total de la lechuga respectivamente, en cuanto a la inocuidad el uso
de vermicomposta fue indistinto ya que hubo Salmonella y E. coli en suelo con y sin
vermicomposta, ya que no se presentaron en el exterior e interior de lechuga.
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2
ABSTRACT
Vermicompost has been tested in to many crops proving to have beneficial effects on
plants, so it might be a good alternative to chemical fertilization, but vermicompost
could not overcome the efficiency of the fertilization, because it does not contain the
enough to supply the crop nutrient, therefore his application should be optimized,
since the contribution of profitable to plant nitrogen occurs in the first weeks of
culture, so that the application fractionated N was optimized in plant. Another
important aspect is avoid the presence of chemical and microbiological hazards that
may affect the health of consumers , including heavy metals such as Cu , Cd and Pb,
as well as pathogens such as Salmonella and E. coli, which is important for ensuring
the safety of the crop.
Therefore this study aimed to physical, chemical and microbiological characterization
of vermicompost, soil and soil mixture with vermicomposta, also evaluate the
implementation of the split application of vermicompost using an agronomic
assessment to confirm the effectiveness of a split application, because better
availability of nutrients during the phenological stages of growth, which was reflected
in the variables fresh weight, dry weight, diameter, and relation root aerial part. Finally
the effect of vermicompost on the safety of lettuce was evaluated by measuring the
presence of pathogenic microorganisms.
In this work the physical and chemical soil characteristics were improved also
observed greater efficiency in the use of vermicompost with 26% increase in fresh
weight of the ball and 14 % by total weight of lettuce, topped chemical fertilization
only at 13 and 11.9 % for the variables of fresh weight of the ball and the total weight
of the lettuce respectively , in terms of the safety vermicompost use since there was
indistinct Salmonella and E. coli in soil with and without vermicompost , although
these microorganisms did not show on the outside or the inside of the lettuce.
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3
I. INTRODUCCION
En la actualidad el uso de fertilizantes químicos en la agricultura se ha convertido en
una necesidad para obtener altos rendimientos en los cultivos para atender la
demanda de alimentos de una población creciente. Sin embargo, cada vez es más
costoso satisfacer los requerimientos nutricionales de la planta debido a que el suelo
va perdiendo gradualmente su fertilidad y los fertilizantes van aumentando de precio
por su gradual agotamiento. Por lo anterior resulta difícil para el agricultor garantizar
una buena producción a un bajo costo tanto económico como ambiental (Altieri,
1997; Gliessman, 2000).
Una alternativa al uso de fertilizantes químicos son los abonos orgánicos que han
cobrado gran importancia en respuesta a la adopción de prácticas agrícolas como la
agricultura orgánica (Nieto et al., 2002; Tilman et al., 2002; Durán y Henríquez,
2010), dichos abonos mejoran las características físicas, químicas y microbiológicas
de los suelos, tales como su textura, estructura, fertilidad, capacidad de
almacenamiento de agua; además, mantienen valores de pH óptimos para el
crecimiento de las plantas y fomentan la actividad microbiana (Gupta et al., 2008;
Singh et al., 2008, Castillo et al., 2002).
La vermicomposta es un excelente abono orgánico producto de la transformación
digestiva y metabólica de la materia orgánica, mediante la crianza sistemática de
lombrices de tierra, denominada lombricultura (NMX-FF-109-SCFI-2007), como
sustrato puede satisfacer la demanda nutritiva de los cultivos hortícolas en
invernadero y reducir significativamente el uso de fertilizantes sintéticos. Además,
contiene sustancias activas que actúan como reguladores de crecimiento, elevan la
capacidad de intercambio catiónico (CIC), posee un alto contenido de ácidos
húmicos, y aumenta la capacidad de retención de humedad y la porosidad, lo que
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4
facilita la aireación y drenaje del suelo (Rodríguez et al., 2008; Guerrero y Guerrero,
2006). De acuerdo a Carcedo et al. (2008) y Edwards (1998), el 97% del contenido
del nitrógeno de una vermicomposta es asimilable por la planta y el fósforo
aprovechable es cinco veces superior al del suelo común.
Diversos autores reportan que la vermicomposta es un abono rico en materia
orgánica y nutrimentos que mejoran las propiedades físicas, químicas y
microbiológicas del suelo (Atiyeh et al., 2000, Rodríguez et al., 2008, Pérez, 2012;
Guerrero, 2013), además posee auxinas, ácidos húmicos y fúlvicos, los cuales
estimulan los procesos biológicos de la planta (Atiyeh et al., 2002, Sosa, 2012, Bello,
2003; NMX-FF-109-SCFI-2007). Por otra parte, facilita la asimilación de nutrientes
por las raíces e impide que éstos sean lixiviados con el agua de riego
manteniéndolos disponibles por más tiempo en el suelo (Ochoa et al., 2008; López
et al., 2001) y además favorece la germinación de las semillas y el desarrollo de las
plantas e incrementa la superficie activa de las partículas minerales favoreciendo la
capacidad de intercambio catiónico de los suelos (Singh, 2008).
Uno de los factores importantes que afectan su uso en la agricultura es su calidad, ya
que la aplicación de vermicompostas inestables e inmaduras puede afectar
negativamente el crecimiento de los cultivos porque es probable que contenga
compuestos tóxicos, alto contenido de sales, pH inadecuados o porque no tenga una
biodegradación aceptable que impida el aporte de nutrimentos a las plantas (Atiyeh
et al., 2002; Arancón et al., 2006). Debido a estos problemas, es importante
caracterizar la vermicomposta para conocer su calidad antes de usarla como un
fertilizante orgánico.
Otro factor importante que afecta la eficiencia en el uso de la vermicomposta es su
dosificación y momento de aplicación. La vermicomposta aporta al suelo entre un
10% y 20% del nitrógeno que contiene (Mc Ginnis et al., 2010), en un tiempo máximo
de 3 a 4 semanas (Hernández et al., 2008; Cerrato et al., 2007) por ello una sola
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5
aplicación no es suficiente para cubrir la demanda nutrimental de la totalidad de las
etapas fenológicas de cultivos como la lechuga que tiene un patrón de absorción de
nutrimentos que consiste en que su mayor demanda de nitrógeno, fósforo y potasio
se da a partir de los 45 a 60 días (Asohofrucol, 2008; Carranza et al., 2009; Macías
et al., 2010; Casaca 2005).
La aplicación fraccionada de la vermicomposta permite poner a disposición de la
planta los nutrimentos de la vermicomposta en el momento adecuado lo cual resulta
en mejores rendimientos. En un estudio realizado por Carranza et al. (2009),
reportaron que la tasa de crecimiento del cultivo tiene su punto máximo entre los 40 y
50 días después del trasplante, por lo tanto en ese periodo es cuando demanda una
mayor cantidad de nitrógeno y otros nutrimentos, en dicho experimento se evaluó
únicamente hasta los 60 días, en donde reporta un crecimiento del área foliar de
4000 cm2 entre los 40 y 60 días.
A pesar de los reconocidos beneficios que tiene la vermicomposta como fertilizante y
mejorador de suelo, y aunque durante el vermicomposteo de los materiales
orgánicos, se reduce significativamente la presencia de microorganismos patógenos
de humanos (Monroy et al., 2009; Yadav et al., 2012; Eastman et al., 2001), cuando
se utilizan vermicompostas derivados de estiércol de animales, persiste
hipotéticamente el riesgo de contaminación de las frutas y hortalizas por
microorganismos patógenos como E. coli O157:H7, Salmonella spp., y otros,
(Loncarevicn et al., 2005). Lo anterior debido a que el estiércol de bovino representa
una posible fuente de contaminación microbiológica, por lo que se debe tener un
buen manejo en el precomposteo y vermicomposteo para que se puedan eliminar los
microorganismos patógenos (Gómez et al., 2004).
Los objetivos e hipótesis de este trabajo fueron los siguientes:
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6
1.1. Objetivos
Realizar una caracterización física, química y microbiológica de la
vermicomposta, suelo y suelo con aplicación de vermicomposta.
Evaluar la producción del cultivo de lechuga con el fin de comprobar la
efectividad de una aplicación fraccionada de vermicomposta en comparación
con una sola aplicación.
Evaluar el efecto de la aplicación de la vermicomposta sobre la presencia de
microorganismos patógenos.
1.2. Hipótesis
La vermicomposta utilizada tiene propiedades físicas, químicas y
microbiológicas adecuadas para ser utilizada como un abono orgánico.
La vermicomposta aplicada en distintas etapas fenológicas tiene una mejor
respuesta en el rendimiento del cultivo de la lechuga en comparación con una
sola aplicación.
El uso de la vermicomposta como fertilizante afecta la inocuidad y la
producción de la lechuga.
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7
CAPÍTULO 2. ANTECEDENTES
2.1. La vermicomposta sólida
La vermicomposta es un sustrato resultante de la digestión de materia orgánica a
través de la lombriz. El humus de lombriz o vermicomposta tiene un color oscuro, con
un agradable olor (NMX-FF-109-SCFI-2007), su gran bioestabilidad evita su
fermentación o putrefacción (Buck et al., 2000), contiene una elevada carga
enzimática y bacteriana que incrementa la solubilidad de los elementos nutritivos,
liberándolos en forma paulatina (Ndegwa et al., 2000).
La vermicomposta también facilita la asimilación de nutrientes por las raíces e
impide que éstos sean lixiviados con el agua de riego manteniéndolos disponibles
por más tiempo en el suelo (Pereira y Zezzi-Arruda, 2003) y además favorece la
germinación de las semillas y el desarrollo de las plantas. Incrementa la superficie
activa de las partículas minerales favoreciendo la CIC de los suelos (Atiyeh et al.,
2000; Durán & Henríquez, 2010; Vicencio et al., 2011).
Su principal aportación como biofertilizante es que favorece e incrementa la actividad
biótica del suelo. Su acción antibiótica aumenta la resistencia de las plantas en
contra de plagas, enfermedades y organismos patógenos. Se puede utilizar sin
inconvenientes en estado natural y se encuentra libre de nematodos (Eastman et al.,
2001). Durán y Henríquez (2010), reportan que además del aporte de nitrógeno y
carbono, la vermicomposta aporta elementos nutritivos como calcio, magnesio,
potasio y fósforo.
En general, los abonos orgánicos como la vermicomposta pueden servir para mejorar
algunas de las propiedades de los suelos; sin embargo, no tienen una capacidad
nutricional para proveer N en una manera adecuada en un periodo corto de tiempo
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8
(Cerrato et al., 2007). Por ello, desde el punto de vista nutricional, los abonos
orgánicos no tienen la capacidad de proveer los requerimientos de N, y para que un
abono orgánico mineralice cantidades sustanciales de N, la relación C/N debe ser
menor a 20:1 (Leblanc et al., 2007).
2.2. Características físicas, químicas y microbiológicas de la vermicomposta
Antes de aplicar una vermicomposta como sustrato o como complemento,
mencionan Majlessi et al. (2012), que además de probar que la vermicomposta esté
madurada, se debe comprobar su fitotoxicidad, ambas variables pueden ser
evaluadas a través de la medición del porcentaje de germinación, la relación C/N y
también la medición del CO2 liberado de la actividad microbiana, que indique su
estabilidad y madurez.
Diversos trabajos se han hecho para caracterizar la vermicomposta y de esta forma
discutir el efecto que esta tiene en el crecimiento de la planta (Blandon et al., 1999;
Castillo et al., 2002; Rodríguez et al., 2008). Además del contenido nutricional que la
vermicomposta aporta a la planta, una característica biológica muy importante es su
alta carga microbiana, que a su vez es capaz de metabolizar y transformar muchas
sustancias que la lombriz no puede digerir por sí misma (Capistrán, 2001) por lo que
la lombriz en conjunto con los microorganismos se convierten en catalizadores en la
degradación de materia orgánica haciendo el proceso más eficaz, además de que la
actividad microbiana reactiva la regeneración del suelo (Carcedo et al., 2008).
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Cuadro 1. Características químicas y físicas de la Norma Oficial Mexicana NMX-FF-109-SCFI-2007, para humus de lombriz.
Característica Valor
Nitrógeno Total 1 a 4% base seca
Materia Orgánica 20 a 50% base seca
Relación C/N ≤ 20
Humedad 20 a 40% materia húmeda
pH 5.5 a 8.5
Conductividad eléctrica ≤ 4 ds/cm-1
Capacidad de Intercambio catiónico > 40 cmol/kg-1
Densidad aparente peso volumétrico 0.40 a 0.90 g/ml-1
Valores adicionados Ausente
La NMX-FF-109-SCFI-2007 (Cuadro 1), sugiere que la vermicomposta debe registrar
características física y químicas en rangos óptimos como los siguientes: un pH de 5.5
a 8.5, una conductividad eléctrica menor a 4 dS/cm-1, un porcentaje de humedad
entre 20 y 40%, un porcentaje de materia orgánica entre 20 y 50%, un porcentaje de
germinación no menor a 60%, el cual indica la fitotoxicidad que tiene la
vermicomposta y también su grado de maduración, una densidad aparente entre 0.4
y 0.9 g/ml y una capacidad de intercambio catiónico de al menos 40 cmol/kg.
Esta misma norma sugiere características microbiológicas óptimas e la
vermicomposta como se indican en el Cuadro 2.
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Cuadro 2. Características microbiológicas establecidas por la Norma Oficial Mexicana NMX-FF-109-SCFI-2007, para humus de lombriz.
Microorganismo Tolerancia
Escherichia coli ≤ 1000 NMP por g en base seca
Salmonella spp 3 NMP en 4 g en base seca
Huevos de helminto viables 1 en 4 g base seca
Hongos fitopatógenos Ausente
NMP= Número más probable.
Otras características importantes que son indicadores de calidad de la
vermicomposta son nitritos (NH3), nitratos (NH4), índice de germinación, ácidos
húmicos, y ácidos fúlvicos. Al respecto, autores como Pérez (2012), Guerrero (2013)
y Hernández et al., (2008), han encontrado valores entre 200 a 600 mg/kg de NO3,
50 a 100 mg/kg de NH4, 19 a 25 g/kg de ácidos fúlvicos, 3.9 a 4.8 % de ácidos
húmicos y un porcentaje de germinación del 70 al 90%.
Vicencio et al. (2011), evaluaron una vermicomposta de lodos residuales observaron
cambios en parámetros fisicoquímicos durante el proceso de vermicompostaje, tales
como reducción del porcentaje de humedad de 80 a 70%; reducción de sólidos
volátiles de 53 a 30%, lo que indica estabilidad del producto; pH de 7.3 a 6.41, una
disminución en la conductividad eléctrica y un aumento del contenido de NH4.
2.3. La vermicomposta y sus efectos hormonales
Las interacciones entre las lombrices de tierra y los microorganismos pueden
producir cantidades significativas de las hormonas del crecimiento de plantas y
ácidos húmicos que actúan como reguladores de la planta (Arancón et al., 2006).
Uno de los mecanismos por los cuales las auxinas y ácidos húmicos pueden
estimular el crecimiento de la planta consiste en inducir un incremento en la cantidad
de la ATP-asa de la membrana plasmática, lo cual acidifica la pared celular,
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
11
debilitándola, seguido por la elongación célula. A los ácidos húmicos se le atribuyen
efectos sobre las células vegetales, semejantes a los inducidos por las auxinas
(Muñoz et al., 2000).
Las sustancias húmicas son macromoléculas muy complejas donde se encuentran
diferentes grupos funcionales que le permiten actuar como poli-electrolitos de ácidos
débiles y ser sitios de reacción con diferentes agentes químicos; es aceptado que
esta consideración es válida para cada una de sus fracciones donde también se
incluyen a los ácidos húmicos como uno de sus componentes (Huelva et al., 2013).
Estas últimas se reportan como importantes en tres aspectos del crecimiento de la
planta: en la regulación de la elongación celular; como promotor de la división
celular; y por su influencia en la embriogénesis y la actividad meristemática de las
raíces (Dharmasiri et al., 2005). Así como también contribuyen a retener metales,
formando complejos con hierro, aluminio, zinc, manganeso, cobre o níquel, de esta
manera hay una mayor reserva de micro-nutrimentos, además participan en la
degradación del suelo (Porta et al., 2003; Varanini y Pinton, 2001).
Nardi et al. (2002), señalan la influencia positiva sobre el transporte de iones
facilitando la absorción, la acción directa sobre procesos metabólicos tales como:
respiración, fotosíntesis y síntesis de proteínas, mediante el aumento o disminución
de la actividad de diversas enzimas, el contenido de metabolitos y la actividad tipo
hormonal de estas sustancias.
Además, hay muchas referencias en la literatura que muestran que los reguladores
de crecimiento de plantas, tales como los las auxinas, giberelinas y citoquininas, son
producidas por microorganismos, y se ha sugerido que la promoción de la actividad
microbiana y la actividad de lombrices de tierra produce cantidades significativas de
reguladores de crecimiento de las plantas (Tomati et al., 1990; Tomati, 1995;
Edwards, 1998).
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
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La actividad de las lombrices acelera la humificación de la materia orgánica, y su
influencia en el aumento de las poblaciones microbianas mejora la presencia de
sustancias auxinas y giberelinas así como los ácidos húmicos (Casenave et al.,
1990). Es probable que la vermicomposta en amalgama con la materia orgánica
promueva el crecimiento de las plantas estimulando más allá de la absorción de
nutrientes minerales debido a los efectos de las sustancias húmicas presentes en las
vermicompostas o debido a los reguladores del crecimiento de plantas asociados con
la ácidos húmicos (Atiyeh et al., 2002).
Atiyeh et al., (2002) extrajeron reguladores de crecimiento de plantas, tales como el
ácido indol acético, giberelinas y citoquininas de vermicomposta en solución acuosa
y comprobaron que estas fitohormonas tuvieron efectos significativos sobre las
variables de crecimiento de las plantas.
2.4. La vermicomposta y sus efectos nutricionales
Los análisis de vermicompostas obtenidas a partir de diferentes sustratos orgánicos
indican claramente su utilidad como acondicionador de suelos pero también como
una buena fuente de nutrientes para las plantas en la agricultura (Gupta et al.,
2008).
Uno de las principales atribuciones que tiene la vermicomposta, son las aportaciones
nutricionales que ésta provee al suelo, tanto de macro como de micronutrimentos, ya
que se ha demostrado que la vermicomposta mejora la calidad y el rendimiento de
los cultivos, permitiendo la reducción de la fertilización química con la combinación
de ambos (Moreno, 2004; Márquez et al., 2006, Moreno y Valdés, 2005).
Sin embargo autores como Leblanc et al., (2007) mencionan que los nutrientes que
aporta la vermicomposta, sólo ayudan a mejorar la fertilidad del suelo, pero no
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13
pueden por sí mismos proveer en su totalidad las necesidades nutrimentales que
requiere un cultivo, por lo cual es necesario ubicar a la vermicomposta como un
biofertilizante cuya principal contribución no es la nutrimental sino en conjunto, funge
como un mejorador de suelo que favorece el crecimiento de la planta y como una
excelente alternativa al uso excesivo de fertilizantes químicos.
Aunque la aportación de nutrimentos de las vermicomposta sea mínima, hay una
gran variación en sus contenidos dependiendo de su origen. Romero et al., (2009)
encontraron en distintas vermicompostas aportaciones de 2.05, 1.14, 0.91 1.37, 3.19
y 1.59 % de nitrógeno. De esta manera, con la aplicación de una dosis de 20 ton/h
se hace una aportación al suelo desde 200 hasta 600 kg de N/ha.
2.5. La vermicomposta y sus efectos microbiológicos.
Según Reines et al., (2001) y Capistrán et al., (2001), la aportación más interesante
e importante de la vermicomposta es su alta carga bacteriana. Esto es debido a que
las bacterias benéficas que posee crean antagonismo contra los hongos
fitopatógenos y microorganismos patógenos de humanos.
Uno de los efectos benéficos de la aplicación de vermicompostas de mayor impacto
para el agricultor es sin duda, la prevención de enfermedades en plantas, ya que
diversos estudios han demostrado esta cualidad, un ejemplo es el efecto en la
reducción de las poblaciones de Colletotrichum acutatum y Pectobacterium
carotovorum lo cual se atribuye principalmente a la degradación de los residuos
vegetales y a los cambios de pH que la lombriz ejerce sobre los residuos y concluyen
que el proceso de vermicompostaje disminuye la población de patógenos pero no
necesariamente los elimina (Uribe et al., 2009).
Además de contribuir en el aumento en la diversidad y la actividad microbiana,
juega un papel importante en el ciclo de nutrientes produciendo materiales que
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14
influyen en el crecimiento y protección de las plantas contra organismos patógenos
por la competencia y el antagonismo entre ellos (Arancón et al., 2006; Aira y
Domínguez, 2010; Monroy et al., 2009; Huelva et al., 2013).
Asímismo, los microorganismos degradan de manera más rápida la materia orgánica
del suelo, haciendo disponibles los nutrientes atrapados en el suelo mediante la
mineralización. La presencia de vermicomposta favorece el desarrollo y la simbiosis
de las micorrizas con las bacterias benéficas que ésta contiene.
Arancón et al. (2006), concluyeron que dos de las principales contribuciones de la
vermicomposta a los suelos son el aumento de la población y actividad microbiana,
ya que son factores clave en las tasas de reciclaje de nutrientes del suelo, estos
materiales reciclados influyen en el crecimiento de plantas, la acumulación de
microorganismos da resistencia o tolerancia a las enfermedades de las plantas y
presencia de nematodos, debido a las grandes poblaciones microbianas contenidas
en la vermicomposta.
2.6. Efecto de la vermicomposta en el crecimiento de las plantas
La vermicomposta tiene diversos efectos positivos en la planta tales como una mayor
producción, calidad, resistencia a patógenos y vigor, diversos reportes señalan los
efectos favorables que tiene sobre el crecimiento de algunos cultivos tales como
cereales y leguminosas, especies vegetales, plantas ornamentales y florales que han
sido evaluados bajo condiciones de invernadero y con un menor efecto en
condiciones de campo abierto (Atiyeh et al., 2002).
Al respecto, en un estudio realizado por Atiyeh et al., (2000), observaron que la
vermicomposta de estiércol de bovino indujo un mayor el crecimiento de las plantas
de tomate y lechuga en comparación con la aplicación de estiércol. Por lo que
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15
concluyeron que las lombrices tuvieron una actividad importante en la
descomposición de la materia orgánica y mencionan que el incremento en el
crecimiento de la planta podría ser debido que las características fisicoquímicas de
la vermicomposta fueron mejores cuando los residuos fueron procesados, ya que
hubo un contenido mayor de NO3, esta forma es fácilmente asimilable que el
nitrógeno en forma orgánica contenido en el estiércol.
Ochoa et al., (2009), optimizaron el desarrollo del cultivo de jitomate con dos
aplicaciones de vermicomposta, ya que con solo una, se presentaron deficiencias
nutrimentales. Por otro lado Singh et al., (2008), señalan que en fresa la aplicación
de vermicomposta aumentó la propagación de plantas en un 10,7 %, área foliar en
23,1 %, materia seca en 20,7 %, y el rendimiento de frutos totales en 32,7 %. En
ausencia de vermicomposta hubo albinismo, malformación de frutas, aparición de
moho gris hasta en un 16%; además, del aumento de pudrición por Botrytis y
disminución de los parámetros de calidad.
En lechuga, cuando se aplica vermicomposta se ha observado un incremento en las
variables nutrimentales y del crecimiento. En un estudio realizado por Jiménez
(2008), señala que la aplicación de vermicomposta en lechuga registró un aumento
de los contenidos nutrimentales en las hojas de lechuga en nitrógeno, fósforo,
potasio, boro, magnesio, hierro, zinc y sodio. Además se incrementó el valor en el
peso de biomasa seca, de biomasa seca, área foliar, número de hojas, resistencia al
corte y luminosidad, lo cual se atribuyó a que la cantidad de sustancias reguladoras
de crecimiento, tipo y cantidad de microorganismos, entre otros factores,
favorecieron el desarrollo de este cultivo.
En otro estudio en lechuga realizado por Añez y Espinoza (2003), en el que se aplicó
vermicomposta, encontraron que la respuesta del cultivo fue nula al no haber
diferencia significativa al hacer variar las dosis de 5, 10, 15 y 20 ton/ha. Mientras que
Tomati (1990), encontró que con vermicomposta, la lechuga tuvo una mejor síntesis
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16
de proteína en la raíz con un aumento del 24% de la misma, lo cual se distinguió
reflejado en la producción y crecimiento de la planta, esto se correspondió a que los
microorganismos y metabolitos que promovieron la actividad enzimática de la nitrato
reductasa que regula la disponibilidad de nitrato para la planta.
2.7. Mineralización de N en abonos orgánicos y vermicomposta
Los abonos orgánicos pueden ser una opción viable al uso de fertilizantes químicos
para proveer el nitrógeno requerido por un cultivo. El análisis químico de estos
abonos es de poca ayuda para evaluar el valor nutritivo del mismo, ya que el análisis
no indica el plazo en el cual los nutrientes estarán disponibles. Por consiguiente, la
capacidad de liberar N disponible de un abono orgánico debe conocerse, pues solo
así podrá hacerse un uso más eficiente del mismo y evitar deficiencias o excesos de
N resultantes de la adición del abono al suelo (Cerrato et al., 2007). Para que el
nitrógeno de un abono orgánico pueda ser absorbido por las plantas debe
mineralizarse. El proceso de mineralización se da a través de la actividad de
microorganismos no específicos, bajo condiciones aeróbicas y anaeróbicas, pasando
el nitrógeno a su manera inorgánica (NO2, NO3 y NH4) (Córdova, 2010; Eghball,
2000).
La tasa de mineralización de N es la velocidad o grado de mineralización y se
interpreta como el porcentaje de N que se mineraliza y que permite conocer cuánto
está siendo liberado en forma disponible en un periodo de tiempo determinado. Este
potencial se establece a partir de la mineralización acumulada, la cual se define
como la cantidad de N liberado en un periodo de tiempo específico (Brady y Weil,
1999).
Se ha observado en un tiempo de incubación de 20 semanas que la aportación de la
vermicomposta mezclada con el suelo libera su mayor tasa de mineralización de
nitrógeno disponible para la planta en las primeras 6 semanas, razón por la que sus
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17
efectos en la planta se observan en ese periodo (Cerrato et al., 2007).
Figueroa et al., (2012) observaron que durante las primeras semanas de aplicación
de humus de lombriz, la mineralización del nitrógeno fue más rápida, debido a que
en este periodo se produce la descomposición de azúcares, proteínas y celulosas,
habiendo mineralizado 77.78% en 4 semanas y 88.86 a las 6 semanas; es decir, que
la liberación del N que realmente se refleja en la planta se encuentra en el lapso
anteriormente mencionado.
Barrera et al. (2012), señalan que el nitrógeno total que contiene una vermicomposta
se va mineralizando de manera muy rápida al inicio, y explica que probablemente se
debe a que se constituye de componentes más lábiles que los que contienen otros
materiales orgánicos, de esta manera permite la liberación del nitrógeno fácilmente
mineralizable en las primeras semanas, por lo que este lapso de aportación de
nitrógeno se considera como realmente aprovechable por el cultivo, por lo tanto su
efecto es claramente apreciable en este periodo.
Ochoa et al., (2009), al ver que la capacidad de la composta como fertilizante para la
planta tiene una duración limitada decidieron fraccionar la aplicación en el cultivo de
jitomate, y observaron que la aplicación fraccionada no hubo diferencia significativa
en el rendimiento, peso fresco y diámetro del fruto, en comparación con aplicar una
solución nutritiva y té de composta, siendo la composta fraccionada la que registró
resultados menos favorables. En cuanto al fraccionamiento de la composta, los
autores mencionan que la primera aplicación no abasteció el requerimiento de N; sin
embargo, con la segunda fracción aplicada en la etapa de floración, se corrigieron
dichas deficiencias, por lo que recomendó que en estudios futuros el fraccionamiento
de la composta se haga en periodos más cortos y que se cuantifique el N lixiviado
proveniente de este abono orgánico.
La mineralización de nitrógeno depende de varios factores, si el contenido de
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18
nitrógeno es alto en cualquier sustrato, los microorganismos tienen suficiente fuente
de alimento como para tener una mayor mineralización, ya que también se satisfacen
sus necesidades de N; en cambio si el contenido de nitrógeno es bajo, la tasa de
descomposición de la materia orgánica disminuye considerablemente.
Otro factor importante es la relación C/N, si ésta el abono excede 25, entonces los
microorganismos degradarán la materia orgánica utilizando el N disponible para ellos
en el medio, causando una inmovilización temporal de ese N. Cuando la relación C:
N es baja, por ejemplo menor que 20, la materia orgánica es degradada fácilmente
(Stevenson, 1986). La descomposición de la materia orgánica del suelo y las
correspondientes mineralización e inmovilización son procesos clave en el ciclo de
nitrógeno (N) en el sistema suelo-planta. Estos procesos son altamente complejos,
ya que la materia orgánica es una mezcla muy heterogénea, constituida por restos
vegetales y animales recientemente incorporados y por materiales húmicos muy
resistentes.
2.8. Vermicomposteo como mecanismo de reducción de microorganismos
patógenos para humanos
Una gran parte de los estudios realizados sobre la preparación de la composta y su
aplicación sobre el terreno agrícola se ha centrado en los efectos de la fertilidad de
los suelos y la calidad de los cultivos; sin embargo, es necesario aumentar las
investigaciones acerca de la sobrevivencia de los patógenos en la composta y de los
tratamientos para reducir los niveles de estos microorganismos.
Existe un importante aspecto de salud relacionado con la aplicación de la composta,
el cual está dada por la incidencia de enfermedades producidas por los
microorganismos patógenos durante la disposición y utilización insalubre de estos
productos. Son necesarias unas buenas prácticas agrícolas y de higiene para
proteger los cultivos de la contaminación con los patógenos presentes en estos bio-
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19
fertilizantes, además de que se precisan de más investigaciones para determinar
cómo se propagan en el campo estos microorganismos (Gómez et al., 2004).
La NMX-109- SCFI-2008 establece que para que una vermicomposta no represente
un peligro de contaminación para el cultivo en el que se aplica debe tener ausencia
de hongos fitopatógenos, máximo un huevo de helminto viable por cada 4 g de base
seca y menor a 1000 UFC y 3 UFC por 1 y 4 g base seca de E. coli y Salmonella
respectivamente.
La Salmonella es uno de los patógenos entéricos más estudiados encontrados en la
composta, sin embargo a una temperatura de 55 °C por 1 hora es letal para los
miembros de este grupo. Además la composta estabilizada y madura está apta
sanitariamente cuando la concentración de E. coli es menor de 127 UFC por 100
gramos de peso seco (Yadav et al., 2012).
Se ha demostrado que el tratamiento térmico provoca la reducción de los indicadores
fecales a niveles comparables a muchos patógenos, particularmente bacterias
patógenas, pero la concentración inicial de los indicadores es normalmente mayor en
factores de 10 que la de los patógenos, por lo que aunque su número disminuya
siempre sobrevivirá una cantidad apreciable de estos microorganismos (Cepeda y
Valencia, 2007).
Gómez et al. (2004), menciona que temperaturas por encima de 53°C durante el
compostaje elimina totalmente las bacterias patógenas, los virus y los huevos de
Ascaris pierden la viabilidad, encontrándose en estas condiciones una sobrevivencia
limitada de microorganismos indicadores y formas enquistadas de protozoos.
A pesar de la reducción de patógenos por medio de altas temperaturas en el
composteo, no se puede confiar ciegamente en la aplicación de compostas y se
requiere garantizar la inocuidad del sustrato, además con la vermicomposta no hay
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20
un tratamiento térmico sino una digestión de la lombriz, por lo cual son otros los
medios de eliminación de patógenos y es necesario comprobar si éstos son en
verdad efectivos.
Eastman et al. (2001), menciona que las lombrices reducen la cantidad de
microorganismos patógenos como huevos de helminto, coliformes fecales,
Salmonella y E. coli., sometiendo a vermicomposteo durante 90 días biosólidos
derivado de una planta municipal, aunque cabe mencionar que se debe inocular una
cantidad adecuada de biomasa de lombriz que sea capaz de consumir el sustrato.
Se ha comprobado que el vermicomposteo reduce significativamente los patógenos
humanos en una gran diversidad de desechos orgánicos, y que el principal
mecanismo de destrucción de organismos coliformes totales se debe a los procesos
digestivos de la lombriz, que durante el vermicomposteo se reducen hasta en un
98%, sin embargo, se menciona que la adición de vermicomposta no afectó el
número de coliformes ya sea después de 15 , 30 o 60 días , el cual apoya la idea de
que este grupo de bacterias se ve más afectada por el paso a través del intestino de
E. foetida que por las interacciones de la comunidad microbiana con la lombriz de
tierra (Monroy et al., 2009).
Aira y Domínguez (2010), mencionan que la biomasa microbiana es muy abundante
cuando la vermicomposta tiene entre 2 y 11 semanas de edad, mientras que en las
muestras de mayor edad (18-36 semanas de edad), este efecto revirtió, lo que indica
que una vez estabilizada la vermicomposta la presencia de microorganismos en
general se mantiene estática y en menor cantidad que el residuo fresco sin
vermicompostear.
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21
2.9. El uso de la vermicomposta como un riesgo de contaminación de
hortalizas
Un aspecto sumamente importante en el uso de abonos orgánicos es el tema de la
inocuidad, ya que son necesarias las buenas prácticas agrícolas y de higiene para
proteger los cultivos de la contaminación con los patógenos presentes en estos
biofertilizantes, además de que se precisan de más investigaciones para determinar
cómo se propagan en el campo estos microorganismos. La contaminación
microbiológica derivada de la utilización de fertilizantes naturales y las medidas
necesarias para abordarla deben ser orientadas a todo el personal que practica la
agricultura (Gómez et al., 2004).
Con base en lo anterior, es importante considerar que la nutrición de los cultivos que
se fundamenta en la aplicación de abonos orgánicos al suelo o como fertilizante de
hortalizas y frutales, no tiene una regulación sanitaria (Corlay et al., 2011), si estos
abonos no están madurados o no están adecuadamente procesados, pueden ser
una fuente potencial de contaminación (Gómez et al., 2004) que pudiera representar
un riesgo para los consumidores, por ello es importante evaluar la presencia de
microorganismos patógenos y garantizar que el uso de abonos orgánicos no afecte la
inocuidad del cultivo.
Los microorganismos que están asociados con enfermedades transmitidas por
alimentos son principalmente Escherichia coli, Salmonella sp y Listeria
monocytogenes (Calderón, 2008).
En el composteo la destrucción de microorganismos patógenos se evalúa a través de
la cuenta viable de CF, microorganismos indicadores de bacterias patógenas como la
Salmonella (Atlas y Bartha, 2006).
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22
Haug (1993), menciona que en el composteo, la temperatura mínima requerida para
destruir microorganismos patógenos es de 50 °C, la Salmonella typhi, Salmonella
spp y Escherichia coli son destruidos a 55 °C en una hora y los huevos de Ascaris
lumbricoides a 50 °C también en una hora, éstos últimos considerados como uno de
los parásitos más resistentes al calor, ya que al analizar un gran número de muestras
de compostas, encontró que la Salmonella estaba ausente, cuando éstas tenían
menos de 1000 NMP de CF/g de sólido.
En el caso de parásitos, los microorganismos indicadores son los HH, menos de un
huevo viable/g de sólido (NOM–004–SEMARNAT–2002). El uso de indicadores
fecales como medida de reducción de patógenos, sólo aplica en casos donde el calor
de inactivación es el principal mecanismo de destrucción del patógeno (NOM-112-
SSA1-1994).
Un parámetro para determinar la calidad de los abonos consiste en un análisis
microbiológico que determina la calidad sanitaria de un material y su aptitud para
distintos usos. El grupo de bacterias coliformes fecales es el principal indicador de
calidad; su número en una muestra se usa como criterio de contaminación y por lo
tanto de calidad sanitaria de la misma (Corlay et al., 2011).
En el estiércol el contenido microbiológico llega a ser alto, contiene muchos
organismos patógenos, en algunos países europeos son considerados materiales
peligrosos y deben ser transportados y procesados bajo estrictas normas sanitarias.
Estos estiércoles no son abonos, sino una materia prima con posibilidades de ser
transformada en abonos (Varnero, 2007).
Por lo anterior es importante procesar bien el material que se va a emplear para
asegurarse de una correcta eliminación de patógenos como Salmonella, E. coli y
huevos de helminto. Yadav y colaboradores (2012), encontraron que una mejor
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23
optimización en la eliminación de patógenos consistía en integrar el proceso de
compostaje y vermicompostaje, a través del aumento de temperatura y el control de
la humedad relativa, los cuales consideró como los parámetros más importantes en
donde finalmente encontró que el material era seguro para la producción agrícola a
pesar de que la vermicomposta era derivada de heces fecales humanas.
Otro microorganismo con el que se determina la calidad de un abono debido a que
representa un riesgo para la salud humana es Salmonella sp., bacteria que también
pertenece a la familia Entero bacteriaceae y que es parasita intestinal de los
animales, su amplia distribución se debe a su alta capacidad de colonización
(Méndez et al., 2011).
La presencia tanto Salmonella spp. como de E. coli en los abonos orgánicos es
debido a que sobreviven en las primeras etapas del proceso de vermicompostaje,
pero pH cercano a la neutralidad (pH 6.5-7.5), ligeramente acido o ligeramente
alcalino propicia el desarrollo de la mayoría de los grupos fisiológicos (Caraveo,
2010). Por lo tanto, es un factor determinante para la calidad fitosanitaria del abono
orgánico.
El número de brotes de enfermedades transmitidas por alimentos asociadas a frutas
y hortalizas frescas se ha incrementado en los últimos años, por lo cual los alimentos
de consumo crudo, como la lechuga, presentan un mayor riesgo para la transmisión
de éstos y otros enteropatógenos, pues no existe una etapa de procesamiento
posterior que elimine las cargas microbianas iniciales (Beuchat, 2002).
Las principales causas para la contaminación fecal de alimentos consumidos en
crudo son: la irrigación con aguas de mala calidad, el uso de fertilizantes a base de
excremento, el contacto con animales, la mala manipulación y un tratamiento
postcosecha inadecuado (Steele y Odumeru, 2004).
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24
A nivel mundial, Shigella y Salmonella son patógenos frecuentes en brotes de origen
alimentario e hídrico (Kopper et al., 2009). En un estudio realizado por Barrantes y
Achí (2011), detectaron en la mayoría de las muestras analizadas contaminación
fecal, donde 24 de 37 (65%) mostró E. coli en un rango desde 4 hasta 460 NMP/g.
La implementación de políticas relacionadas con la inocuidad alimentaria incide en
mejoras sobre la calidad microbiológica y disminuye la probabilidad la transmisión de
patógenos, particularmente en alimentos de consumo crudo como frutas y hortalizas
(Valiente y Mora, 2002).
2.10. Descripción del cultivo de lechuga
La lechuga (Lactuca sativa L.) pertenece a la familia Compositae, es la planta más
importante del grupo de las hortalizas de hoja, se cultiva en casi todos los países del
mundo. En México se puede cultivar durante todo el año bajo riego; con rendimientos
que pueden variar desde 7 a 23 ton/ha (SIAP, 2013; Asohofrucol, 2008). Es una de
las hortalizas más cultivadas en nuestro país donde se estima una producción
aproximada de 160 mil toneladas por ciclo, siendo Guanajuato al productor número
uno a nivel nacional de este cultivo, en Michoacán se siembra una superficie de
hasta 312 hectáreas obteniendo una producción promedio de 23 toneladas por
hectárea (SIAP, 2013).
Contiene alto porcentaje de agua (90-95%), como también folatos, provitamina A o
beta-caroteno y cantidades apreciables de vitamina C, estas dos últimas con acción
antioxidante, relacionadas con la prevención de enfermedades cardiovasculares e
incluso de cáncer (CCI, 2006).
Macías et al. (2010) concluyeron que el requerimiento interno de la lechuga pudo
determinarse a partir de las diferentes concentraciones del nitrógeno, donde el valor
óptimo fue el equivalente a 113 kg de N/ha. Así mismo en el cuadro se puede
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25
apreciar algunos requerimientos agro-climáticos según Casaca (2005).
Cuadro 3. Características agro-climáticas de la lechuga.
Variable Generalidades
Semilla Tienen un periodo de latencia después de su recolección
y germinan con altas temperaturas.
Raíz No llega nunca a sobrepasar los 25 cm de profundidad
es pivotante y tiene ramificaciones.
Hojas Están en forma de roseta, se alargan o se acogollan y tienen bordes
aserrados, ondulados o lisos.
Temperatura
Requiere temperaturas entre 14 a 18°C por el día y de 5 a 8°C por la
noche,
durante el acogollado requiere más frío.
Humedad
relativa
Es muy sensible a la falta de humedad y no soporta la sequía,
por lo que la H.R. debe estar entre 60 a 80%.
Suelos Prefieren suelos arenosos-limosos con un buen drenaje y un pH
óptimo entre 6.5 a 7.4 y una materia orgánica de 2 a 5%.
Preparación
del terreno
Suelos nivelados, surcados, sin malas hierbas y con rotación
cada dos ciclos, es intolerante a la salinidad.
Plantación
Debe de tener una densidad de plantas de entre 70 y 80 000 con
distanciamiento de 30 cm, con un ciclo vegetativo de entre 55 y 70
días.
Variedades Romana, acogollada, de hojas sueltas y lechuga esparrago.
Abonado Se recomienda el abonado de 3 kg/m2, y en
la formación de cogollo requiere más nutrientes.
Riego Deben ser frecuentes y en poca cantidad de agua.
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Fertilización El cultivo de lechuga extrae 50:25:130 Ton/Ha,
y una bola pesa entre 300 y 600 g aproximadamente.
Plagas y
Enfermedad
es
Gusano cogollero, minador de la hoja, quemaduras en las puntas,
sclerotinia, mildiu velloso, mancha de la hoja y cercosporio.
Fuente: SIAP (2013).
Durante su crecimiento, la lechuga exige que haya diferencia de temperatura entre el
día y la noche. Para la germinación de la semilla, la temperatura óptima oscila entre
18 y 20ºC. Cuando crece, requiere de 14 a 18ºC de día, y de 5 a 8ºC por la noche.
La máxima temperatura que puede soportar la planta son 30ºC; la mínima, 6ºC bajo
cero. Los suelos deben ser ligeros, arenoso limosos y sin encharcamientos (SIAP,
2013).
Es una planta susceptible a la salinidad ya que presenta ligera tolerancia a la
salinidad. Requiere suelos medianamente profundos, con textura media y con buen
drenaje, con un pH entre 6 y 6.8 (Calderón, 2006). La dosis adecuada de fertilización
química al 100% que usaron Añez y Espinoza (2001) para comparar con fertilizantes
orgánicos fue de 150, 60 y 120 kg de N, P y K respectivamente, cuyo rendimiento
máximo registrado en lechuga se alcanzó con la dosis entre 158 y 167 kg de N/ha,
por lo que para estas cantidades la absorción estimada fue de 121 y 136 kg de N/ha,
dejando como residuo al final del ciclo un aproximado de 100 kg de N/ha.
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27
Cuadro 4. Superficie cosechada, producción y rendimiento en diversas
entidades federativas.
Estado Superficie (ha) Producción (ton) Rendimiento (ton/ha)
sembrada Cosechada Siniestrada obtenida obtenido
AGUASCALIENTES 692 692 21,364 30.873
BAJA CALIFORNIA 1,202 1,068 17 16,954 15.868
D.F. 53 51 2 657 12.888
DURANGO 22 22 667 30.318
GUANAJUATO 2,900 2,698 202 46,942 17.396
JALISCO 217 217 3,966 18.279
MEXICO 34 22 12 332 14.767
MICHOACAN 312 311 7,147 22.982
NUEVO LEON 10 10 150 15.000
PUEBLA 996 868 88 16,315 18.786
QUERETARO 384 384 10,536 27.438
SAN LUIS POTOSI 72 72 2,158 29.965
SONORA 470 432 38 10,026 23.215
TLAXCALA 22 22 660 30.000
VERACRUZ 15 15 150 10.000
ZACATECAS 945 945 20,666 21.869
TOTAL 8,374 7,855 361 158,855 20.222
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CAPÍTULO 3. MATERIALES Y MÉTODOS
El trabajo consistió en el desarrollo de tres etapas fundamentales, 1) Caracterización
física, química y microbiológica de la vermicomposta, suelo y suelo con aplicación de
vermicomposta utilizados en el trabajo de investigación, 2) Valoración agronómica de
la vermicomposta como abono orgánico y aplicado en forma fraccionada y 3)
Valoración de la inocuidad de la lechuga nutrida con vermicomposta.
3.1. Caracterización física, química y microbiológica de la vermicomposta,
suelo y suelo con aplicación de vermicomposta utilizados en el trabajo de
investigación.
3.1.1. Caracterización de la vermicomposta
La vermicomposta madura empleada fue obtenida a partir de estiércol de bovino,
donada por un productor del municipio de Jiquilpan, Mich.
Las determinaciones de pH, CE, humedad, materia orgánica, cenizas y densidad
aparente se hizo de acuerdo a la norma para humus de lombriz (lombricomposta)
NMX-FF-109-SCFI-2007.
El pH fue medido con un potenciómetro en suspensión acuosa de una mezcla de
relación de humus de lombriz: agua 1:5. Empleando la solución anterior se determinó
la Conductividad Eléctrica (CE). La Humedad fue determinada por el método
gravimétrico.
El contenido de materia orgánica fue determinado por el método de calcinación, así
como el porcentaje de cenizas, mientras que la densidad aparente se realizó
midiendo el volumen de la muestra previamente compactada.
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29
El contenido de NO2-, NO3
- y NH4- por colorimetría (Etchevers, 1992). El P disponible
fue determinado por espectrometría y extracción con NaHCO3 (Olsen et al., 1954).
Mientras que el porcentaje de carbono orgánico, se obtuvo mediante un cálculo
dividiendo el porcentaje de materia orgánica entre el factor de Van Benmelen igual a
1.724.
El porcentaje de nitrógeno total se cuantificó por el método Kjeldahl (Bremner, 1996).
La capacidad de intercambio catiónico (CIC) se midió por el método PZNC (print of
zero net charge) (acetato de amonio 1 N pH 7) (Uehara et al., 1982), mientras que la
relación carbono nitrógeno se obtuvo dividiendo el porcentaje de carbono total entre
el porcentaje de nitrógeno total. Por último los ácidos húmicos y fúlvicos se
determinaron por la metodología propuesta por Hernández et al., (2008).
La madurez de la vermicomposta se determinó por el índice de germinación de
semillas de Raphanus sativus de acuerdo a la metodología descrita por Gariglio et
al., (2002), en donde de una solución 4:1 vermicomposta agua se añadió 1ml de la
solución a cajas Petri que contenían en el fondo papel absorbente, las cuales fueron
humedecidas con la solución mencionada anteriormente y después incubadas a
25°C por 72 horas, siendo humedecido el papel absorbente durante cada 24°, como
blanco se usó otro tratamiento con agua destilada, cada unidad experimental
contenía 10 semillas de rábano, donde dichos tratamientos tenían 10 repeticiones
cada uno, por último se calculó el IG de acuerdo a la misma metodología, que
consistía en la siguiente fórmula:
IG =LR * %G/Lr agua * %G agua * 100
En donde:
IG= Porcentaje del índice de germinación
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30
LR= Longitud de radícula
%G= Porcentaje de germinación
Lr agua= Longitud de radícula en agua (control)
%G agua= Porcentaje de germinación en agua (control)
Para determinar la presencia o ausencia de Salmonella sp se utilizó la metodología
propuesta por la NOM-114-SSA1-1994, y para la positividad o negatividad de
Escherichia coli, el método de MUG+Fluorescencia.
Para la determinación de metales pesados como Cu, Cd y Pb, se utilizó la
metodología de Perkin (1982).
3.1.2. Caracterización del suelo
El suelo se obtuvo de la localidad de la Sauceda, perteneciente al municipio de
Zamora, Mich., el cual se caracterizó como un suelo tipo andosol de textura franco-
limosa, obtenido de un azolve proveniente de suelos de la meseta purépecha.
La CIC fue determinada por el método de PZNC (print of zero net charge) (Uehara y
Gillman, 1982), el pH, la humedad y la capacidad de retención (CRA) se midieron de
acuerdo a las técnicas establecidas para suelos (Black, 1965). La CE se midió
directamente con un conductivímetro en el extracto del suelo saturado. El carbón
total por digestión por dicromato (Kalembasa y Jenkinson, 1973). El C orgánico por
digestión con K2Cr2O7 (Vance et al., 1987). El N total por digestión Kjedahl (Bremner,
1996). El P disponible por la técnica de colorimétrica con ácido ascórbico-molibdato
de amonio (APHA AWWA WPCF, 1989). La concentración de NH4 se hizo por el
método de destilación con Mg O (Bremner y Keeney, 1966) y por último los
contenidos de NO2- y NO3
- por técnicas colorimétricas (APHA AWWA WPCF, 1989).
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31
Para determinar la presencia o ausencia de Salmonella sp y Escherichia coli fue de
acuerdo a la metodología mencionada para vermicomposta.
Para la determinación de metales pesados como Cu, Cd y Pb, se utilizó la
metodología de Perkin (1982).
3.1.3. Caracterización de la mezcla vermicomposta con suelo
La caracterización de esta mezcla se determinó por los métodos mencionados
anteriormente.
Para determinar la presencia o ausencia de Salmonella sp y Escherichia coli fue de
acuerdo a la metodología mencionada para vermicomposta y suelo.
Para la determinación de metales pesados como Cu, Cd y Pb, se utilizó la
metodología de Perkin (1982).
3.2. Valoración agronómica de la vermicomposta
3.2.1. Localización del sitio experimental
Esta etapa se realizó en el invernadero del CIIDIR-IPN Unidad Michoacán en
Jiquilpan, Michoacán, México. Ubicado a una altitud de 1560 msnm, delimitado por
las coordenadas 20°03’02’’ y 19°52’54’’ de latitud N y los meridianos 102°39’33’’ y
102°56’16’’ de longitud W. Dicho estudio se llevó a cabo a partir del 25 de octubre de
2012 hasta el 17 de enero de 2012, con una duración de 85 días.
3.2.2. Material vegetal
Se utilizó como material vegetal plantas de lechuga de cogollo de la variedad Río
Grande (Lactuca sativa var. capitata), obtenidas en viveros de la comunidad de La
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32
Palma, del municipio de Venustiano Carranza, Michoacán.
3.2.3. Tratamientos y diseño experimental
Las plantas de lechuga fueron colocadas en macetas de plástico de 4 L de
capacidad, que contenían, en función del tratamiento, suelo y mezcla de suelo con
vermicomposta. Para alcanzar los objetivos del trabajo se eligieron los siguientes
tratamientos:
T1.- Vermicomposta/suelo (30/70%)
T2.- Vermicomposta fraccionada /suelo (10/70%), + (10%), + (10%)
T3.- Fertilización química (solución nutritiva Steiner al 100% de N)
T4.- Suelo
T5.- Vermicomposta/suelo (15/85%) + Fertilización química
T6.- Vermicomposta/suelo (15/85%)
T7.- Fertilización química (solución nutritiva Steiner al 50% de N)
Cada tratamiento se probó en una parcela experimental de 10 plantas, con cuatro
repeticiones. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con
cuatro con cuatro repeticiones. La aleatorización de los tratamientos dentro de las
parcelas experimentales se muestra en el Cuadro 6.
Cuadro 5. Distribución de los tratamientos en un diseño de bloques completos al azar con cuatro repeticiones.
BLOQUE 1
BLOQUE 2
BLOQUE 3
BLOQUE 4
Parcela Tratamiento Parcela Tratamiento Parcela Tratamiento Parcela Tratamiento
1 T6R1 8 T2R2 15 T3R3 22 T5R4
2 T2R1 9 T5R2 16 T4R3 23 T1R4
3 T5R1 10 T1R2 17 T7R3 24 T6R4
4 T3R1 11 T3R2 18 T5R3 25 T7R4
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5 T4R1 12 T7R2 19 T6R3 26 T4R4
6 T7R1 13 T4R2 20 T1R3 27 T2R4
7 T1R1 14 T6R2 21 T2R3 28 T3R4
T= Tratamiento, R= Repetición.
3.2.4. Manejo del experimento
Siembra. Las plantas de lechuga se trasplantaron después de regar el suelo. Como
se ilustra en la figura 4, para aplicar el riego por goteo se instaló un sistema fijo con
depósitos de 200 L para aplicar la solución nutritiva de Steiner (1961) al 100% de
nitrógeno, al 50% de N y agua, que se distribuyó a las plantas impulsada por una
bomba centrifuga de 0.25 caballos de fuerza, a través de cinta regante colocada
sobre las hileras de plantas y con goteros distanciados cada 20 cm (Vázquez y
Méndez, 2009).
La solución nutritiva se aplicó por goteo en el agua de riego, la cual contenía 12, 1,
1, 5, 6 y 3 meq/L de NO3, H2PO4, SO4, K, Ca2+ y Mg2+ respectivamente, misma que
se ajustó a un pH de 6.05 y a una conductividad eléctrica de 2.2 mS/cm. Con la
solución nutritiva al 100% de nitrógeno se aplicaron 1.82 g/ planta y con la solución al
50%, se utilizaron 0.91 g/ planta durante 85 días en que se desarrolló el cultivo,
equivalente a 135.75 y 67.87 kg de N/Ha respectivamente. Una cantidad de 47.1
Ton/ha de N fue aplicada de vermicomposta, equivalentes a 5.338 g de N por cada
planta con la aplicación de la vermicomposta.
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34
3.2.5. Registro de variables
Para evaluar el efecto de los tratamientos se registraron las siguientes variables:
diámetro de la lechuga (DP), longitud de la raíz (LR), peso fresco, peso fresco parte
aérea (PF) y peso seco de la parte aérea de la lechuga (PS) y de la raíz (PR). Estas
variables se registraron en el momento de la cosecha utilizando cuatro plantas por
unidad experimental.
El diámetro de la lechuga se midió con una regla milimétrica. En las demás variables
se utilizó un procedimiento destructivo, donde cada planta se extrajo cuidadosamente
de las macetas, posteriormente se realizó un lavado de la raíz y se eliminó el exceso
de agua con servilletas absorbentes, para luego registrar su peso fresco con una
balanza electrónica. Para el peso seco, las plantas se cortaron en trozos pequeños y
se secaron en una estufa Craft, modelo ESP, con circulación de aire forzado a 75 °C,
por aproximadamente 72 horas, hasta llevarlas a peso constante.
BLOQUE 1 BLOQUE 2 BLOQUE 3 BLOQUE 4
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35
3.2.6. Análisis estadístico
Para el análisis de los datos se utilizó un análisis de varianza en función del diseño
experimental de bloques completamente al azar. La comparación de medias se
realizó con la prueba de la diferencias mínima significativas (DMS), con un valor de
significancia de α = 0.05, utilizando el paquete estadístico SAS (Statistical Analysis
System) 2002 versión 9.
3.3. Valoración de la inocuidad de la lechuga nutrida con vermicomposta.
Para conocer el efecto de la aplicación de vermicomposta sobre la inocuidad de la
lechuga, se eligieron los siguientes tratamientos, los cuales se derivaron del
experimento anterior.
T1.- Vermicomposta/suelo (30/70%)
T2.- Vermicomposta fraccionada /suelo (10/70%), + (10%), + (10%)
T4.- Suelo
Cada tratamiento estuvo formado por 10 plantas como unidad experimental y cada
uno de ellos se repitió tres veces.
Para medir el efecto de los tratamientos se registraron las siguientes variables:
Salmonella sp, E. coli, OCT, OCF, Mohos, Levaduras y huevos de helmintos. Así
como la determinación de Cd, Cu y Pb.
Para el análisis microbiológico del suelo, se hicieron cuatro muestreos a los 20, 40,
60 y 80 días después del trasplante de la lechuga. En cada fecha se tomaron 70 g de
suelo en tres plantas por tratamiento de cada repetición, del interior de la maceta
hasta la parte superior con la ayuda de una barrena (figura 3). Para el análisis de
Salmonella sp, E.coli y huevos de helmintos se hizo de acuerdo a la metodología
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36
descrita anteriormente. Para el caso de OCT, OCF fue por la NOM-112-SSA1-1994,
para mohos y levaduras la NOM-115-SSA1-1994. Para la determinación de metales
pesados como Cu, Cd y Pb, se utilizó la metodología de Perkin (1982).
Para el análisis microbiológico de la raíz y de la bola de la lechuga, se tomó un solo
muestreo a los 80 días después del trasplante al final del ciclo del cultivo, tomando
tres plantas por tratamiento en cada repetición. La planta junto con la raíz se
colocaron en bolsas de plástico de polietileno estériles dentro de una hielera para ser
transportada al laboratorio. Después fueron extraídas las hojas del exterior y del
interior, las cuales fueron tomadas con la ayuda de un bisturí estéril. El protocolo de
análisis microbiológico fue el mismo que se mencionó anteriormente. Para la
determinación de metales pesados como Cu, Cd y Pb, se utilizó la metodología de
Perkin (1982).
Figura 4. Muestreo y análisis microbiológicos en el sustrato
El agua que fue empleada para el riego del cultivo de la lechuga fue analizada para
comprobar su calidad como posible fuente de contaminación.
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37
CAPÍTULO 4. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
4.1. Caracterización física, química y biológica de la vermicomposta y del suelo
utilizado en el trabajo de investigación
4.1.1. Características físico-químicas de la vermicomposta
En el cuadro 6 se aprecian las características de la vermicomposta empleada, en él
se observan todos los parámetros importantes que una vermicomposta debe tener
para considerarse adecuada con respecto a la NMX-FF-109-SCFI-2008, la cual
establece las características que son benéficas en la planta y además aquellas que
son necesarias para aplicar para el mejoramiento de suelos agrícolas.
Cuadro 6. Caracterización física, química y microbiológica de la
vermicomposta.
Variable VC Valores de
referencia Autores Unidad
NO3 163.35 686.5 Pérez,2013 mg/kg
NH4 48.1 70.387 Pérez, 2013 mg/kg
Nitrógeno 0.85 1 a 4 NMX-FF109 %
CO2 264.7 --- mg/kg
C. Inorgánico 10.26 --- g/kg
C. orgánico 14.923 16 - 27.6
Hernández,
et al. 2008 %
C. Total 15.949 18.9332 Pérez, 2013 %
A.F. 14.486 19-25
Hernández,
et al. 2008 g/kg
A.H. 4.37 3.9-4.8
Hernández,
et al. 2008 g/kg
C/N 18 < 20 NMX-FF109 ---
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38
Cenizas 36.05 30-70 NMX-FF109 %
Humedad 43.95 20 a 40 NMX-FF109 %
C.E. 4.02 ≤4 NMX-FF109 dS/m-1
pH 7.46 5.5 a 8.5 NMX-FF109 ---
M.O. 40.2 20 a 50 NMX-FF109 %
Densidad ap. 0.6 0.4 a 0.9 NMX-FF109 g/cm3
CIC 42.5 > 40 NMX-FF109 cmol-kg-1
IG 70 en 72 h >60 (72 h) Gariglio et al,
2002
Salmonella Presente Presente
Caraveo,
2010
E. coli Presente Ausente
Caraveo,
2010
El contenido de nitratos fue de 163.35 mg/kg, un valor inferior al que obtuvo Pérez
(2013) de 686.5 mg/kg, pero superior al reportado por Guerrero (2013), que fue de
63.5 mg/kg lo cual indica que la vermicomposta estaba menos nitrificada que una
vermicomposta más madurada. El valor de NH4 de 40.7 es inferior al reportado por
En cuanto al nitrógeno total, en el presente trabajo se obtuvo un valor de 0.85%, el
cual es inferior al reportado por Pérez de 1.07% (2013), en vermicomposta derivada
de estiércol de bovino, mientras que Guerrero (2013), encontró 1.85 % N en la
vermicomposta del contenido ruminal de bovino. En la NMX-109 se indica que el
valor aceptable de N total debe de estar entre 1 a 4 %, por lo anterior el porcentaje
encontrado en este trabajo está ligeramente por debajo de lo requerido por esa
norma; sin embargo, se han encontrado resultados similares como los reportados
por Pramanik et al. (2007), quienes reportan valores menores al 1% de nitrógeno.
Arancón et al. (2006) por su parte encontraron valores de 1.9 y 1% en estiércol de
bovino y restos de papel respectivamente, mientras que Atiyeh (2000) encontró
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39
porcentajes de 2.36 y 1.8 de nitrógeno en estiércol de porcino y desperdicios de
cocina respectivamente. Lo anterior indica claramente que el porcentaje de nitrógeno
en la vermicomposta es muy variable y se asocia al tipo de material empleado para
su elaboración.
Con respecto al carbono orgánico, el valor obtenido de 14.92%, lo cual estuvo en el
mismo rango entre 14 y 30 % reportado por Frederickson y Smith (2004). El carbono
total da una idea del grado de maduración de la materia orgánica y de las
transformaciones de distintos materiales, mientras más alto sea el valor del carbono
más inestabilidad tiene el sustrato orgánico que en este caso resultó ser de 15.9 % lo
cual indica que la vermicomposta tiene baja estabilidad.
Zambrano et al. (2011) reportan para vermicompostas de residuos vegetales y
estiércol de bovino valores de 6.69 y 5.64 % de ácidos húmicos, respectivamente y
mencionan que las características estructurales de los ácidos húmicos dependen
fundamentalmente del origen y las condiciones en las cuales se desarrollan estos
compuestos. Un valor similar se encontró en este trabajo con un 4.47 % de ácidos
húmicos. Sierra (2008) comenta que un periodo entre tres y seis meses no mejoró la
cantidad de ácidos húmicos, indicando a diferencia de muchos autores, que una
vermicomposta de tres meses ya tiene el potencial como fertilizante y que además es
más económico que otro de seis meses.
El porcentaje de ácidos fúlvicos encontrados en este trabajo fue de 1.44%, valor
similares al reportado por Hernández et al. (2008), de 1.44 y 1.54% en estiércol de
bovino y restos de frutos de palma aceitera, respectivamente. Esta característica en
la que Blandon et al. (1999), mencionan que varía mucho en función de la especie de
lombriz que digiere el sustrato. Estos ácidos también se incrementan como resultado
de la transformación de la materia orgánica en sustancias húmicas.
Con respecto a la relación C/N, en este trabajo se obtuvo un valor de 18, que cae
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
40
dentro de lo recomendado por la NMX-FF-109-SCFI-2008, la cual indica que debe
ser menor a 20. Otros autores como Blandon et al. (1999), trabajando con el manejo
de los restos del café a través del vermicomposteo, lograron estabilizar el material
con una relación C/N inicial de 27.6 para terminar con 11.8.
Para la variable de cenizas Velenzuela et al. (1998), reportaron valores de 38.07;
21.99 y 40.79% de estiércol de conejo, estiércol de bovino y residuos de cocina
respectivamente, mientras que Hernández et al. (2008), mencionan porcentajes de
cenizas entre 29 y 49% en 111 diferentes compostas, mientras que el valor obtenido
en este trabajo de 36.05% ubica a la vermicomposta dentro del rango encontrado por
estos dos autores.
La humedad es un indicador de la madurez de la vermicomposta, el análisis de
humedad de la vermicomposta resultó con un valor de 43.9 %, el cual estuvo por
arriba del rango sugerido por la NMX-FF-109-SCFI-2008 (20 a 40 %).
Con respecto a la conductividad eléctrica, la vermicomposta registró un valor de
4.02 dS/m-1 valor dentro del sugerido por la NMX-FF-109-SCFI-2008. Hernández et
al. (2008) reportó valores de 3.76 hasta 5.75 dS/m-1 de conductividad eléctrica en
vermicompostas derivadas de estiércol de vacuno y fibra de palma aceitera, mientras
que Pérez (2013) reportó un valor de 1.55 dS/m registrado en una vermicomposta
derivada de estiércol de bovino.
En cuanto al pH, se registró un valor de 7.46 el cual es mayor al señalado en la
literatura, donde se reporta un pH de 5.68 (Atiyeh et al., 2001), aunque cae del rango
entre 5.5 a 8.5 que establece la NMX-FF-109-SCFI-2008.
La vermicomposta resultó tener un 40.2% de materia orgánica, la adición al suelo
mejora en general todas sus características físicas y químicas, además de adicionar
microorganismos benéficos que interactúan con la planta y crean antagonismos con
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
41
microorganismos patógenos y fitopatógenos. Resultados inferiores fueron reportados
por Resendez et al., (2005), encontrando valores desde 15 a 25 % en
vermicompostas de estiércol de caballo, paja y estiércol de cabra, mientras que
resultados similares fueron encontrados por Hernández et al., (2008), en
vermicomposta derivada de palma aceitera en rangos desde 28 a 47%. Por otra
parte Salazar et al., (2003) hacen mención que los contenidos de materia orgánica
en vermicomposta deben ser mayores a 28%. Durán y Henríquez (2007) obtuvo
como resultado en los análisis realizados a un vermicomposta derivado de estiércol
un 33.1 % en materia orgánica, lo cual es muy similar a los resultados obtenidos en
este trabajo.
La densidad aparente de 0.6 es muy adecuada conforme a la NMX-FF-109-SCFI-
2008 que sugiere valores dentro del rango entre 0.5 a 0.9 g cm3. Por otra parte la
C.I.C. obtuvo un valor de 42.5 cmol/kg, la cual es adecuada conforme a la NMX-FF-
109-SCFI-2008 que establece que en vermicompostas sea mayor a 40 cmol/kg,
dicha variable está altamente relacionada con el contenido de materia orgánica,
ambas características permiten una mayor interacción del suelo con los cationes
intercambiables y favorece el aprovechamiento de nutrientes del suelo por parte de la
planta. Sin embargo algunos autores señalan que para que una composta o
vermicomposta este madura, su CIC debe ser mayor a 60 cmol/kg (Pereira y Arruda,
2003). Aunque otros autores han encontrado valores por debajo de esa cifra como
los reportados por Contreras et al. (2005) quienes obtuvieron 59.7 y 53 cmol/kg-1
para gallinaza y estiércol de bovino respectivamente, así como Hernández et al.
(2008), quienes encontraron valores de 45.1 y 46.2 cmol/kg en vermicomposta de
palma aceitera.
Una variable que revela el grado de madurez en la vermicomposta es la relación C/N,
la cual si es mayor a 30 genera problemas de inmovilización microbiana del N en el
suelo, por tanto no hay una liberación inmediata de nitrógeno aprovechable del
sustrato, así mismo el proceso de vermicomposteo se alarga provocando oxidación
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
42
del carbono y la relación C/N desciende, sin embargo una relación con valores entre
10 y 25 es un indicador de estabilidad en la composta (Peña et al., 2002; Sylvia et al.,
2005). Por su parte Jiménez (2008) y Salazar et al., (2003), indican que cuando los
valores de la relación C/N es más baja (9 a 13), hay una mayor disponibilidad de
nitrógeno por lo que la planta tiene un mejor aprovechamiento.
Un indicador de madurez es el índice de germinación sirve para evaluar el grado de
madurez de una vermicomposta y contribuye a la detección de la fitotoxicidad del
sustrato en el cual se determina la concentración de fenoles tóxicos y su sensibilidad
para la plantas, ya que la misma de no estar estabilizada se ve reflejada en un índice
de germinación menor, se considera que cuando la vermicomposta tiene un
porcentaje de germinación menor a 60 significa que aún el sustrato no está estable
(Gariglio et al., 2002), por lo que se debe proceder a seguir vermicomposteando el
desecho orgánico. Por lo anterior, esta prueba evalúa el proceso de maduración del
vermicomposta, al evaluar la estabilidad biológica y baja o inexistente fitotoxicidad
del mismo (Varnero et al., 2007).
El porcentaje de germinación registrado en este trabajo fue de 70 en un tiempo de
72 horas, valor por debajo del reportado por Pérez (2013), el cual obtuvo un valor de
90 en 72 horas, probados en semillas de rábano y con vermicomposta derivada de
estiércol de bovino. Un estudio desarrollado por Zucconi et al., (1981) determinó el
porcentaje de germinación en semillas de berro de agua y menciona que un G
mayor o igual a 80 significa que no existen sustancias fitotóxicas y en cambio un G
menor o igual a 50 indica que el vermicomposta tiene sustancias tóxicas que inhiben
el crecimiento de las plantas.
En otro estudio realizado por Varnero et al., (2007) quienes evaluaron la sensibilidad
de lechuga y rabanito a extractos de residuos agroindustriales sometidos a
compostaje, donde el rabanito resultó ser más sensible a los fitotóxicos presentes en
dicho compostaje, concluyeron que el IG resultó ser una variable completa para
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
43
evaluar el grado de madurez química para sustratos especializados en el uso
agrícola.
En este mismo cuadro se puede observar que la vermicomposta resultó con
presencia de Salmonella y E. coli. La presencia tanto de Salmonella y E.coli en los
abonos orgánicos es debido a que sobreviven en las primeras etapas del
vermicomposteaje, pero un pH cercano a la neutralidad propicia al desarrollo de la
mayoría de los grupos fisiológicos (Caraveo 2010), por lo tanto, esta variable es un
factor determinante para la calidad sanitaria del abono orgánico.
Estos resultados concuerdan con lo reportado por Barocio (2013), quien menciona
la presencia de estos patógenos en vermicomposta de gallinaza. Por su parte
Mathur et al., 2006 encontraron inicialmente el crecimiento de E. coli, S. aureus, P.
pyocyaneacea en vermicomposta de nueve semanas de proceso pero después de 18
semanas solo aislaron C.frundii y esporas aeróbicas. Lo anterior se atribuye a un
manejo inadecuado de la vermicomposta durante el proceso de maduración y
estabilización. Estos resultados no coinciden con la NMX-FF-109SCFI 2008 la cual
señala la ausencia de estos patógenos. Por su parte, Contreras -Ramos et al.,
(2005), no encontraron la presencia de estos microorganismos en vermicomposta de
biosólidos con estiércol de vaca y paja de avena. Asímismo Guerreo (2013)
menciona la disminución y posterior ausencia de estos patógenos durante el
vermicomposteo. En un estudio similar (Caraveo, 2010) reporta la ausencia de OCF
y Salmonella sp., atribuyendo esto a que la lombriz presenta glándulas calcíferas las
cuales segregan carbonato de calcio, que neutraliza los ácidos de sus alimentos
actuando como un antibactericida. Así mismo, Oliva et al (2008) no detectó a estos
microorganismos en vermicomposta de excreta de borrego, debido al sistema
hemolítico de las lombrices. Durante el proceso de vermicompostaje además se
produce una gran diversidad de microorganismos benéficos para el suelo y se
disminuyen los patógenos, determinando así la calidad final del abono.
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
44
4.1.3. Caracterización física y química del suelo y el suelo con vermicomposta.
En el cuadro 7 pueden observarse los valores medios obtenidos para las
propiedades del suelo y la mezcla de suelo con vermicomposta. A efecto de discutir
sus propiedades, estas se comparan con las sugeridas por la Norma Oficial
Mexicana NOM-021-RECNAT-2000 (2002), que establece las especificaciones de
fertilidad, salinidad y clasificación de suelos.
El suelo presentó un pH de 6.57, clasificado por la NOM-021-RECNAT-2000 como
neutro. Una densidad aparente ligeramente alta de 1.1 g/cm3 que para este tipo de
suelo de origen volcánico debe ser menor de 1. Un porcentaje muy bajo de materia
orgánica de 2.99% en comparación con un contenido medio entre 6.1 a 10.9%
sugerido por la Norma. En cuanto a la conductividad eléctrica, el suelo registró un
valor de 0.63 dS/m-1, considerado por la norma como de efectos despreciables para
el crecimiento de los cultivos. La capacidad de intercambio catiónico del suelo fue de
24.69 cmol/kg-1 valor alto para la norma. Otra característica de gran interés es el
nitrógeno total que en este suelo fue de 0.2%, calificado por la norma como un valor
bajo.
La adición de vermicomposta al suelo en una mezcla en volúmenes de 30% de
vermicomposta y 90% de suelo, mejoró mucho las propiedades antes mencionadas.
La densidad aparente redujo su valor en un 18%, mientras que la materia orgánica
aumentó más de tres veces su valor, la capacidad de intercambio catiónico aumento
51%, el nitrógeno total se duplicó y la capacidad de retención de agua incrementó
7%. El pH se mantuvo sin cambio ubicándose dentro de un pH neutro. La
conductividad del suelo, se incrementó con la adición de la vermicomposta pero aún
se considera como moderadamente salino. Otras propiedades que mejoraron con la
adición de vermicomposta al suelo fueron la cantidad de ácidos húmicos y fúlvicos.
Havlin et al., (2005) mencionan que todos estos factores tienen mucha influencia en
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
45
la productividad del suelo, y su interrelación colectiva representa la calidad del suelo.
Aunque todas estas propiedades son importantes, el contenido de materia orgánica
es el más crítico, porque tiene que ver con muchas características biológicas,
químicas y físicas inherentes a la productividad del suelo. Con la materia orgánica se
incrementa la estabilidad de los agregados del suelo, lo cual mejora la resistencia del
suelo a la erosión del agua y del viento. Debido al incremento de estructura del suelo,
su densidad baja, lo cual mejora la proliferación de raíces y con ello la productividad.
Otras características que mejoran con la adición de materia orgánica son la
capacidad de intercambio catiónico, y la disponibilidad de nutrimentos, entre ellos
nitrógeno, fósforo y azufre, carbono con la mineralización de esta.
Cuadro 7. Caracterización física y química del suelo y el suelo con vermicomposta.
Variable Suelo Suelo + VC Unidades
NO3 34 93.1 mg/kg
NH4 2.1 31.7 mg/kg
Nitrógeno 0.2 0.41 %
CO2 250.15 252.33 mg/kg
C. Inorgánico 3.68 7.1 g/kg
C. orgánico 93.04 129.24 g/kg
C. Total 96.72 136.34 g/kg
A.F. 9.266 12.782 g/kg
A.H. 0.38 1.42 g/kg
C/N 20 19 ---
Cenizas 13.66 22.68 %
Humedad 37.74 38.34 %
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
46
C.E. 0.63 2.63 dS/m-1
pH 6.57 6.92 ---
M.O. 2.99 9.74 %
Densidad
aparente 1.1 0.9 g/cm3
CIC 24.69 37.5 cmol/kg-1
CRA 138.05 148.82 %
0BSalmonella Presente Presente ---
1BE. coli Presente Presente ---
Las vermicompostas presentan una gran capacidad de retención de agua que
aumenta hasta 1.3 veces su peso, permitiendo una buena captación de agua y una
gran plasticidad favorable para la planta y el desarrollo de raíz (Bello, 2003). Un
parámetro para evaluar el impacto de la adición de materia orgánica en los suelos, es
la producción de CO2 por la actividad respiratoria de microorganismos, la cual tiende
a incrementarse con la incorporación de materia orgánica (Álvarez et al., 2000).
Con relación a las características microbiológicas, la presencia de Salmonella sp y
E. coli se puede atribuir a que la vermicomposta utilizada en la mezcla contenía estos
microorganismos.
4.2. VALORACIÓN AGRONÓMICA DE LA VERMICOMPOSTA
4.2.1. Efecto de la vermicomposta fraccionada en la producción de lechuga
En el cuadro 8, se presentan los resultados obtenidos con la aplicación de
vermicomposta. Se observa que la bola de lechuga registró un 26% más de peso
con la aplicación fraccionada de vermicomposta (T2) comparativamente con una sola
aplicación (T1). Por su parte, el suministro de vermicomposta, en forma fraccionada
o no (T1 y T2), produjeron significativamente un 79 % más peso en promedio en la
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
47
bola de la lechuga en comparación al tratamiento que no recibió vermicomposta (T4).
Sin embargo, el mejor tratamiento que resultó en un mayor peso de la lechuga fue
T3, el cual fue significativamente igual a T2 y diferente de T1 y T4. Es de destacar
también que los tratamientos con vermicomposta al igual que el tratamiento con
fertilización química, registraron el mayor peso fresco de raíz en comparación con el
tratamiento que recibió vermicomposta.
En promedio, estos tratamientos (T1, T2 y T3) produjeron casi tres veces más peso
fresco en las raíces en comparación con el tratamiento que no recibió vermicomposta
ni fertilizantes químicos. La misma tendencia se observó para las variables peso
fresco total y diámetro de lechuga, variables en las que la aplicación fraccionada
superó numéricamente al tratamiento con una sola aplicación. Aunque estos dos
tratamientos, fueron superados ligeramente con la aplicación de fertilizante químico
(T3). Todos estos tratamientos con vermicomposta o con fertilizante químico (T1, T2
y T3) superaron estadísticamente al tratamiento que contenía suelo solamente (T4).
La aplicación del 50% de vermicomposta en una sola vez (T5), también produjo
estadísticamente un mayor peso fresco de la lechuga, de la raíz y total frente al
tratamiento con suelo (T4), aunque solo fue numéricamente superior que este
tratamiento en el diámetro de la lechuga. T5 fue comparable en el efecto sobre estas
variables a la aplicación del 100% de vermicomposta en una sola vez (T1), excepto
en el peso de la raíz en donde fue inferior estadísticamente. Sin embargo, al
comparar T5 con T2, tratamiento en donde se fraccionó la vermicomposta, se
observa una tendencia de un mayor peso y diámetro de la lechuga a favor de este
tratamiento.
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
48
Cuadro 8. Peso fresco y diámetro de la lechuga en respuesta a la aplicación de vermicomposta y fertilizantes químicos.
Tratamiento Peso fresco en (g) Relación
raíz/bola Diámetro
(cm) Bola Raíz P. total
T1 347.06 b 37.50 a 384.56 b 0.11 a 11.06 bc
T2 436.94 ab 32.25 ab 469.19 ab 0.07 bc 12.09 abc
T3 496.06 a 29.00 ab 525.06 a 0.06 bc 13.81 a
T4 218.44 c 12.25 c 230.69 c 0.06 bc 10.25 c
T5 346.69 b 29.50 ab 376.19 b 0.09 ab 11.31 bc
T6 460.69 a 26.25 abc 486.94 ab 0.06 bc 13.88 a
T7 479.56 a 20.25 bc 499.81 a 0.04 c 12.78 ab
DMS 106.73 12.61 111.05 0.03 2.39
C.V. 11.48 20.01 11.23 24.03 8.39 T1= *VC+*S, T2= VC fraccionada + S, T3=1.82 g de N por planta, T4= Testigo, T5= 50% T1, T6=
50%T3, T7= T5+T6*VC = vermicomposta, *S= suelo, *N = nitrógeno.
En general la utilización de fertilizantes químicos superó a los tratamientos con
vermicomposta sobre todo al tratamiento donde sólo se utilizó suelo. Lo anterior se
confirma incluso donde se incorporó solamente el 50% de nitrógeno como fertilizante
químico (T6) o en combinación con un 50% de vermicomposta (T7), estos
tratamientos produjeron un mayor peso y diámetro de lechuga que los tratamientos
con suelo (T4), vermicomposta sin fraccionar al 100% (T1) y al 50% (T5), pero fue
muy similar su comportamiento al tratamiento donde se fraccionó la vermicomposta
así como a T3, tratamiento en que se aplicó el 100% de nitrógeno como fertilizante
químico. Es de destacar que resultó una mayor relación raíz/bola en los tratamientos
en que se incorporó vermicomposta principalmente en T1, tratamiento que tuvo
significativamente una mayor cantidad inicial de vermicomposta, valor que se
relacionó con una mayor distribución de fotoasimilados y nutrimentos a la raíz.
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
49
Cuadro 9. Peso seco de la lechuga en respuesta a la aplicación de vermicomposta y fertilizantes químicos.
Tratamiento Peso seco (g) Relación
raíz/bola Bola Raíz Total
T1 23.02 a 5.11 a 28.14 a 0.22 a
T2 24.44 a 3.58 ab 28.02 a 0.15 ab
T3 27.02 a 2.66 ab 29.68 a 0.10 b
T4 15.13 b 2.10 b 17.24 b 0.14 ab
T5 22.17 a 3.59 ab 25.76 a 0.16 ab
T6 24.73 a 2.73 ab 27.46 a 0.11 ab
T7 27.41 a 2.37 b 29.79 a 0.09 b
DMS 6.77 2.53 7.76 0.11
C.V. 12.69 34.21 12.78 8.39
(T1: *VC+*S, T2: VC fraccionada + S, T3: 1.82 g de N por planta, T4: Testigo, T5: 50% T1, T6: 50%T3,
T7: T5+T6) *VC = vermicomposta, *S= suelo, *N = nitrógeno.
En el cuadro 9 se observan los resultados del peso seco, en dicho cuadro se ve una
tendencia similar al peso fresco. El peso seco de la bola, la raíz y el total de la
lechuga, registró significativamente un mayor peso seco de la bola y el total al aplicar
vermicomposta en los tratamientos T1, T2 y T5 en comparación del tratamiento que
no recibió (T4). En promedio estos tratamientos produjeron un 65% más peso seco
en la bola y 63% más peso total que T4. Sin embargo, todos estos tratamientos
fueron inferiores en cuanto a la producción de peso seco a los tratamientos T3 y T5
en que se aplicó fertilizante comercial solo o en combinación con vermicomposta,
aunque las diferencias solo fueron significativas con T4. En promedio T3 y T7
alojaron 77% más materia seca en la bola y 72% más en total que T4. Es de destacar
el mayor valor del peso seco de la raíz en las plantas de lechuga con el tratamiento
en que se utilizó el 100% de vermicomposta la cual se aplicó en una solo vez (T1).
Por ello, la relación entre la raíz con la parte aérea en peso seco, fue
significativamente mayor en este tratamiento.
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
50
En general la aplicación de vermicomposta en forma fraccionada tuvo una mejor
respuesta en las variables reproductivas de la lechuga lo cual se asocia a una mayor
disponibilidad de nitrógeno, en las diferentes etapas fenológicas del cultivo. Una sola
aplicación de abonos orgánicos como la vermicomposta que contienen nitrógeno
altamente mineralizable implica que este se aporte casi en su totalidad en las
primeras etapas de desarrollo de los cultivos (Figueroa et al., 2012; Vel y Swarnam,
2013) y con ello una mínima disponibilidad en etapas fenológicas posteriores.
La mejor respuesta de la aplicación de vermicomposta ya sea en forma fraccionada o
no en comparación con el tratamiento que no recibió ningún aporte de nutrimentos,
se relaciona, por un lado, como lo indican Atiyeh et al., (1999) y Arancon et al., (2004)
a la aportación de nutrimentos y a un efecto hormonal contenido en este sustrato
orgánico. Esta respuesta positiva de la aplicación de vermicomposta en comparación
donde no se aplicó, pudo deberse también a la mejora en las propiedades físicas del
suelo que resultaron al adicionar la vermicomposta. Con la materia orgánica se
incrementa la estabilidad de los agregados del suelo, lo cual mejora la resistencia del
suelo a la erosión del agua y del viento. Debido al incremento de la estructura del
suelo, su densidad baja, lo cual mejora la capacidad de almacenamiento de agua, la
proliferación de raíces y con ello la productividad.
Sin embargo; es importante mencionar que se observó una mejor respuesta de las
variables del crecimiento y rendimiento de la lechuga en el tratamiento con
fertilización química lo cual se explica porque este tratamiento en comparación con
los tratamientos con vermicomposta cubrió la demanda del cultivo por poseer no
solo una mayor cantidad de nutrimentos esenciales para la planta, sino también
porque estos fueron aplicados en forma fraccionada en aportaciones frecuentes y
localizados en la raíz de la planta con el riego por goteo y durante todas las etapas
fenológicas del cultivo de lechuga, lo cual probablemente aumentó la eficiencia de
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
51
utilización de los fertilizantes químicos en comparación con la vermicomposta.
Se han realizado diversos estudios sobre el efecto de la vermicomposta en la
producción de cultivos (Atiyeh et al., 2001; Arancon et al., 2004; Uribe et al., 2009;
Ochoa et al., 2008; Aira y Domínguez, 2010) en los cuales se ha observado una
mejor respuesta frente a los fertilizantes comerciales; Sin embargo, esta respuesta
no ha sido consistente, entre otras cosas, porque la cantidad de nutrimentos
esenciales para el crecimiento de los cultivos, como el nitrógeno, que aporta la
vermicomposta no es suficiente (Hernández et al., 2008; Olivares et al. 2008, Huelva
et al., 2013, Pramanik, 2007).
Además, una vez aplicada la vermicomposta, la mayor cantidad de nitrógeno
mineralizado se libera en las primeras semanas, después baja considerablemente
(Vel y Swarnam, 2013). Estudios recientes realizados por Figueroa et al., (2012)
indican que en esta etapa inicial, la vermicomposta aporta cerca del 80% del
nitrógeno contenido, periodo en el que evidentemente puede haber un efecto positivo
sobre el crecimiento a pesar de las bajas cantidades que este material posee.
Asímismo, McGinnis et al. (2010), reportan que a la semana 12 después de aplicada
la vermicomposta se mineraliza el 95% del nitrógeno potencialmente mineralizable
que tiene el abono; sin embargo, esta cantidad solo representa el 10% del nitrógeno
contenido inicialmente en la vermicomposta. Al respecto Marinari et al. (2010),
indican que la cantidad de nitrógeno mineralizable de fertilizantes orgánicos
representó solo el 25% y 35% del nitrógeno agregado al suelo con los fertilizantes
orgánicos, observándose el máximo pico de mineralización en las primeras tres
semanas de aplicado el abono orgánico.
Esta baja mineralización indican los autores obedece a una inmovilización del
nitrógeno dentro de los microorganismos del suelo. No obstante lo anterior, de la
incorporación de vermicomposta al suelo se puede esperar una constante liberación
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
52
de varios nutrimentos esenciales para la planta y que pueden reducir la aportación de
fertilizantes químicos; sin embargo, la baja cantidad de nitrógeno mineralizable en
relación al nitrógeno total que poseen la vermicomposta y otros abonos orgánicos,
imposibilita que las plantas adquieran las cantidades que necesitan. Por ello, además
de conocer la calidad de la vermicomposta, es fundamental conocer la cantidad de
nutrimentos mineralizados como el nitrógeno, para conocer el aporte que tiene la
vermicomposta al cultivo, aún en aplicaciones fraccionadas. Solo así, se podrán
calcular las cantidades que aporta este abono orgánico y que deberá cubrir la
demanda de cada cultivo.
Estudios recientes (Lal, 2006), enfoca la atención en la mejora de la calidad del suelo
con enmiendas orgánicas como la vermicomposta considerada como una opción,
entre muchas, que favorece la calidad del suelo y la productividad agronómica por
unidad de área a través de la incorporación de materia orgánica.
Las investigaciones indican que el rendimiento de los cultivos puede incrementarse
de 20 a 70 kg/ha para maíz, de 10 a 50 kg/ha para trigo y de 30 a 300 kg/ha para
sorgo, si se incrementa en 1 tonelada el carbón orgánico en la zona de la raíz. La
adopción de prácticas de manejo adecuadas en los suelos agrícolas y suelos
degradados puede favorecer la calidad del suelo incluyendo la capacidad de
almacenamiento de agua, capacidad de intercambio catiónico, agregación del suelo y
resistencia al encostramiento y erosión.
4.3. VARIABLES DE INOCUIDAD
4.3.1. Características microbiológicas durante el desarrollo del cultivo
Diversos autores mencionan que una vez madurada la vermicomposta, la carga
microbiana de patógenos es mínima (Pérez, 2012; Guerrero, 2013, Caraveo, 2010),
por lo tanto es inocuo para la producción agrícola, ya que explican que en el proceso
de biodegradación algunos microorganismos van sustituyendo a otros, produciendo
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
53
de esta manera la riqueza en microorganismos favorables y la ausencia de
microorganismos patógenos por la competencia que se genera (Uicab y Sandoval,
2003).
Existen diversos trabajos donde se determina la presencia de patógenos humanos
como Salmonella y E. coli, así como organismos coliformes totales y fecales en
general, con el objetivo de garantizar una calidad y que no represente un peligro de
contaminación para el cultivo, ya que la posible contaminación que puede ser
generada por diversos aspectos como el sustrato (estiércoles y residuos orgánicos),
un vermicomposteo incompleto que da como resultado una vermicomposta no
madurada, agua con la que se humedece el sustrato o una manipulación
inadecuada, pueden dar como resultado una vermicomposta con buenas
características físico-químicas pero con presencia de patógenos humanos, lo cual
hace que la vermicomposta no sea de buena calidad.
Aira y Domínguez (2010) mencionan que durante el vermicompostaje elimina
microorganismos patógenos debido a que el sustrato está en condiciones
desfavorables para su desarrollo y reproducción, ya que además se genera una
competencia de los nutrientes entre los microorganismos benéficos para el suelo y
los organismos coliformes haciendo poco posible su proliferación. Otra forma en que
el vermicompostaje elimine a los microorganismos es la secreción de fluidos en el
intestino de la lombriz ya que contiene hasta 500 mil millones de microrganismos
que generan antagonismo y sustancias antimicrobianas que inhiben su reproducción
(Aira y Domínguez, 2010; NMX-FF-109- SCFI-2007; Yakushev et al., 2011).
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
54
4.3.2. Caracterización microbiológica de los tratamientos que contienen vermicomposta.
En el gráfico 1 y 2 se muestran los análisis microbiológicos realizados a un
tratamiento (T1) al 70% de suelo adicionado con un 30% de vermicomposta, otro
tratamiento (T2) que tenía al 70% de suelo adicionado con un 30% de
vermicomposta aplicada en 3 fracciones de 10% y por último a un tratamiento (T4)
que tenía 100% suelo.
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
55
Gráfica 1. Variacion de los Coliformes totales
Gráfica 2. Variacion de los Coliformes fecales.
2.4
0E+
06
2.3
0E+
04
4.6
0E+
06
4.6
0E+
06
9.3
0E+
04
2.4
0E+
06
2.4
0E+
06
3.9
0E+
04
4.6
0E+
06
2.4
0E+
06
9.3
0E+
05
2.4
0E+
06
T1 T2 T4
20 40 60 80
4.3
0E+
03
7.0
0E+
02
2.8
0E+
03
3.9
0E+
03
2.1
0E+
03
2.8
0E+
03
2.1
0E+
03
7.0
0E+
02
2.8
0E+
03
2.8
0E+
03
2.1
0E+
03
2.8
0E+
03
T1 T2 T4
20 40 60 80
Tiempo en días y tratamientos
T1: Vermicomposta 30%; T2: Vermicomposta fraccionada; T4: Suelo
Esca
la loga
rítm
ica
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
56
En el T1 se observó que los organismos coliformes totales en el primer día del
trasplante tenían un 2.4×106 ,4.6×106, 2.4×106, 2.4×106 UFC/g, a los 0, 15, 30 y 65
días respectivamente, en el T2 habían 2.3×103, 9.3×103, 3.9×103 y 9.3×105 UFC/g, a
los 0, 15, 30 y 65 días respectivamente, y por último para el T4 se obtuvo 4.6×106,
2.4×106, 4.6×106, y 2.4×106 UFC/g, a los 20, 40, 60 y 80 días respectivamente, lo
cual indica que la cantidad de coliformes totales se mantuvo durante los 85 días en
que se desarrolló el cultivo de manera similar en los tres tratamientos.
También, se puede observar en este cuadro que hubo una estabilización de los
coliformes fecales durante los 85 días, hasta obtener un recuento final de 3
NMP/100g. Sin embargo, se detectó en las primeras etapas la presencia de E. coli, y
Salmonella ssp., y al finalizar los 80 días se ausentaron en T1 y T2, encontrándose
presentes solamente en T4.
Caraveo (2010), menciona que el estiércol de bovino durante y después de ser
vermicomposteado, tenía presencia de microorganismos patógenos como
Salmonella y E. coli., mientras que encontraron una carga bacteriana entre 104 y 109
ufc/g, en el proceso de biodegradación del estiércol de bovino, lo cual indica que
después del vermicompostaje, dicho producto aún contenía una carga bacteriana
importante, sin embargo, fue disminuyendo gradualmente en el proceso de
biodegradación. Aira y Domínguez (2010), indican que esta disminución se debe las
lombrices forman en el sustrato un ambiente desfavorable para los coliformes, lo que
se debe a la disminución de carbono asimilable en el sustrato y también por la
competencia por nutrientes que se establece entre los coliformes y otros
microorganismos benéficos presentes.
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57
Cuadro 10. Huevos de helminto en el desarrollo del cultivo.
Huevos de helmintos
Tratamiento 20 40 60 80 Raíz Exterior Interior
T1 Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente
T2 Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente
T4 Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente Ausente
En cuanto a la presencia de huevos de helmintos no se registró su presencia en los
tres tratamientos, tanto al día 0 del trasplante como a los 20, 40, 60 y 80 días. Como
resultado, se descarta la presencia de helmintos, que se consideran agentes
causantes de enfermedades parasitarias con altos índices de transmisión en los
alimentos por contaminación fecal. Vicencio et al. (2011), al evaluar una
vermicomposta de lodos residuales concluyó que el uso de la vermicomposta es
inocuo para la salud humana debido a la reducción de patógenos que se logró (100%
en coliformes fecales y 100% en huevos de helminto).
En cuanto a mohos, la cantidad inicial para T1, T2 y T4 fue de 5.9×104, 6.9×104 y
7.6×104 UFC/g respectivamente, a los 40 días se encontró una cantidad ligeramente
inferior en los tres tratamientos, a los 60 días hubo una disminución sólo en los
tratamientos T2 y T4, finalmente a los 80 días donde se hizo el 4to muestreo se
encontró 2.2×104, 3.7×104 y 2.9×104 UFC/g, esta cantidad es menor en los todos
tratamientos que la que se registró en el primer muestreo, es decir que en el
transcurso del tiempo la disminución se dio posiblemente a las condiciones agro-
climáticas de la planta y el sustrato, la presencia de la vermicomposta al parecer no
tiene alguna diferencia cuando no se aplica o cuando se hace de manera
fraccionada, y en el caso de levaduras se registró un recuento inicial de 53 000, 120
y 110 UFC/g para T1, T2 y T4 respectivamente, mientras que al final ya no se detectó
crecimiento, y se observó una disminución paulatina de estos microorganismos, con
Días después del trasplante
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
58
y sin presencia de vermicomposta.
Gráfica 3. Variación de los Mohos.
Gráfica 4. Variacion de las Levaduras en T1, T2 y T4.
5.9
0E+
04
6.9
0E+
04
7.6
0E+
04
2.0
0E+
04
3.9
0E+
04
3.8
0E+
04
6.4
0E+
04
1.4
0E+
04
1.8
9E+
05
2.2
0E+
04
3.7
0E+
04
2.9
0E+
04
T1 T2 T4
20 40 60 80
53
00
0 0 0
12
00
64
00
15
00
0
11
00
38
40
12
10
0
20 40 60 80
T1 T2 T4
Esca
la loga
rítm
ica
Tiempo en días y tratamientos
T1: Vermicomposta 30%; T2: Vermicomposta fraccionada; T4: Suelo
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59
Cuadro 11. Presencia de Salmonella y E. coli en sustratos y lechuga.
Salmonella
Tratamiento 20 40 60 80 Raíz Exterior Interior
T1 Presente Ausente Ausente Ausente Presente Ausente Ausente
T2 Presente Presente Presente Ausente Ausente Ausente Ausente
T4 Presente Presente Presente Presente Presente Ausente Ausente
E. coli
Tratamiento 20 40 60 80 Raíz Exterior Interior
T1 Presente Presente Presente Ausente Ausente Ausente Ausente
T2 Presente Presente Presente Ausente Ausente Ausente Ausente
T4 Presente Presente Ausente Presente Ausente Ausente Ausente
Franz et al. (2005), realizaron un estudio de aplicación de estiércol de bovino para la
producción en lechuga y encontró contaminación de E. coli O157: H7 en la rizosfera,
menciona que la dieta del ganado está asociada con la persistencia de patógenos
como E. coli y Salmonella, explicando que los hidratos de carbono que se utilizan
para satisfacer la demanda energética para la producción de leche, son una fuente
de alimentación en las excretas lo cual favorece la supervivencia del patógeno, en
cambio una dieta con mayor cantidad de fibras como celulosa, hemicelulosa y lignina
son más difíciles de degradar, permitiendo la eliminación de patógenos humanos y
por lo tanto contribuyendo a la disminución de riesgos en la producción orgánica de
hortalizas.
4.3.3. Medición de la inocuidad de lechuga día 85
El recuento en el exterior de la lechuga de organismos coliformes totales y
organismos coliformes fecales 2×103, 3.9×103 y 1.5×104 UFC en el tratamiento T1,
T2 y T4 respectivamente. El grupo de los microorganismos coliformes es el más
ampliamente utilizado en la microbiología de los alimentos como indicador de
prácticas higiénicas inadecuadas. El uso de los coliformes como indicador puede
Ví ctor Hugo Ramos Garcí a CIIDIR IPN MICH
60
aplicarse para la evaluación de la calidad microbiológica de un producto, aunque su
presencia no necesariamente implica un riesgo sanitario (NOM-113-SSA1994).
Gráfica 5. Coliformes totales en lechuga
Gráfica 6. Coliformes fecales en lechuga
3.9
0E+
03
2.1
0E+
03
2.0
0E+
034.5
0E+
03
3.9
0E+
03
2.8
0E+
03
9.0
0E+
03
1.5
0E+
04
7.5
0E+
03
Raíz Exterior Interior
T1 T2 T4
9.0
0E+
02
4.0
0E+
02
9.0
0E+
021
.80
E+0
3
2.1
0E+
03
3.0
0E+
02
2.1
0E+
03
4.3
0E+
03
7.0
0E+
02
Raíz Exterior Interior
T1 T2 T4
Parte de la lechuga muestreada
Esca
la loga
rítm
ica
T1: Vermicomposta 30%; T2: Vermicomposta fraccionada; T4: Suelo
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61
Los resultados más altos de la variable OCT fueron los del tratamiento sin
vermicomposta, posiblemente por la presencia de hongos y bacterias antagonistas
presentes en el sustrato, también hubo una cantidad más alta de OCT en el
tratamiento donde se hicieron tres aplicaciones del 10% de vermicomposta lo cual se
atribuye a una mayor manipulación en comparación que cuando se aplicó una vez. El
número de población de OCT fue en el mismo orden en el T1, T2 y T4 en los
muestreos realizados en el exterior, interior y raíz de la lechuga. Siendo el menos
contaminado el T1, después el T2 y por último el T4. No hay mucha variación entre el
interior y el exterior de la lechuga, pero si hubo mayor diferencia en comparación con
la raíz.
Las bacterias coliformes son un grupo heterogéneo compuesto por varios. Existe
poca evidencia que indique que estas bacterias coliformes pertenezcan a un solo
género taxonómico. La falta de certeza en cuanto a su filiación taxonómica y la
imprecisa correlación entre los métodos recomendados para la detección de
coliformes han presentado problemas. El primero, es que Escherichia coli es
aceptada como bacteria coliforme, la especie contiene variantes que no producen
gas de la lactosa o lo hacen después de 48 horas, por lo que no se les identifica por
medio de esta técnica (NOM-112-SSA1-1994).
La variable de organismos coliformes fecales está relacionada con los resultados
encontrados en los organismos coliformes totales. De las zonas en que se
muestrearon, los OCF estuvieron menos presentes en el interior de la lechuga,
después en la raíz y por último en el exterior de la lechuga, que fue donde se
encontraron cantidades más altas. El tratamiento más libre de estos organismos fue
el que tenía más vermicomposta inicialmente (T1), luego el de vermicomposta
fraccionada (T2) y por último el que tenía suelo únicamente (T4). Por lo que rechaza
la hipótesis de que el uso de la vermicomposta como fertilizante afecta la inocuidad
de la lechuga.
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62
Salmonella estuvo ausente en los tres tratamientos en los muestreos de la parte
interior, pero estuvo presente en los tratamientos T1 y T4 en los muestreos de la
parte exterior, también estuvo presente en la raíz en el T2 únicamente. A pesar de
que Salmonella pueda ser eliminada mediante la desinfección y lavado de con jabón,
existe el riesgo de que este patógeno se internalice al interior de la lechuga, o bien el
consumidor no lave bien la hortaliza. Por lo que en todos los casos estuvo presente
como contaminante del patógeno el suelo y la vermicomposta.
Por lo anterior es importante garantizar la inocuidad a través de buenas prácticas de
manufactura y buenas prácticas agrícolas en la producción de vermicomposta y
cultivo de lechuga respectivamente. En el primero es necesaria la eliminación de
patógenos vermicomposteando un buen tiempo el material o llegando a temperaturas
altas si es el caso de compostaje, ya que se trata de estiércoles o sustratos con
presencia de patógenos, otro aspecto importante es el lugar de almacenamiento y la
humedad de la vermicomposta, ya que esta propicia un nicho para las bacterias
patógenos. En el segundo punto, la manipulación del cultivo, las herramientas de
trabajo y el agua de riego, pueden ser fuentes de contaminación de agentes
patógenos que puedan afectar la inocuidad.
Por lo que la NMX-FF-109-SCFI (2008), establece que en todos los grados de
calidad, el producto debe cumplir con las especificaciones microbiológicas
establecidas en las correspondientes Normas Oficiales Mexicanas emanadas de la
Secretaría de Salud vigentes para Salmonella y Escherichia coli.
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Gráfica 7. Mohos en lechuga
Gráfica 8. Levaduras en lechuga
2.0
0E+
03
3.5
0E+
03
4.7
0E+
03
2.0
0E+
03
5.0
0E+
03
0.0
0E+
00
0.0
0E+
00
0.0
0E+
00
0.0
0E+
00
T1 T2 T4
Raíz Exterior Interior3
70
0
47
00
0
47
00
61
00
0
56
00
76
00
0
Raíz Exterior Interior
T1 T2 T4
Esca
la loga
rítm
ica
Parte de la lechuga muestreada en tratamientos
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En cuanto a mohos y levaduras se encontraron cantidades más altas en T4, después
en T2 y por último en T1, para las muestras tomadas en la raíz y en el exterior de la
lechuga, cabe mencionar también que en lo que respecta al interior de la lechuga, no
se detectaron organismos de este tipo, debido a que no se pudieron internalizar a
través de las hojas exteriores. Los mohos y levaduras provocan el deterioro
fisicoquímico de los alimentos, debido a la utilización en su metabolismo de los
carbohidratos, ácidos orgánicos, proteínas y lípidos originando mal olor, alterando el
sabor y el color en la superficie de los productos contaminados, además pueden
causar condiciones favorables para el desarrollo de bacterias (NOM-111-SSA1 1994).
4.3.4. Metales pesados
Cuadro 12. Medición de metales pesados.
Variable Cu Cd Pb
Agua ND ND ND
VC 0.5 mg/kg ND ND
Suelo 4.1 mg/kg ND ND
Suelo + VC 5.04 mg/kg ND ND
Lechuga* ND ND ND
ND: No detectado; *: Hoja de lechuga.
No se detectaron metales pesados como Cadmio y Plomo en ninguna de las
variables, por lo tanto no hay peligro para la salud del consumidor, sin embargo; se
encontraron valores de Cobre en el suelo y la vermicomposta, aunque es común
encontrar este elemento en este tipo de suelo, ya que proviene de un azolve, donde
además se han encontrado resultados similares a los obtenidos en el presente
trabajo, por ejemplo; Olivares et al. (2008), mencionan que las vermicompostas
contienen nutrimentos que pueden ser solubilizados; entre los micronutrimentos se
encuentran el hierro, cobre, zinc, manganeso y boro, en dicho trabajo encontraron
valores desde 0.2 hasta 1 mg/kg de cobre en vermicomposta comercial, mientras que
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65
Pérez (2012), encontró valores de cobre de 0.87 mg/kg en vermicomposta de
estiércol de bovino y 3.0 mg/kg en suelo, mismos que considera adecuados, ya que
los límites máximos permisibles según la NOM-052-ECOL-2005 son: 1500, 39 y 300
mg/kg en base seca respectivamente Cu, Cd y Pb.
Por otro lado Cardoso (2002), publicó valores de cobre en vermicomposta de 11
mg/kg, así como valores menores a 0.005 de cadmio y 0.050 de plomo
respectivamente, esta variación se debe a la capacidad de lectura del
espectrofotómetro de absorción atómica, en donde los valores son tan minúsculos
que en ocasiones no es detectable para el aparato.
CAPÍTULO 5. CONCLUSIONES.
En general las características físicas y químicas de la vermicomposta cumplen con
las especificaciones de NMX-FF-109-2008, sin embargo, la parte microbiologica no
cumple debido a que se encontró la presencia de Salmonella sp y Escherichia coli.
La adicion de vermicomposta al suelo mejoro notablemente las características físicas
y químicas, al compararlo con el suelo.
La aplicación de vermicomposta íen forma fraccionada tuvo una mejor respuesta en
las variables reproductivas de la lechuga lo cual se asocia a una mayor disponibilidad
de nutrimentos, como nitrógeno, en las diferentes etapas fenológicas del cultivo, ya
que la mezcla del 30 % de vermicomposta y 70% de suelo fraccionada en tres
aplicaciones tuvo un mejor efecto en el peso fresco de la lechuga comparativamente
que cuando se aplicó en una sola ocasión.
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66
Así mismo la aplicación de vermicomposta fraccionada o no, tuvo un mejor efecto en
el rendimiento y crecimiento de la lechuga frente al tratamiento sin vermicomposta y
sin fertilización química. En general, el tratamiento con fertilización química superó
en el rendimiento a todos los tratamientos mencionados.
La presencia de microorganismos patógenos tanto en el suelo como en la raíz de la
lechuga se relacionó con su presencia en los sustratos utilizados para el
crecimiento de la lechuga. Por ello, es difícil garantizar la inocuidad en el producto
final cuando no se tiene una vermicomposta de calidad microbiológica adecuada.
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CAPÍTULO 6. LITERATURA CITADA
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