Macrófitas acuáticas: Balance de la relación C/N (carbono/nitrógeno) en bioproductos a base de Eichhornia crassipes
¡Saludos comunidad científica de Steemit!, en especial a mis amigos e integrantes de las comunidades de #steemstem y #stem-espanol. Siguiendo la temática de publicación, desde que comencé a subir contenido académico, respecto a la Utilidad Tecnológica bajo un enfoque sustentable, de las principales Macrófitas Acuáticas, abordando los siguientes aspectos:
Autor de la imagen: @lupafilotaxia
En esta oportunidad, y atendiendo a lo prometido en mi último post, quiero compartir uno de los elementos técnicos, que debe considerarse en la elaboración de bioproductos, al usar Macrófitas Acuáticas, como lo es, el Efecto que ejerce la relación C/N (carbono/nitrógeno) , sobre las propiedades fisicoquímicas y químicas de compost a base de Bora (Eichhornia crassipes).
Fundamentos conceptuales e introductorios:
Cualquier proceso de elaboración de bioproductos sólidos, donde se persiga, obtener un producto de calidad, con valores fisicoquímicos y químicos adecuados, se debe garantizar el desarrollo normal de cada una de las fases del compostaje, por lo que, es necesario controlar los parámetros que influyen en el desarrollo y actividad microbiológica, para poder garantizar de esta manera, la uniformidad del proceso, dentro de los principales factores que influyen en el compostaje, se encuentran; parámetros ambientales (temperatura, contenido de humedad, pH, aireación), y parámetros relacionados con la naturaleza del sustrato (relación C/N, tamaño de partícula y contenido de nutrientes), todos ellos, en mayor o menor grado, afectan el crecimiento microbiano y por ende, determinan la velocidad y eficiencia del proceso.
En el caso, de la relación carbono/nitrógeno C/N de las mezclas a compostar, es el parámetro que más afecta el proceso de biodegradación, considerando que el carbono es utilizado como fuente de energía por los microorganismos, en tanto el nitrógeno es utilizado para síntesis proteica. Se conoce, que la relación C/N puede variar entre un sustrato y otro, pero se ha establecido, una relación 25:1 a 30:1 es adecuada para un buen desarrollo del proceso de compostaje, bajo estos valores hay pérdidas de nitrógeno, por volatilización de amoniaco, a relaciones superiores el nitrógeno resulta ser un nutriente limitante, provocando un retardo en el proceso de compostaje.
Aspectos experimentales:
Ahora bien, con el objeto de dar respuesta, al efecto que ejerce la relación C/N (carbono/nitrógeno), sobre las propiedades fisicoquímicas y químicas de compost a base de Bora (Eichhornia crassipes), estos serían los pasos a seguir desde lo experimental, para poder evaluar el efecto de diferentes relaciones de carbono/nitrógeno, sobre la calidad de estos bioproductos.
Ubicación del ensayo:
El ensayo se desarrolló en las instalaciones de vivero del jardín botánico de la Universidad Nacional Experimental Sur del Lago (UNESUR), ubicada en Santa Bárbara, estado Zulia, Venezuela. La temperatura promedio de la zona es de 27°C y la humedad relativa alcanza un valor medio de 80%, con una altitud de 5 m.s.n.m.
Caracterización de materias primas:
Las muestras de Bora frescas, se recolectaron en las márgenes del río Escalante, municipio Colón, estado Zulia, Venezuela, y picaron en trozos de 2,5 cm de forma manual, el estiércol fue obtenido de los corrales de la U.P “La Chiquinquirá” de la UNESUR, el nepe de palma en la zona de recepción de corozos de la empresa San Simón C.A y la tierra de las áreas adyacentes al jardín botánico, de cada material se tomó 1 kg, que fue colocado en bolsas plásticas con sello hermético. Posteriormente se trasladaron al laboratorio de Análisis Químico de la UNESUR (LAQUNESUR), donde se realizaron por triplicado pruebas de % de humedad (H), carbono (C), nitrógeno (N) y relación C/N.
Tabla 1. Contenido (%) de humedad, carbono, nitrógeno y de la relación carbono: nitrógeno (C/N) de los materiales iniciales utilizados en el compostaje de Bora.
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Formulación de las mezclas:
A partir de la caracterización de los materiales iniciales, se formularon tres mezclas, mediante un balance de masa, determinando la relación C/N y la humedad de los materiales a compostar, para ello se utilizó el modelo de mezclas óptimas propuesto por Richard, (1995) de acuerdo a la siguiente formula:
Donde:
S = Kg. de residuo A
C = contenido de carbono
N = contenido de nitrógeno
Diseño de los tratamientos:
Se conformaron 3 pilas de 2 m2 y 1,5 m de altura cada una, compuestas de la siguiente forma;
40% de Bora, 40% de estiércol de bovino, 10% de tierra y 10% de nepe de palma, con una relación C/N de 20:1.
55% de Bora, 20% de estiércol de bovino, 10% de tierra y 15% de nepe de palma, con una relación C/N de 30:1.
40% de Bora, 20% de estiércol de bovino, 20% de tierra y 20% de nepe de palma, con una relación C/N de 35:1.
Pila 1: (Compos 1):
Pila 2: (Compos 2):
Pila 3: (Compos 3):
Una vez conformadas las pilas fueron dispuestas en un sistema abierto, en apilamiento con volteo cada 2 d en las 2 primeras semanas del proceso y sin riego, cada 8 d desde la semana 3 a la 8 con riego y cada 15 d desde la semana 9 a la 12 con riego.
Toma de muestras:
Al final del proceso de compostaje, de cada pila se tomaron muestras representativas, conformadas por 3 submuestras simples aleatorias del estrato medio, se mezclaron y homogenizaron y luego se colocaron en bolsas de 1 kilogramos para su análisis (TMECC US, 2002).
Análisis fisicoquímicos y químicos:
Se realizaron pruebas fisicoquímicas y químicas, por triplicado con la finalidad de poder determinar los parámetros de calidad de los compost obtenidos, además se emplearon los procedimientos y parámetros fisicoquímicos y químicos establecidos en el manual de métodos de análisis de compost de Sadzawka et al, (2005).Autor de la imagen: @lupafilotaxia
Aspectos interpretativos:
Propiedades fisicoquímicas de los materiales iniciales:
Los resultados de las pruebas fisicoquímicas, de los materiales iniciales se muestran en la tabla I., se encontró en la Bora presenta un contenido de humedad significativamente mayor que el del resto de materiales, luego aparecen el estiércol de bovino (EB), nepe de palma (NP) y tierra (T), el mayor contenido de carbono se observó en NP, Bora, EB y T respectivamente, la mayor cantidad de N la obtuvo en EB, seguido de la Bora, NP y tierra, por último, se observa que NP arrojó altos valores de relación C/N, la variabilidad de los materiales analizados permitió balancear las mezclas sujetas a estudio.
Análisis fisicoquímicos y químicos de los compost a base de Bora:
A. Propiedades fisicoquímicas
Se encontró diferencias, en el contenido de humedad en los compost, sin embargo, los tres valores se ubican dentro del rango de calidad que según Norma Chilena Oficial NCh2880, debe oscilar entre 20 y 40%, resultados similares se obtuvieron en pH, conductividad eléctrica (CE) y materia orgánica total (MO) (Tabla 2), el compost 2 presentó los mayores valores de pH, CE y MO y el compost 3 mostró valores ligeramente menores, lo que indica que la relación C/N afecta la calidad fisicoquímica de los compost a base de Bora.
Tabla 2.Parámetros fisicoquímicos en los compost elaborados a base de Bora.
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B. Propiedades químicas
Los contenidos de N, P, K y Ca total entre los compost mostraron diferencias, presentando C2 los valores más altos, el porcentaje de Mg total, no mostró diferencias en los compost evaluados, observándose los mayores valores en C2 y C1 y el más bajo en C3, en cuanto a las determinaciones de N, K, Ca y Mg solubles, también se encontraron diferencias ente los compost, presentando los mayores valores C2 y C1 (Tabla 3), no obstante se considera que los valores bajos que se encontraron en C3, se deben al exceso de carbono, lo que pudo ocasionar la inmovilización del nitrógeno, generándose una disminución de la flora microbiana en el proceso de compostaje (Rynk, 1992; Soliva, 2001; Mendoza, 2010; Tejinder et al. 2012).
Tabla 3. Contenido (%) de macronutrientes totales y solubles en los compost elaborados a base de Bora.
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APORTES CIENTÍFICOS DE ESTA PUBLICACIÓN:
- Amigos, seguidores y lectores de artículos científicos de Steemit y comunidad #stem-espanol, considerando la necesidad de producir contenido, desde la generación de conocimiento de utilidad tecnológica, el aporte del presente manuscrito, se centra en socializar, sobre la valiosa herramienta relación C/N, como factor técnico a considerar, en la elaboración de bioproductos sólidos (compost), partiendo de su determinación y rango optimo, que debe seleccionarse, al momento de balancear las materias primas, generalmente adicionadas en los procesos de compostaje, con la finalidad de garantizar la correcta descomposición y mineralización de la materia orgánica, que aporte al final del proceso, un producto de buena calidad fisicoquímica y química.
- Así mismo, en el artículo se muestran los resultados fisicoquímicos y químicos, encontrados en mayor proporción, en el bioproducto balanceado con una relación C/N de 30:1, lo que ubicó a este rango, como el equilibrado entre ambos elementos, para afectar positivamente los valores fisicoquímicos y químicos, de los compost elaborados a base de la Macrófita Acuática, del grupo de las flotantes libres como la Eichhornia crassipes.
----- #SerieTemática: Macrófitas Acuáticas -----
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS CONSULTADAS Y CITADAS:
Callejas, A. (2008). Estudio del compostaje aeróbico como alternativa para la estabilización de lodos procedentes de una planta de tratamiento de aguas servidas de la región del Bío Bío”. Tesis Mag. Sc, Temuco, CL, UF. 101p.
Graves, R y Hattemer, G. (2000). National Engineering Handbook: Composting. (En línea). Disponible en: http://www.info.usda.gov/CED/ftp/CED/neh637-ch02.pdf. [Consulta 01 julio 2018].
Larco, E. (2004). Desarrollo y evaluación de lixiviados de compost y lombricompost para el manejo de sigatoka negra (Mycosphaerella fijiensis Morelet), en plátano. Tesis Mag. Sc. Turrialba, CR, CATIE. 89p.
Mendoza, D. (2010). Vermicompost y compost de residuos hortícolas como componentes de sustratos para la producción de planta ornamental y aromática. Caracterización de los materiales y respuesta vegetal. Tesis Dr. Valencia, ES, UPVA. 501p.
Norma Chilena Oficial NCh2880. (2004). Compost clasificación y registro. Instituto Nacional de Normalización. INN Chile. Primera Edición.
Richard, T. (1995). Moisture and carbon/nitrogen ratio calculation. Cornell Waste Management Institute, Department of Agricultural and Biological Engineering, Ithaca, New York, USA.
Rynk, R. (1992). On-Farm Composting Handbook. Natural Resource Agriculture, and Engineering Service. 196 pp.
Sadzawka A., Carrasco M., Crez R. y Mora M. (2005). Métodos de análisis de compost. Instituto de Investigaciones Agropecuarias, Serie Actas INIA N° 3. Santiago, Chile, 142 p.
Soliva, M. (2001). Compostatge y gestio de residus organics. Estudis y Monografies 21. Diputació de Barcelona, Área de Medi ambiente, Barcelona.
Sztern, D., Pravia, M. (2002). Manual para la elaboracion de compost bases conceptuales y procedimientos. Organización Panamericana de la Salud. URU.
Tejinder, P., S. Mangal, S. Dhanda, T. Singh y J. Singh. (2012). Biochemical characterization of consortium compost of toxic weeds Parthenium hysterophorus and Eichhornia crassipe. Bioresource Technology. 123. 360–365.
TMECC US Department of Agriculture. (2002). Test methods for the examination of Composting and Compost.
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Agradezco el apoyo brindando por el equipo de curación de #entropia. Saludos
Así es estimada @viagaby, desde ese punto de vista que describes, el uso de la Bora como materia prima para elaborar bioproductos de calidad certificada, es una alternativa viable, para la generación de ingresos económicos, los Asiáticos ya lo hacen, en Venezuela el profesor Julio Rodriguez de la UDO, patentó un producto NUTRIBORA, en nuestro caso en particular, estamos desarrollando los ensayos a nivel de laboratorio y campo, con el objeto de poder presentar una gama de bioproductos a base de los diferentes tipos de Macrófitas Acuáticas que se reproducen en lo amplio del territorio nacional.
Excelente iniciativa, los felicito, en el contexto actual venezolano hay que dar un giro para emprender. Saludos
gracia por tu aporte en materia de Macrófitas Acuáticas, como a nivel científico nos puede servir para la vida, saludos @lupafilotaxia
Correcto, enfoque sustentable. Gracias @chetoblackmetal por leer el artículo.
saludo @lupafilotaxia, me gusto tu post y por compartir tus resultado fisicoquímicos y químicos de tu trabajo éxito
Saludos @centaurox, esa es la idea principal, dejar a un lado los perjuicios y socializar a través de Steemit, elementos desde el enfoque tecnológico y sustentable, que tiendan a dar respuesta a los múltiples problemas, en este caso, que presenta la producción agrícola.
Saludos hermano @lupafilotaxia, hoy nos muestras un post interesante, sobre esas plantas multifuncionales como lo son las macrófitas, veo que haz realizado ensayos con la elaboración de compost, haz aplicado este producto en algún cultivo ?
Saludos estimado @amestyj, en efecto hemos aplicado bioproductos a base de diferentes grupos de macrófitas, tanto sólidos como líquidos, en fase de vivero y campo, generalmente en solanaceae y musaceae.
Excelente, este tipo de temas que son los menos nombrados en esta comunidad son muy importantes para que todos podamos aprovechar al máximo cada parte de la naturaleza. Saludos estimado @lupafilotaxia. Continua con estos artículos de tan buena calidad.
Gracias estimada @maurelvys, por leer y valorar el manuscrito, hacemos un esfuerzo por subir contenido de carácter sustentable, enfocando los aspectos tecnológicos al usar las Macrófitas Acuáticas. Saludos
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Excelente post, haciendo más interesante la serie de macrófitas acuáticas con un impecable enfoque experimental, realmente da gusto leer sus publicaciones, saludos estimado @lupafilotaxia.
Saludos amigo @josearmandor, gracias por leer el artículo, es del agrado subir contenido generado mediante ensayos de campo, con el objeto de socializar la información, desde el uso tecnológico que se le puede dar a las Macrófitas Acuáticas.
Hi @lupafilotaxia!
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