Comparación de la eficiencia de microorganismos eficientes y de montaña en el compostaje de residuos orgánicos
Comparison of the efficiency of efficient and mountain microorganisms in composting organic waste
Karina Milagros Ordóñez Ruiz
Delmester Chuquimbalqui Marina
Jorge Max Navarro Reátegui
Delmester Chuquimbalqui Marina
Jorge Max Navarro Reátegui
1 Universidad Nacional Autónoma de Huanta/Huanta/Perú; kordonez@unah.edu.pe;
2 Universidad Nacional de San Martín/San Martín/Perú; laordonez@unsm.edu.pe;
3 OQ Ingenieros EIRL/ San Martín/Perú; victorh.oblitas@gmail.com;
4 Universidad Nacional de San Martín/San Martín/Perú; d.chuquimbalqui@unsm.edu.pe;
5 Universidad Nacional Autónoma de Huanta/Huanta/Perú; 1912810161@unah.edu.pe;
6 Universidad Nacional de San Martín/San Martín/Perú; jorgemaxnavarror@alumno.unsm.edu.pe;
6 Universidad Nacional de San Martín/San Martín/Perú; jorgemaxnavarror@alumno.unsm.edu.pe;
7 Universidad Nacional de San Martín/San Martín/Perú; vihorsan1069@gmail.com;
* Correspondencia: kordonez@unah.edu.pe
RESUMEN
La presente investigación tuvo por objeto
evaluar el proceso de descomposición de los residuos orgánicos proveniente de
juguerías de un mercado zonal, mediante el uso de microorganismos de montaña
(MM) y microrganismos eficientes (ME) para determinar los macronutrientes,
propiedades físicas y químicas del producto (compost). La metodología utilizada
fue la de descomponer al mismo tiempo una cierta cantidad de residuos orgánicos
con ME y MM, de manera independiente, verificar la rapidez e intensidad de olor
en el proceso. Se evaluó constantemente, tres veces por semana, permitiendo
recopilación de datos y observación de manera progresiva. Los resultados
indican que la materia orgánica del compost se incrementó en 364,29 % con el
trabajo de los MM y un incremento del 296,43 % ME; la arena del compost
experimenta 14,15% de incremento con MM y 10,52 % de aumento con ME. La
densidad aparente del compost experimenta 2,09 % de aumento con la
incorporación de microorganismos de montaña y con microorganismos eficientes.
El nitrógeno del compost incrementó 467,46 % con la incorporación de MM y
472,62 % con ME. Los residuos orgánicos a las siete semanas descomponen al 98 %
con MM y 100 % con microorganismos eficientes.
Palabras clave: compost; descomposición; intensidad de olor; materia orgánica;
residuos orgánicos
SUMMARY
The purpose of this research was to evaluate the decomposition
process of organic waste from juice factories in a local market, using mountain
microorganisms (MM) and efficient microorganisms (EM) to determine the
macronutrients and physical and chemical properties of the product (compost).
The methodology used was to simultaneously decompose a certain amount of
organic waste with ME and MM independently to verify the process's speed and
intensity of odor. It was constantly evaluated three times a week,
progressively allowing data collection and observation. The results indicate
that the organic matter of the compost increased by 364.29% with the work of
the MM and an increase of 296.43% ME; the sand of the compost experienced a
14.15% increase with MM and a 10.52% increase with ME. The apparent density of
the compost experiences a 2.09% increase with the incorporation of mountain and
efficient microorganisms. Compost nitrogen increased by 467.46% with the
addition of MM and 472.62% with ME. Organic waste decomposes 98% after seven
weeks with MM and 100% with efficient microorganisms.
Keywords: compost, organic waste, organic
matter, decomposition, odor intensity
El problema de la gestión de los residuos
sólidos orgánicos se evidencia en la creciente acumulación de estos materiales,
principalmente por la falta de estrategias para su adecuado manejo. Un estudio
de caracterización de los residuos sólidos municipales (RSM) realizado en 2021
en la ciudad de Moyobamba reveló que el 80% de los residuos generados son
orgánicos, mientras que el 14% son inorgánicos y el 6% no aprovechables1.
Esta situación plantea la necesidad de buscar soluciones para el tratamiento de
la fracción orgánica, como el compostaje. En este contexto, surge la pregunta:
¿Cómo los microorganismos de montaña y los microorganismos eficientes pueden
optimizar los nutrientes y las propiedades físicas y químicas del compost
elaborado a partir de los residuos orgánicos provenientes de las juguerías del
Mercado Zonal Ayaymama, uno de los principales focos de generación de este tipo
de residuos en la ciudad?
En países como China se producen enormes
cantidades de desechos domésticos, y más del 50% de estos desechos son desechos
de alimentos2. Las comunidades bacterianas contribuyen a
la descomposición de diferentes desechos de alimentos; esto, guarda relación
entre la dinámica de la comunidad microbiana y la emisión de COV malolientes3. Por otro lado, se desarrollaron cepas
microbianas idóneas para degradar queratina; sin embargo, el procedimiento de
descomposición de la queratina por parte de estos microorganismos no está del
todo claro 4. El exceso de desechos de alimentos no
solo es un desperdicio de recursos y energía, sino que también causa una grave
contaminación ambiental y quejas durante su proceso de descomposición5.
El compostaje es un proceso bio oxidativo
que involucra diferentes tipos de microorganismos que pueden descomponer
desechos sólidos orgánicos y producir productos finales orgánicos estables6. El microorganismo eficaz procede de
origen natural7. Los microorganismos no contaminan las
aguas ni los ecosistemas; por el contrario, purifican los suelos, aguas
subterráneas, lagos y ríos, reduciendo la contaminación de manera efectiva, por
la diversidad poblacional de microorganismos que beneficia los componentes
naturales8. Las comunidades bacterianas centrales
mejoraron la disponibilidad de NBO al degradar NBO de alto peso molecular en
NBO de bajo peso molecular durante el compostaje de diferentes residuos9.
El uso de desechos de alimentos en el
compostaje ha demostrado ser una estrategia prometedora para el crecimiento y
la reproducción de microorganismos, así como para la optimización de las
actividades metabólicas durante el proceso. Un estudio reciente10
reveló que la adición de biocarbón de bagazo al 5% en la masa de desechos de
alimentos mejoró significativamente estos parámetros.
Esta práctica se alinea con la creciente
tendencia en la agricultura moderna de utilizar agentes microbiológicos como
promotores del crecimiento y controladores biológicos de enfermedades y plagas
en los cultivos11. Un ejemplo de ello es el aislamiento de cepas
microbianas específicas a partir de desechos de alimentos que inhiben el
crecimiento de hongos fitopatógenos12, lo que respalda el potencial
de estos materiales como fertilizantes eficientes.
Los microorganismos desempeñan un papel
crucial en el ecosistema, especialmente en procesos como la descomposición de
la materia orgánica y el control de los cambios ambientales13. En el
contexto del tratamiento de residuos, las reacciones microbiológicas y químicas
que ocurren durante la descomposición de la materia orgánica generan productos
como metano y dióxido de carbono14.
El pretratamiento microbiológico se
presenta como una estrategia sostenible y de bajo coste para la producción de
energía limpia, mientras que el compostaje de residuos orgánicos, como los
desechos de alimentos, ofrece una solución económica y respetuosa con el medio
ambiente.15 El compost resultante actúa como un mejorador del suelo,
aumentando su contenido de materia orgánica, lo que a su vez reduce la erosión
y amortigua las fluctuaciones del pH. Además, el compostaje reduce la
dependencia de los fertilizantes químicos en la agricultura 16.
Diversos estudios han demostrado el impacto
positivo de los microorganismos en el proceso de compostaje 17. Por
ejemplo, se ha observado que la celulasa acelera la descomposición de sustratos
como los hongos gastados, mejora la comunidad bacteriana y promueve la
formación de humus. Asimismo, la inoculación microbiana en el compostaje puede
aumentar la temperatura, el pH y el índice de germinación, acelerando la
madurez del compost18.
Aunque el compostaje presenta grandes
ventajas, también existen desafíos, como la posible presencia de patógenos y la
generación de olores19. Es importante destacar que los
microorganismos nativos del suelo, incluyendo cepas exógenas, participan en la
degradación de contaminantes como el aceite y el petróleo20.
En Malasia, donde la mayor parte de los
residuos de alimentos terminan en vertederos generando gas metano, la
producción de biofertilizantes a partir del compostaje se presenta como una
alternativa viable con beneficios económicos y ambientales21,
incluyendo la mitigación de gases de efecto invernadero22.
En este contexto, la presente investigación
se centra en evaluar la eficiencia de microorganismos, incluyendo aquellos
provenientes de ambientes de montaña, en la descomposición de materia orgánica
procedente de juguerías23. El objetivo es caracterizar el compost
generado y compararlo con las propiedades del suelo sin tratamiento, buscando
promover la disminución y el aprovechamiento sostenible de los residuos
orgánicos24,25.
MATERIAL Y MÉTODOS
Se emplearon 2 secciones o camas para el compostaje,
cuyas medidas del espacio fueron de 1x2 m2 y 30 cm de profundidad,
en la ciudad de Moyobamba. El tipo de investigación utilizada fue básica27. El diseño de investigación es no experimental,
con un nivel de estudio descriptivo, porque no se manipularon variables28.
La población está comprendida por los
residuos sólidos orgánicos del Mercado Zonal Ayaymama, de la ciudad y provincia
de Moyobamba, departamento de San Martín-Perú, se consideraron criterios de
exclusión, básicamente a los propietarios y personal que residen menos de dos
meses en los puestos de juguerías. Se seleccionó, a conveniencia del
investigador, los puestos de juguería Marleny y Nancy’s, del Mercado Ayaymama,
permitiendo la obtención de residuos orgánicos a partir de la actividad
comercial, 40 Kg. de residuos de juguería para cada poza de descomposición,
haciendo un total de 80 Kg entre las camas de descomposición. Todo el proceso
de compostaje duró siete semanas. Los datos se colocaron en el instrumento de
evaluación. Los días de evaluaciones semanales fueron: lunes, martes y
miércoles.
Las dos camas de descomposición contaron
con su respectivo código, la primera se denominó A-ME; que consta de un proceso
de compostaje a partir del suministro de microorganismos eficientes, obtenido
en el distrito de Naranjos. La segunda se denominó A-MM; la cual consta de un
proceso de compostaje a partir del suministro de microorganismos de montaña,
los mismos que fueron obtenidos en la ciudad de Moyobamba. Para cada cama de
descomposición de residuos sólidos orgánicos se aplicaron las siguientes cantidades:
Dos litros para el código A-ME y 2 kilogramos para el código A-MM de
microorganismos, de acuerdo a su codificación. El objeto del estudio es evaluar
el periodo de descomposición con el uso de los 2 tipos de macroorganismos,
constatar sus características, propiedades y olores durante ese proceso.
El análisis estadístico empleado fue la
media aritmética, esto con el fin de sistematizar y analizar los datos que se
obtuvieron en el trabajo de campo de siete semanas.
El proceso de compostaje requirió una
distribución equitativa de los insumos para cada tratamiento: 40 kg de residuo
orgánico, como parte primordial y materia base para el compostaje, que
correspondió el 80%; además, se agregó 10 kg de aserrín (20 %), sumando en
promedio 50 kg de producto en cada cama de tratamiento.
Incidencia de microorganismos de montaña
(MM) y microorganismos eficientes (ME) en arena y densidad aparente DA del
suelo.
La arena del suelo ha experimentado
incremento de 14 % en comparación al testigo suelo sin microorganismos con la
incorporación de microorganismos de montaña (MM) y 11 % en comparación al
testigo suelo sin microorganismos con la incorporación de microorganismos
eficientes (ME), teniendo correlación de Pearson -1, una relación negativa
entre las variables. La arena del suelo está inversamente relacionada con 14 %
con microorganismos de montaña y 11 % con microorganismos eficientes; es decir,
al incrementar arena en el suelo, las características que son influenciadas por
los microorganismos como por ejemplo la actividad biológica y el campo
estructural del suelo, disminuyen de manera proporcional. En cambio, hay
limitado 2 % de incremento del valor de la densidad aparente que, implica mayor
compactación y reducción de porosidad del suelo. Este aumento, aunque leve,
podría deducir deterioro de la estructura del suelo, más aún, si ocurre en poco
tiempo (Figura 1).
Figura 1. Incidencia de microorganismos
de montaña (MM) y microorganismos eficientes (ME) en arena y densidad aparente
DA del suelo.
La arcilla del suelo disminuyó un 13% en comparación con el
testigo (suelo sin microorganismos) al incorporar microorganismos de montaña
(MM), y un 12% al incorporar microorganismos eficientes (ME). La correlación de
Pearson de 0 indica la ausencia de una relación lineal entre las variables, lo
que sugiere que la disminución en la arcilla no está directamente relacionada
con la incorporación de los microorganismos. Es probable que otros factores
influyan en estas variaciones.
Por otro lado, la correlación de Pearson de -1 entre el
contenido de limo y la cantidad de microorganismos (MM y ME) implica una
relación inversamente proporcional. A medida que aumenta el contenido de limo,
se reduce la cantidad de microorganismos. Esto se debe a que las
características de los suelos limosos, como la poca estabilidad estructural, la
alta compactación y la limitada aireación, dificultan el desarrollo microbiano.
En consecuencia, los suelos con mayor contenido de limo presentan una actividad
microbiana significativamente baja. Para mejorar la estructura de estos suelos
y promover la actividad microbiana, se recomienda la incorporación de materia
orgánica, la cual aumenta la porosidad y la aireación (Figura 2).
Figura 2. Incidencia de microorganismos de
montaña (MM) y microorganismos eficientes (ME) en arcilla y limo del suelo.
Incidencia de microorganismos de montaña
(MM) y microorganismos eficientes (ME) en pH, C/N y CIC del suelo.
La correlación de Pearson -1 entre la
variación del pH del suelo y el bajo porcentaje de microorganismos de montaña
(-4 %) y de microorganismos eficientes (2 %), implica relación inversa
proporcional perfecta. En otros términos, el incremento de pH del suelo está
relacionado con el decreciente proporcional y sólido de la población de
microorganismos. Cuando el pH del suelo se acrecienta, los microorganismos de
montaña y los eficientes bajan constantemente. La diferencia negativa de más
valor en microorganismos de montaña (-4 %) hace entender que estos microbios
son más sensibles al incremento del pH en relación con los microorganismos
eficientes (-2 %). Un suelo con pH alto implica menor disponibilidad de algunos
elementos nutritivos como hierro, manganeso, y zinc, generalmente limitando el
desarrollo de microorganismos, también pueden afectar actividades de enzimas y
metabolismos de estos. Con respecto a la relación carbono nitrógeno (C/N %) del
suelo, de correlación de Pearson -1, es una relación inversamente proporcional
perfecta. Cualquier aumento de esta relación C/N va acompañada de reducción
proporcional de las dos poblaciones de microorganismos, y funciona también al
revés. La relación C/N elevada (22 % o más) hace entender suelo nutritivo en
carbono; en cambio, bajo en nitrógeno, limitando el compostaje de materia
orgánica y reducción de la labor de los microorganismos. Referente de la
capacidad de intercambio catiónico (CIC meq/100 gr de suelo), de correlación de
Pearson -1, es inversamente proporcional perfecta. Si una de las variables se
incrementa, la otra baja, en valores de perfecto entendimiento. La baja de la
CIC del suelo con MM indica que, los microorganismos podrían estar perjudicando
de manera negativa la aprehensión de cationes intercambiable por los coloides.
Por su parte, el incremento de la CIC con ME, hace entender capacidad para
mejorar la retención de cationes nutrientes del suelo en los coloides o quizá
también, la facilidad de liberar y aprehender cationes y compuestos. La CIC 24
(meq/100 gr de suelo) del testigo dice la capacidad moderada para fijar los
cationes calcio, magnesio, potasio y sodio (Figura 3).
Figura 3. Incidencia de microorganismos de
montaña (MM) y microorganismos eficientes (ME) en pH, C/N y CIC del suelo.
Incidencia de microorganismos de montaña
(MM) y microorganismos eficientes (ME) en Conductividad eléctrica (dS/m) y
materia orgánica (MO %) del suelo.
La correlación de Pearson de -1, de la
conductividad eléctrica (CE) del suelo y las inducciones generadas con
microorganismos de montaña y microorganismos eficientes es una relación
inversamente proporcional perfecta. Con los MM hay aumento significativo de la
CE con relación al suelo sin tratamiento (0,0035 dS/m). La conductividad
eléctrica inicial sin microorganismos sugiere el suelo con nivel mínimo de
salinidad. Con respecto a la materia orgánica (MO %), la correlación de Pearson
de -1, sugiere relación inversamente proporcional perfecta. Los microorganismos
de montaña aumentan la materia orgánica en un 364 %; mientras que, los
microorganismos eficientes aumentan la materia orgánica en un 296 %. La materia
orgánica inicial de 0,05 %, dice un suelo con baja materia orgánica; es decir,
se trata de suelo degradado o muy pobre en carbono orgánico (Figura 4).
Incidencia de microorganismos de montaña
(MM) y microorganismos eficientes (ME) en nitrógeno N, fósforo P2O5 y potasio
K2O del suelo.
La correlación de Pearson -1, entre la
variación de nitrógeno (N%) del suelo y la presencia de microorganismos de
montaña y microorganismos eficientes es de relación inversa perfecta, quizá la
acumulación de nitrógeno se debe al efecto de los microorganismos. Los
microorganismos de montaña incrementan nitrógeno en 481 %; los microorganismos
eficientes aumentan nitrógeno en 486 %. Al parecer, los microorganismos son
potenciales herramientas para rehabilitar suelos degradados; aunque también,
podría disminuir el uso de fertilizantes químicos, bajando costos e impacto
ambiental. El nitrógeno inicial de 0,0021 %, es extremadamente bajo, típico de
suelos degradados, con baja materia orgánica. La correlación de Pearson de -1,
de fósforo (P₂O₅ ppm) del suelo y microorganismos de montaña y microorganismos
eficientes indica una relación inversa perfecta. Entonces, el cambio de fósforo
se relaciona opuesta al contenido en suelos sin microorganismos. Los
microorganismos de montaña aumentan fósforo en 83 %. Los microorganismos
eficientes inducen al aumento de fósforo en 59 %. El fósforo inicial de 10 ppm
es bajo, de suelos pobres. Los microorganismos podrían soltar fósforo de
situaciones no disponibles, como fosfatos orgánicos o minerales insolubles, por
medio de actividades bioquímicas, produciendo ácidos orgánicos, enzimas
fosfatasas o actividad microbiana que solubiliza fósforo. La presencia
disponible de fósforo inversamente relacionada hace entender la actividad
favorable de los microorganismos como responsables del cambio en este elemento
nutritivo, siendo la actividad microbiana buena para mejorar la fertilidad de
suelos. La correlación de Pearson de -1, de potasio (K₂O ppm) del suelo con
microorganismos de montaña y microorganismos eficientes supone relación inversa
perfecta. Los microorganismos de montaña aumentan potasio en 611 %. Los
microorganismos eficientes aumentaron potasio en 395 %. El aumento de potasio
disponible contraviene a niveles iniciales sin microorganismos, dando a
entender que los microorganismos cumplen papel crucial en el aumento de
potasio. El nivel inicial de potasio de 88 ppm es considerado bajo o moderado,
por estándares de fertilidad del suelo para cultivos, estando vinculado a la
textura y especificaciones del suelo. El potasio es un macroelemento
fundamental en la planta, regula el agua, activa la enzima y ayuda en la fotosíntesis.
Mejora la calidad de la planta, proporcionando tolerancia a efectos de enfermedades
y estrés externo (Figura 5).
Figura 5 .Incidencia de microorganismos de
montaña (MM) y microorganismos eficientes (ME) en nitrógeno N, fósforo P2O5
y potasio K2O del suelo.
Incidencia de microorganismos de montaña
(MM) y microorganismos eficientes (ME) en calcio (Ca), magnesio (Mg) y sodio
(Na) del suelo.
La correlación de Pearson de -1 de calcio
(Ca) en el suelo y la incorporación de microorganismos de montaña o
microorganismos eficientes es relación inversa perfecta. La variación del
calcio tiene dependencia de la interacción entre los microorganismos incorporados
y el suelo inicial encontrado. Los microorganismos de montaña disminuyeron
calcio en 8 %. Los microorganismos eficientes aumentaron calcio en 2 %. Los 21
meq/100 g de calcio es adecuado para suelos agrícolas. El calcio da fuerza las
paredes de las células e interviene en la estructura del suelo. Las variaciones
del calcio vislumbran influencias de los microorganismos en el movimiento de
nutrientes del suelo. La correlación de Pearson de -1 de magnesio (Mg) y el
empleo de microorganismos supone relación inversa perfecta que, observa
participación directa y sólida de los microorganismos en los estándares de
magnesio; pues, varían la dinámica de este nutriente. Los microorganismos de
montaña bajan el magnesio en 4 %. Los microorganismos eficientes aumentan
magnesio en 24 %. Los 2 meq/100 g de magnesio son de nivel moderado y propio
para suelos agrícolas, pues, el magnesio es compuesto primordial de la
clorofila e interviene en la fotosíntesis y otras actividades metabólicas de
las plantas. La correlación de Pearson de -1 de sodio (Na) y microorganismos,
dice relación inversa perfecta, dando a entender que, alguna modificación en la
actividad de microorganismos conlleva al impacto inverso y proporcional contra
otros parámetros del suelo influyentes en la existencia disponible de sodio.
Los microorganismos de montaña aumentan sodio en 13 %. Los microorganismos
eficientes aumentan sodio en 17 %. La cantidad de sodio 0,46 meq/100 g, es
bajo, característico de suelos con bajo componente salino. Pero, el incremento
de sodio con microorganismos podría iluminar alteraciones químicas durante el
proceso de mineralización. El aumento de sodio en el suelo podría implicar que,
los microorganismos de montaña y eficientes, estarían participando en la
liberación de sodio, a partir de materia inorgánica o de materia orgánica (Figura
6).
Figura 6. Incidencia de microorganismos de
montaña (MM) y microorganismos eficientes (ME) en calcio (Ca), magnesio (Mg) y
sodio (Na) del suelo.
Valor actualizado neto (VAN) y tasa interna
de retorno (TIR), de producción de frijol con compost.
Con el uso de 3000 kg ha-1 de compost se
obtiene 2200 kg de frijol por hectárea frente a 900 kg de frijol por hectárea
sin el uso de ningún tipo de abonamiento (Figura 7), generando un valor
actualizado neto (VAN) positivo, implicando que, el proyecto es rentable; pues,
genera un valor neto adicional de S/ 807, tomando en cuenta flujos de caja
descontados al actual análisis. Esto dice que, el cultivo del frijol saldará
los costos de inversión inicial y además dará utilidad de S/ 807. Por su parte,
la tasa interna de retorno del 24 % del proyecto, indica su rentabilidad; es
decir, está en la capacidad de crear la tasa de retorno sobre la inversión y es
económicamente viable (Figura 7).
Figura 7. Valor actualizado neto (VAN) y
tasa interna de retorno (TIR), Producción de frijol con compost.
DISCUSIÓN
La capacidad de respuesta microbiana a la
fertilización a largo plazo disminuyó con tamaños de partículas más pequeños y
que, especialmente, las fracciones de arcilla exhiben una alta capacidad de
amortiguación que protege a las células microbianas contra cambios incluso
después de 100 años bajo diferentes manejos agrícolas40. Se observó que la textura del compost con
microorganismos de montaña y eficientes disminuyó en promedio del 10 %, además,
se han observado cambios fisiológicos diferenciales en plantas inoculadas con
aislados bacterianos a base de limo y arena. Estos datos podrían indicar que
las partículas de menor tamaño podrían contener más bacterias con una mayor
biodiversidad debido a que proporcionan más superficies para que crezcan las
bacterias41. La clase textural se mantiene en franca
arenosa en todos los casos con incorporación de MM y ME (Figura 1). Los
requisitos de los microorganismos ambientales, especialmente las bacterias
albergadas en el suelo son necesarias para su replicación y cultivo. Estos
requisitos incluyen estímulos de reanimación, factores físicos (la textura) y
químicos que ayudan al cultivo, factores de crecimiento42. El impacto significativo de la
heterogeneidad textural en la riqueza de UTO bacterianas y fúngicas después de
controlar el uso de la tierra, el carbono del suelo y el pH (n = 310) 43. El aumento de la exudación de las raíces
bajo niveles elevados de CO2 atmosférico y los entornos contrastantes en los
macro agregados y micro agregados del suelo podrían afectar las estrategias de
crecimiento microbiano44. Las alteraciones en la estructura del
suelo al cambiar la densidad aparente afectan la distribución del
microorganismo dentro del suelo; la densidad aparente del compost incrementa en
2.09 % con microorganismos de montaña (MM) y microorganismos eficientes (ME).
El volumen de suelo explorado por el hongo aumentó con el aumento de la
densidad aparente. Esto se asoció con un cambio de unos pocos espacios porosos
grandes a poros de pequeña escala distribuidos más uniformemente. Las hifas
fúngicas estaban presentes en todas las clases de porosidad dentro de cada
densidad aparente, incluidas las áreas que contienen menos del 5 % de espacio
poroso visible45. Hay una influencia abrumadora del pH del
suelo en el ensamblaje de la comunidad filogenética de bacterias del suelo,
incluso cuando está presente una gama de otros gradientes ambientales (Cho et
al., 2019), muy por el contrario, para este estudio hay una disminución en
promedio del 3 % para MM y ME. La aplicación de microorganismos efectivos (EMs)
y/o nitrógeno (N) tienen un efecto estimulante en las plantas frente a
condiciones de estrés abiótico46.
La conductividad eléctrica, el pH y el
contenido de arcilla tienen la correlación más fuerte con la diversidad beta, y
muchos de los taxones diferencialmente abundantes pertenecen a los filos
Actino-bacteria y Proteobacteria47, con un incremento del 147 % para MM y
153% para ME en la conductividad eléctrica del compost.
La proporción de carbono y nitrógeno (C/N)
era el factor principal que afectaba la composición de la comunidad microbiana
de la rizósfera mientras impulsaba la comunidad bacteriana distinta de la
rizósfera y sus redes de co-ocurrencia20. El calentamiento como la deposición de N
mostraron una disminución significativa en la fracción de C derivada de
microbios en los suelos48, con 18 % de disminución con MM y 30 % con
ME, posiblemente al incremento de temperatura que experimentó el proceso, mismo
que se podía percibir por la intensidad de olores que emanaba el proceso de
descomposición.
Las características de la MOS fueron el
principal impulsor de la estructuración de las comunidades microbianas del
suelo en todos los usos de la tierra, mientras que las comunidades bacterianas
del suelo fueron más sensibles a las variaciones en las características
geoquímicas y de la MOS en comparación con los hongos49, en el presente estudio la Mo se
incrementa en más de 300 % con la incorporación de microorganismos montaña (MM)
y más de 290 % con microorganismos eficientes (ME). La biomasa microbiana y la
actividad enzimática son factores cruciales que afectan la actividad microbiana
del suelo50, ya que, en la ausencia de estos
microorganismos, el suelo sin proceso de compost experimenta so9lo un 0.0476 %
de materia orgánica. Los microorganismos son capaces de movilizar bloques de
construcción de biomasa (mono y oligómeros de ácidos grasos, aminoácidos, amino
azúcares, nucleótidos) con la estequiometría adecuada de la necromasa
microbiana en la MOS51.
La fijación biológica de nitrógeno puede
aumentar el contenido de nitrógeno en el suelo entre 30 y 50 kg/ha/año52. Los resultados revelaron la mayor
absorción de nitrógeno total en grano, nitrógeno total en paja y nitrógeno
total en el cultivo de trigo para los tratamientos que recibieron 120 kg N ha-1
de urea, seguido de los tratamientos que recibieron 50% N de urea + 50% N de PM
+ BM y 50% N de urea + 50% N de (FYM + PM) + BM (Muhammad et al., 2023); el
estudio confirma que el nitrógeno del compost incrementó con más de 400 % con
la incorporación de MM y ME. Las plantas y los microorganismos compiten
intensamente por el nitrógeno (N) en muchas etapas del ciclo del N terrestre53. La aplicación de microorganismos
efectivos (EMs) y/o nitrógeno (N) tienen un efecto estimulante en las plantas
frente a condiciones de estrés abiótico46 (Abdelkhalik et al., 2023). El nitrógeno
microbiano del suelo se correlacionó negativamente con la densidad de arbustos
de hoja perenne, lo que indica que la "arbustificación" puede haber
intensificado la competencia de nutrientes entre las plantas y los
microorganismos del suelo54.
El uso de microorganismos como inoculantes
es un recurso viable para el futuro de la agricultura sostenible,
principalmente porque su aplicación puede reducir significativamente la
aplicación de P y, en consecuencia, reducir la explotación de fósforo y sus
reservas” 55. Los microorganismos solubilizadores de
fosfato tienen una enorme potencia como biofertilizantes, ya que aumentan la
biodisponibilidad de fósforo para la planta, promueven la agricultura
sostenible, mejoran la fertilidad del suelo y aumentan el rendimiento de los
cultivos, en esta investigación, el fósforo (P205) se incrementa en
83 ppm con la incorporación de microorganismos montaña (MM) y aumenta 60 ppm
con microorganismos eficientes (ME). El uso de microbios solubilizadores de
fosfato se considera una nueva frontera para aumentar la productividad de las
plantas56. La inoculación de B02 aumentó
el rendimiento de grano en 696 kg ha−1 usando el 50% de la dosis
recomendada de fertilizante fosforado, fenocopiando el tratamiento completo de
fertilización fosfatada sin inoculación57. La aplicación de bacterias
solubilizadoras de K (KSB) y minerales portadores de K aumenta la cantidad de K
disponible en el suelo y promueve la absorción de K por parte de las plantas58. El empleo de solubilizadores de potasio
microbianos es un método eficiente para mejorar la disponibilidad de potasio en
el suelo, lo que a su vez mejora la productividad59, en esta oportunidad, el potasio (K20)
del compost incrementa 600 ppm con la afiliación de microorganismos montaña
(MM) (623,09 ppm) y aumenta casi 400 ppm con microorganismos eficientes (ME).
El cloruro de potasio es la fuente de potasio más utilizada a nivel mundial, y
debido a su uso continuo, cada vez es más común la acumulación de sus sales en
el suelo y en las plantas. El exceso de iones disponibles puede provocar una
serie de alteraciones fisiológicas en los organismos y convertirse en biocida
en el suelo60.
La capacidad de intercambio catiónico (CIC)
es un indicador básico de la productividad del suelo, ya que demuestra la
idoneidad del suelo para proveer tres significativos nutrientes a los
vegetales: calcio (Ca), magnesio (Mg) y potasio (K), en este caso no existió
una considerable diferenciación, la capacidad de intercambio catiónico (CIC)
del compost disminuye un 1 % con la incorporación de microorganismos montaña
(MM) y aumenta más del 8 % con microorganismos eficientes (ME). La CIC de la
materia orgánica varía de 35 a 165cmol(c) kg-1 y por lo tanto representó del 10
al 85% de la CIC total del suelo en los horizontes superiores del suelo. En
estos suelos arenosos desarrollados sobre granito o gneis que fueron
frecuentemente afectados por alteración hidrotermal, la CIC de las fracciones
limo y arena fue grande61. La mejor alternativa que pretende mejorar
la calidad ambiental de los suelos erosionados como los del desierto de
Zabrinsky: fue EM en dosis de 5% del agua del riego, mejorando el incremento de
la CIC en el suelo, con la mezcla de los abonos orgánicos (compost, mulch y
gallinaza) en dosis de una libra cada uno, y con la fertilización química,
compuesta por manganeso electrolítico (0.0002g), cobre (0.0002g), zinc
(0.0001g), URFOS 44 (166.66g) y klip-boro(5g)” 62.
Las bacterias con actividad ureásica son
microorganismos que se encuentran en el suelo y que, en presencia de urea y
calcio, pueden producir carbonato de calcio, proceso conocido como
precipitación de carbonato de calcio inducida microbiológicamente (MICP)63. En este caso el elemento cambiable calcio
(Ca) del compost disminuye en promedio 7 % con la incorporación de MM aumenta
casi 2 % con microorganismos eficientes. La precipitación de calcita inducida
por microbios (MICP) es un proceso de cementación mediado por biotecnología que
puede mejorar las propiedades de ingeniería de los suelos granulares a través
de la precipitación de calcita64. La salinidad es un mecanismo complejo y
en el ecosistema del suelo afecta tanto a los microorganismos como a las
plantas, algunas de las cuales han desarrollado estrategias eficientes para
paliar las condiciones de estrés salino65, el estudio demuestra que se incrementa
con los MM y ME. Las bacterias solubilizadoras de potasio (KSB) podrían servir
como inoculantes. Convierten el potasio insoluble en el suelo en una forma a la
que las plantas pueden acceder. Esta es una estrategia prometedora para mejorar
la absorción de potasio por parte de las plantas y, por lo tanto, reducir el
uso de fertilizantes químicos58. Se libera más K en los tratamientos con
bacterias liberadoras de K (KRB) que en los medios no inoculados (control),
como es el caso, más del 600 % con ambos microorganismos.
La emisión de olores como amoníaco (NH3)
y sulfuro de hidrógeno (H2S) durante el proceso de compostaje es un
grave problema que afecta negativamente al medio ambiente ya la salud humana 66. El proceso de compostaje convierte
efectivamente los desechos de alimentos en compost dentro de los 21 días, con
buenos niveles de aireación y humedad del sustrato y un proceso aeróbico” 67. En cada etapa del proceso de
descomposición, hay una variedad de diferentes compuestos orgánicos, cada uno
con su propia característica de olor, a medida que un material orgánico se
descompone produce grandes olores 23. La integración del ciclo del carbono
microbiano del suelo y sus factores impulsores son vitales para predecir y
modelar con precisión los ciclos biogeoquímicos y abordar de manera eficaz los
desafíos que plantea el cambio climático global (68). Los microorganismos son los principales
descomponedores que impulsan la biotransformación de los residuos sólidos
orgánicos y desempeñan un papel importante en el compostaje 69. Estos biofertilizantes, con cepas
microbianas seleccionadas capaces de prosperar en el compost, ofrecen una
alternativa ecológica, rentable y sostenible para las prácticas agrícolas 70. Los EM están compuestos por bacterias de
ácido láctico, bacterias fotosintéticas, levaduras, hongos fermentadores y
actinomicetos 71. La relación C/N de cada sustrato se
redujo gradualmente a 25-30:1 en 120 días y se mantuvo constante a partir de
entonces 72. La agricultura sostenible adopta un
enfoque holístico de la agricultura al integrar tres objetivos clave: equidad
social, rentabilidad económica y salud ambiental 73. “Los microbios contribuyen
significativamente a abordar estos desafíos a través del ciclo de nutrientes,
la biorremediación, la gestión de residuos, la producción de energía renovable,
la mitigación del cambio climático, el mantenimiento de la salud de los
ecosistemas y la mejora de la agricultura y la seguridad alimentaria” 74
CONCLUSIONES
Esta investigación ha demostrado la
efectividad del uso de microorganismos de montaña (MM) y microorganismos
eficientes (ME) en la descomposición de residuos orgánicos provenientes de
juguerías, logrando un 98% de descomposición con MM y un 100% con ME en tan
solo siete semanas. Este corto tiempo de compostaje representa un avance
significativo en el manejo eficiente de residuos orgánicos, ofreciendo una
alternativa rápida y sostenible para su transformación en un recurso valioso
como el compost.
Un hallazgo relevante es que el compost
producto de los MM presenta mejores características nutricionales que el
compost producto de los ME, especialmente en términos de contenido de
nitrógeno, fósforo y potasio. Este descubrimiento sugiere que los MM poseen una
mayor capacidad para liberar y transformar nutrientes, lo que podría deberse a
su adaptación a ambientes con condiciones extremas y a su potencial para la
fijación biológica de nitrógeno.
Otro aspecto novedoso es la influencia
diferencial de los MM y ME en las propiedades fisicoquímicas del compost, como
la textura, pH, capacidad de intercambio catiónico (CIC) y salinidad. Estos
resultados evidencian la importancia de la selección adecuada de
microorganismos para optimizar el proceso de compostaje y obtener un producto
con características específicas para su aplicación en la agricultura.
Además, se observó que la intensidad del
olor durante el proceso de descomposición alcanza su punto máximo entre la
tercera y quinta semana, tanto con MM como con ME. Esta información es crucial
para el diseño y la gestión de sistemas de compostaje, permitiendo la
implementación de estrategias para el control de olores y la minimización del
impacto ambiental.
En resumen, este estudio aporta nuevos
conocimientos sobre el potencial de los MM en el compostaje, demostrando su
eficacia en la aceleración del proceso de descomposición y en la obtención de
un compost de alta calidad nutricional. Asimismo, se identificaron diferencias
significativas en la influencia de los MM y ME en las propiedades del compost,
lo que abre nuevas líneas de investigación para la optimización del proceso y
la selección de microorganismos con características específicas para diferentes
aplicaciones.
Contribuciones de los autores: "Conceptualización,
Karina Milagros Ordóñez Ruiz; metodología, Karina Milagros Ordóñez Ruiz;
software; validación, Victor Hugo Oblitas Quiroz y Karina Milagros Ordóñez Ruiz;
análisis formal, Luis Alberto Ordóñez Sánchez; investigación, Luis Alberto
Ordóñez Sánchez; recursos, Luis Alberto Ordóñez Sánchez; curación de datos, Karina
Milagros Ordóñez Ruiz; redacción: preparación del borrador original, Luis
Alberto Ordóñez Sánchez; redacción: revisión y edición, Karina Milagros Ordóñez
Ruiz; visualización, Victor Hugo Oblitas Quiroz; supervisión, Dina Marleny
Huanaco Quispe; administración de proyectos, Dina Marleny Huanaco Quispe;
adquisición de fondos, Luis Alberto Ordóñez Sánchez. Validación, Víctor Hugo Ordóñez
Sánchez: Todos los autores han leído y están de acuerdo con la versión
publicada del manuscrito".
Financiamiento: "Esta investigación no recibió
financiamiento externo".
Declaración de la Junta de Revisión
Institucional: "No aplicable".
Declaración de consentimiento informado: "No aplicable".
Declaración de disponibilidad de datos: El estudio no informó ningún dato.
Conflictos
de intereses: "Los autores declaran no tener conflicto de intereses".
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Received: November 27, 2024 / Accepted: December 7 2025
/ Published: March 15 2025
Citation: Ordóñez-Ruiz
KM, Ordóñez-Sánchez LA, Oblitas-Quiroz VH, Chuquimbalqui-Marina D,
Huanaco-Quispe DM, Navarro-Reategui JM, Ordoñez-Sánchez VH. Comparación
de la eficiencia de microorganismos eficientes y de montaña en el compostaje de
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Bionatura Journal. 2025;2 (1):7. doi: 10.70099/BJ/2025.02.01.7
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