ELABORACIÓN DE UN ABONO ORGÁNICO FERMENTADO A PARTIR DE RESIDUOS DE FLORES (PÉTALOS DE ROSA) Y SU CARACTERIZACIÓN
PARA USO EN LA PRODUCCIÓN DE ALBAHACA (Ocimum basilicum L.).
ADRIANA NATHALIA GÓMEZ TEQUIA XIMENA DEL PILAR TOVAR GIL
TRABAJO DE GRADO Presentado como requisito parcial
Para optar al titulo de
MICROBIÓLOGA AGRÍCOLA Y VETERINARIA MICROBIÓLOGA INDUSTRIAL
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS
CARRERA MICROBIÓLOGA AGRÍCOLA Y VETERINARIA CARRERA MICROBIÓLOGIA INDUSTRIAL
ELABORACIÓN DE UN ABONO ORGÁNICO FERMENTADO A PARTIR DE RESIDUOS DE FLORES (PÉTALOS DE ROSA) Y SU CARACTERIZACIÓN
PARA USO EN LA PRODUCCIÓN DE ALBAHACA (Ocimum basilicum L.).
ADRIANA NATHALIA GÓMEZ TEQUIA XIMENA DEL PILAR TOVAR GIL
APROBADO
________________________ ___________________________________
DIRECTOR ASESOR:
Dr. JAIRO CUERVO Ph.D Dra.: MARIA XIMENA RODRIGUEZ Ph.D
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA FACULTAD DE CIENCIAS
ELABORACIÓN DE UN ABONO ORGÁNICO FERMENTADO A PARTIR DE RESIDUOS DE FLORES (PÉTALOS DE ROSA) Y SU CARACTERIZACIÓN PARA USO EN LA PRODUCCIÓN DE ALBAHACA (Ocimum basilicum L.).
ADRIANA NATHALIA GÓMEZ TEQUIA XIMENA DEL PILAR TOVAR GIL
APROBADO
________________________ ___________________________________
Dra JANETH ARIAS M.Sc Dra. INGRID SCHULER Ph.D Directora Carreras Decana académica
Microbiología Facultad de Ciencias
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA Facultad de ciencias
Carrera Microbiología Agrícola y Veterinaria Carrera Microbiología Industrial
ELABORACIÓN DE UN ABONO ORGÁNICO FERMENTADO A PARTIR DE RESIDUOS DE FLORES (PÉTALOS DE ROSA) Y SU CARACTERIZACIÓN PARA USO EN LA PRODUCCIÓN DE ALBAHACA (Ocimum basilicum L.).
ADRIANA NATHALIA GÓMEZ TEQUIA XIMENA DEL PILAR TOVAR GIL
APROBADO
________________________ ___________________________________
Jurado 1 Jurado 2
Dr. Gerardo Moreno Dr. Hernando Valencia
ING agrónomo M.Sc Biólogo M.Sc
PONTIFICIA UNIVERSIDAD JAVERIANA Facultad de ciencias
Carrera Microbiología Agrícola y Veterinaria Carrera Microbiología Industrial
NOTA DE ADVERTENCIA
“La Universidad no se hace responsable por los conceptos emitidos por sus alumnos en sus trabajos de tesis. Solo velará por que no se publique nada contrario al dogma y a la moral católica y por que las tesis no contengan ataques personales contra persona alguna, antes bien se vea en ellas el anhelo de buscar la verdad y la Justicia”
AGRADECIMIENTOS
A Dios quien nos dio la sabiduría para cumplir este reto.
A nuestros Padres y hermanos por el apoyo y respaldo brindado en el desarrollo de este proyecto.
A la Universidad Nacional de Colombia por permitir el desarrollo de este proyecto, el acceso al material de laboratorio, e invernaderos y en especial a nuestro director el doctor Jairo Leonardo Cuervo Andrade por su paciencia y dedicación.
A la doctora María Ximena Rodríguez por su comprensión, colaboración y tiempo.
A todas las personas que hacen parte del laboratorio de Biología de suelos e invernaderos de la Facultad de Agronomía de Universidad Nacional de Colombia y que en determinado momento nos colaboraron en el desarrollo de nuestro objetivo.
TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN... 8
2. MARCO TEÓRICO Y REVISION DE LITERATURA... 11
2.1 SITUACIÓN ACTUAL DE LAS PLANTAS AROMÁTICAS EN COLOMBIA………11
2.2 GENERALIDADES DE ALBAHACA (Ocimum basilicum L.)……… ..13
2.2.1DESCRIPCIÓN BOTÁNICA Y ECOLÓGICA……… ..13
2.2.2NECESIDADES MEDIOAMBIENTALES………14
2.2.3MANEJO DE LA ESPECIE... 14
2.2.4PROBLEMAS FITOSANITARIOS... 15
2.3 PRODUCCIÓN ORGÁNICA………... 16
2.3.1TIPOS DE ABONOS ORGÁNICOS... 18
2.3.1.1ABONOS SÓLIDOS... 18
2.3.1.2ABONOS ORGÁNICOS LÍQUIDOS... 19
2.3.2MATERIALES PARA LA PREPARACIÓN DE ABONOS ORGÁNICOS... 20
2.4 ABONO COMPOSTADO TIPO BOKASHI………22
2.4.1FUNCIÓN DE CADA COMPONENTE EN EL ABONO TIPO BOKASHI... 23
2.4.1.1HISTORIA DEL ABONO BOKASHI... 24
2.4.1.2CARACTERÍSTICAS DE ABONOS ORGÁNICOS FERMENTADOS TIPO BOKASHI EN INVERNADERO... 26
2.4.1.3FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA ELABORACIÓN DE BOKASHI... 27
2.4.1.4COMPOSICIÓN DE ABONOS ORGÁNICOS... 27
2.4.1.5VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL BOKASHI FRENTE A COMPOST... 28
2.4.2SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ABONOS ORGÁNICOS FERMENTADOS EN COLOMBIA... 30
2.5 EXTRACTOS DE ORIGEN VEGETAL………..31
2.5.1TIPOS DE EXTRACTOS... 31
2.5.2TÉCNICAS EMPLEADAS PARA LA ELABORACIÓN DE EXTRACTOS VEGETALES... 32
2.5.3USOS DE LOS EXTRACTOS VEGETALES. ... 33
2.5.4MÉTODOS DE EVALUACIÓN ANTIMICROBIANA EN EXTRACTOS VEGETALES... 35
2.5.4.1MÉTODO DE DILUCIÓN EN CALDO... 35
2.5.4.2MÉTODO DE DIFUSIÓN EN AGAR... 36
2.5.4.3BIOAUTOGRAFIA... 36
2.5.4.4CONCENTRACIÓN MÍNIMA INHIBITORIA... 36
2.5.4.5MÉTODO DE CRECIMIENTO RADIAL... 37
3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN... 40
3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA………..40
4. OBJETIVOS ... 42
4.1 OBJETIVO GENERAL……….42
4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS……… …42
5 MATERIALES Y METODOS ... 43
5.1 ELABORACIÓN DEL EXTRACTO DE PÉTALOS DE ROSA PARA PRUEBAS DE GERMINACIÓN………43
5.1.1TÉCNICA DE MACERACIÓN... 43
5.1.2TÉCNICA AGITADOR ROTATORIO... 43
5.2 ELABORACIÓN DE PRUEBAS DE GERMINACIÓN………..44
5.3 EVALUACIÓN DE LA ACCIÓN ANTIMICROBIANA DEL EXTRACTO DE PÉTALOS DE ROSA………..44
5.3.1EVALUACIÓN DE ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA DE EXTRACTO DE ROSAS. ... 45
5.4 ELABORACIÓN DE ABONO FERMENTADO TIPO BOKASHI………… …46
5.4.1DETERMINACIÓN DE MICROORGANISMOS PRESENTES EN BOKASHI TRADICIONAL Y MODIFICADO (PÉTALOS DE ROSA) ... 47
5.5 EVALUACIÓN DE ABONOS ORGÁNICOS EN INVERNADERO………….49
5.5.1.GERMINACIÓN DE SEMILLAS... 49
5.5.2 APLICACIÓN DE LOS ABONOS BOKASHI TRADICIONAL Y BOKASHI MODIFICADO EN LAS CAMAS DEL INVERNADERO... 49
5.5.3PREPARACIÓN DE LAS CAMAS... 50
5.5.3.1SIEMBRA... 50
5.6 MEDICIONES DE BIOMASA Y ALTURA………...51
5.7. ESTADÍSTICA……….51
5.7.1DISEÑO EXPERIMENTAL………..51
5.7.2VARIABLES DETERMINADAS... 52
6. RESULTADOS Y DISCUSION ... 54
6.1TEMPERATURAS DE LAS COBERTURAS……… ..54
6.2 EVALUACIÓN DE LA ACTIVIDAD ANTIMICROBIANA (METODO KIRBY BAUER)……… ..58
6.3. EVALUACIÓN DEL EFECTO SOBRE EL CRECIMIENTO DE RAIZ Y TALLO DE EXTRACTO DE PÉTALOS DE ROSA OBTENIDO POR EL TRATAMIENTO AGITADOR ROTATORIO Y MACERADO………...59
6.4. OBSERVACIÓN DE POBLACIÓN MICROBIANA EN MEDIOS
ESPECÍFICOS EN MUESTRAS DE SUELO INICIAL DURANTE EL PROCESO
DE ELABORACIÓN DE BOKASHI TRADICIONAL Y PÉTALOS………… …..61
6.4.1.RECUENTO DE ENTEROBACTERIAS EN AGAR SS (SALMONELLA –SHIGELLA... 61
6.4.2.RECUENTO DE MICROORGANISMOS EN AGAR SMRS1 PARA HONGOS EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE LOS ABONOS TIPO BOKASHI... 64
6.4.3.RECUENTO DE MICROORGANISMOS EN AGAR SMRS1 PARA BACTERIAS EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE LOS ABONOS TIPO BOKASHI... 65
6.4.4 RECUENTO DE MICROORGANISMOS AMILOLITICOS EN AGAR ALMIDÓN EN EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE LOS ABONOS TIPO BOKASHI... 66
6.5. ANALISIS DE RESULTADOS DE LAS CAMAS CON COBERTURAS PLASTICAS Y TRATAMIENTOS DE ABONO TIPO BOKASHI………..68
6.5.1.RECUENTO DE POBLACIONES DE MICROORGANISMOS EN AGAR NUTRITIVO... 68
6.5.2.RECUENTO DE BACTERIAS Y HONGOS FOSFATO SOLUBILIZADORAS EN AGAR SMRS1 DE BAJO COBERTURAS PLÁSTICAS Y ABONOS TIPO BOKASHI. ... 69
6.5.3RECUENTO DE POBLACIÓN MICROBIANA EN AGAR ALMIDÓN DE ACUERDO A LAS CAMA………71
6.5.4RECUENTO DE POBLACIONES DE ENTEROBACTERIAS EN AGAR .S.S EN LAS CAMAS CON PLÁSTICOS Y TRATAMIENTOS... 72
6.6 PESO SECO DE LAS ALBAHACAS CULTIVADAS BAJO LOS TRATAMIENTOS CON ABONOS TIPO BOKASHI Y PLASTICOS………… …73
6.7. ALTURAS ALBAHACAS MEDIDA DEL TALLO……… ..74
7. CONCLUSIONES ... 77
8. RECOMENDACIONES... 79
9. BIBLIOGRAFIA ... 80
INDICE DE FIGURAS
Figura 1 Valores promedios del diámetro del halo de inhibición (mm) en algunas enterobacterias (E.coli = Escherichia coli; Salm= Salmonella enteritidis; Shig= Shiguella sp y Pen= Penicilina) vs diferentes tratamientos de extractos de pétalos y control con penicilina…...………..65
Figura 2 Resultados de longitud promedio de la raíz (cm) vs diferentes concentraciones de extracto de pétalos obtenido por la técnica de maceración y agitador rotatorio aplicadas para semillas de Ocimum basilicum L (albahaca) para pruebas de germinación in vitro. (T0=testigo; T1=2.5 µl;T2=5µl;T3=10µl;T4=30µl;T5=60µl;T6=90µ)……… 66
Figura 3 Resultados de la longitud promedio del tallo (cm) vs diferentes concentraciones de extracto de pétalos obtenido por la técnica de maceración y agitador rotatorio aplicadas para semillas de Ocimum basilicum L (albahaca) para pruebas de germinación in vitro. (T0=testigo; T1=2.5 µl;T2=5µl;T3=10µl;T4=30µl;T5=60µl;T6=90µL….……….67
Figura 4 Promedio recuentos ufc/g de enterobacterias en agar SS en tres tiempos de elaboración de bokashi pétalos y tradicional. ………...………..70
Figura 6 Promedio recuentos ufc/g de bacterias fosfato solubilizadoras en agar SMRS1 en tres tiempos de elaboración de bokashi pétalos y tradicional……….………..72
Figura 7 Promedio recuento ufc x 10-4 g-1 material de bacterias amilolìticas en agar almidón en tres tiempos de elaboración de bokashi pétalos y tradicional………..………..73
Figura 8 Promedio recuentos ufc/g de poblaciones microbianas en agar nutritivo bajo coberturas plásticas…….……….74
Figura 9 Promedio recuentos ufc/g de hongos fosfato solubilizadores en agar SMRS1 bajo coberturas plásticas (plástico negro, transparente y sin plástico) combinado con bokashi tradicional cama 1 y 3 y pétalos de rosa cama 2 y 4. ……… ………...76
Figura 10 Promedio recuentos ufc/g de bacterias fosfato solubilizadoras en agar SMRS1 bajo coberturas plásticas (plástico negro, transparente y sin plástico) combinado con bokashi tradicional cama 1,3 y pétalos de rosa cama 2,4……..………..76
Figura 11 Promedio recuentos ufc/g de bacterias amiloliticas en agar almidón bajo coberturas plásticas (plástico negro, transparente y sin plástico) combinado con bokashi tradicional cama 1,3 y pétalos de rosa cama 2,4………...77
Figura 12 Promedio recuentos ufc/g de enterobacterias en agar SS bajo coberturas plásticas (plástico negro, transparente y sin plástico) combinado con bokashi tradicional cama 1,3 y pétalos de rosa cama 2,4………..………..79
Figura 13 Peso seco promedio tratamiento Bokashi pétalos de rosa plástico negro (BPPN) Bokashi pétalos de rosa plástico transparente (BPPB) Bokashi pétalos de rosa sin plástico (BPSP), Bokashi tradicional plástico negro (BTPN), Bokashi tradicional plástico transparente (BTPB) y Bokashi tradicional sin plástico (BTSP)………..……….80
Figura 14 Alturas promedio del tallo (cm) de Albahaca, tratamiento Bokashi pétalos de rosa plástico negro (BPPN) Bokashi pétalos de rosa plástico transparente (BPPB) Bokashi pétalos de rosa sin plástico (BPSP), Bokashi tradicional plástico negro (BTPN), Bokashi tradicional plástico transparente (BTPB) y Bokashi tradicional sin plástico (BTSP)………..………..81
INDICE DE TABLA
Tabla 1 Características del suelo inicial del invernadero 4 nave 5…………56
Tabla 2 Temperaturas de las camas en un día despejado y nublado a las 12 m con diferentes tratamientos de coberturas………..60
Tabla 3 Registros de pH del proceso de Bokashi a base de pétalos y Bokashi Tradicional en diferentes periodos de tiempo………62
Tabla 4 Registro de temperatura del proceso de Bokashi pétalos y Bokashi Tradicional en la mañana y tarde en diferentes periodos de tiempo
……….………62
Tabla 5 Análisis fisicoquímico de los tratamientos aplicados (abono tipo bokashi pétalos y tradicional)………..81
RESUMEN
Se evaluó el efecto de dos tipos de abonos fermentados tipo bokashi, uno tradicional y otro a base de pétalos de rosa, analizando factores fisicoquímicos determinando temperatura. pH, intercambio catiónico, características microbiológicas, mediante la técnica de recuento en placa empleando los medios nutritivo, SMRS1,almidon, Salmonella Shigella, que tres clases de cobertura en el suelo, plástico negro, plástico transparente y sin plástico, en la producción de albahaca (Ocimum basilicum L).en los invernaderos de la Universidad Nacional, sede Bogotá. Se encontró que el tratamiento que mejor biomasa seca presento y obtuvo un mayor efecto en la altura para el cultivo de albahaca fue el tratamiento de bokashi a base de pétalos de rosa y cobertura con plástico negro. Los abonos tipo bokashi son una alternativa para la producción de albahaca debido a la facilidad de preparación y su buena calidad microbiológica, que los hace apropiados para la producción de aromáticas. La cobertura con plástico negro permite una temperatura del suelo más estable y un buen control de malezas, favoreciendo la producción de aromáticas. Para observar la capacidad promotora de desarrollo se elaboraron extractos aplicando dos metodologías, técnica de maceración y técnica de agitador rotatorio los cuales fueron probados en ensayos de germinación en semillas de albahaca (Ocimum basilicum L), los resultados obtenidos para los seis ensayos de germinación no muestran diferencias estadísticamente significativas entre los tratamientos tanto el valor de raíz como el de tallo. En el estudio para determinar la capacidad antimicrobiana de los pétalos de rosa sp se aplico la técnica de difusión en agar basada en el método de Kirby Bauer obteniendo como resultados una inhibición de microorganismos en las dosis aplicadas en el sensidisco de concentración de 500g/L, en general comparado con el control positivo, la dosis que tuvo menos efectividad fue la correspondiente a concentración de 200g/L, se observo que de acuerdo a los microorganismos evaluados los
efectos inhibitorios de los extractos fueron diferentes, evidenciándose que para E.coli las dosis aplicadas inhibieron su crecimiento.las comparaciones estadísticas para cada tratamiento se realizaron con ANOVA, pruebas de Duncan(α=0.05)
ABSTRACT
The effect of two types of fertilizers fermented bokashi, traditional and bokashi petals rose, analyzing factors determining physicochemical temperature. pH, cation exchange, microbiological characteristics, using the technique of counting plate means using nutritional SMRS1, starch, Shigella Salmonella, three coverage on the ground, black plastic, transparent plastic and plastic without, in the production of basil (Ocimum basilicum L). Greenhouses at the National University, Bogota headquarters. It was found that the treatment that best dry biomass present and obtained a greater effect on height for growing basil was treating bokashi-based coverage and petals rose with black plastic. The bokashi type fertilizers are an alternative for the production of basil drunk to ease of preparation and good microbiological quality, which makes them suitable for the production of aromatic. Cover with plastic black soil temperature allows a more stable and a good weed control, favoring the production of aromatic. To observe the capacity development worker extracts were prepared using two methodologies, technical and maceration technique rotary shaker which were tested in trials in seed germination basil (Ocimum basilicum L). The results for the six tests for germination show no statistically significant difference between the value of both treatments as the root of stem. The study to determine the ability of antimicrobial rose petals sp techniques were applied agar diffusion method based on Kyrby Bauer getting results as an inhibition of microorganisms in the doses used in sensidisc concentration of 500g/L, in general compared to the positive control, the dose that was less effective was for the concentration of 200g / L, was observed that according to microorganisms evaluated the inhibitory effects of the extracts were different, and conclude that the doses for E.coli Applied inhibited its crecimiento.las statistical comparisons for each treatment were conducted with Anova, testing Duncan (α = 0.05
1 INTRODUCCIÓN
Las plantas aromáticas y medicinales en los últimos años han tenido un gran interés mundial debido a su uso como materia prima en farmacia, industria, cosméticos y alimentos por sus efectos secundarios, que influyen positivamente en la salud del hombre y su entorno. Estas plantas han constituido para los países en vía de desarrollo una importante práctica que refleja la diversidad vegetal de la región, aportes socioculturales y económicos; por ello representan una interesante alternativa en el campo de salud e industrial.
El hombre encontró desde su inicio elementos que le permitieron el mantenimiento de la vida y su desarrollo. Entre ellos, las plantas que sirvieron como medio de nutrición, conservación de los alimentos y especialmente propiedades medicinales.
Desde la Edad de Piedra se hace referencia a estas plantas donde los primeros usos se encuentran en países como China, Egipto, India, Roma y Grecia.
Las culturas precolombinas de América aportaron un rico legado de medicina tradicional y muchas de las especies utilizadas por los indígenas americanos integran el listado reportado desde el siglo XVIII con las que se han desarrollado distintos medicamentos.
Desde el Centro de Investigación y Extensión Rural (CIER) de la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá, se maneja el proyecto de “Hierbas aromáticas culinarias para exportación en fresco”. Este proyecto desde su inicio en el año 1999 ha venido realizando
investigaciones con el fin de buscar y afianzar cada día más las alternativas de diversificación para el sector agrícola siendo estas investigaciones la principal fortaleza de competitividad ante países industrializados.
El enfoque de este proyecto es la producción de la albahaca (Ocimun basilicum), cultivo que ha demostrado ser muy atractivo con fines de exportación, el cual requiere de la ejecución cuidadosa de todos los procesos que conllevan a un producto final deseado, que cumpla con las especificaciones técnicas estipuladas. El rendimiento propicio del cultivo necesita de investigaciones aplicadas que determinen las condiciones técnicas óptimas; la investigación en pro de mejorar la eficiencia de producción es un propósito fundamental que está siendo probado por medio de la combinación de técnicas orgánicas y convencionales. Es por eso que el presente proyecto busca evaluar la efectividad de la aplicación de abonos orgánicos tipo bokashi y el uso de coberturas como alternativas para optimizar el proceso productivo de albahaca en términos de calidad y sanidad.
Para el mejoramiento de la producción de albahaca, se han realizado investigaciones en las que se han identificado factores importantes que afectan su crecimiento, biomasa y sanidad. Uno de estos factores son tipos de abonos y color de coberturas adicionados a los cultivos.
Los abonos orgánicos poseen gran cantidad de carbono y otros elementos nutricionales que favorecen la fertilidad del suelo, facilitando el intercambio de nutrientes en la solución del suelo, facilitan la toma de nutrientes por las raíces e incrementan la cantidad de microorganismos benéficos del suelo, favoreciendo la estructuración del suelo y proporcionando nutrientes al cultivo. La ventaja que brinda el uso de abonos orgánicos, radica en reducir la dependencia de productos químicos en diferentes cultivos, mejorar las
características físicas, químicas y microbiológicas del suelo y generar una producción más amigable con el medio ambiente.
Las coberturas pueden estar constituidas por plantas o materiales inertes que se utilizan para la protección del suelo de la desecación, del sol, viento y todos aquellos agentes que afectan las propiedades físicas, químicas y biológicas de los suelos.
Los beneficios asociados con el uso de coberturas de plásticos en el cultivo, incluyen altas tasas de crecimiento, disminución en el tiempo de cosecha, control de malezas e incremento en la eficiencia en el uso de agua y fertilizantes. Estas coberturas plásticas afectan el microclima de la planta al modificar el balance de energía de suelo y restringir la evaporación de agua. Modificar este microclima influye en la temperatura del suelo, lo que con lleva a alteraciones en el crecimiento y cosecha. El uso de coberturas proporciona una mejor estabilidad en la temperatura en la zona radicular, permitiendo un mejor crecimiento de la planta al disminuir los picos de fluctuación que estresan las plantas.
En campo se han realizado estudios en albahacas y se ha encontrado que coberturas coloreadas han optimizado el tamaño, aroma y sabor de esta planta, además se ha encontrado que las coberturas incrementan la producción de compuestos volátiles. El objetivo de este trabajo es evaluar la viabilidad del uso de pétalos de rosa a partir de la elaboración de un abono orgánico fermentado tipo Bokashi para el uso de dos coberturas plásticas para la producción de albahaca.
2. MARCO TEÓRICO Y REVISION DE LITERATURA
2.1 SITUACIÓN ACTUAL DE LAS PLANTAS AROMÁTICAS EN COLOMBIA
En los últimos años las exportaciones colombianas de hierbas aromáticas han aumentado un 24% anual según datos analizados por Proexport. En el 2004 la venta de hierbas frescas en el país reportó 302.6 millones de dólares. Colombia posee algunas ventajas comparativas con respecto a los países tradicionalmente productores y que le permiten competir fácilmente en los mercados internacionales como la ubicación geográfica en el trópico, lo cual le facilita contar con producción durante todo el año así como la buena adaptación de estas especies a las diferentes condiciones ambientales de suelos colombianos. Entre los países a los cuales Colombia exporta estos productos se encuentran Estados Unidos, Canadá, Inglaterra, Alemania y Holanda principalmente (Bareño y Clavijo, 2005).
El aumento en el mercado norteamericano de plantas aromáticas es debido en parte a las migraciones de comunidades principalmente asiáticas y latinas que tienen como base de su alimentación especies naturales de sus países de origen.
En Colombia se está observando que las plantas aromáticas son una fuente nueva de ingresos, en cuanto a producción para el exterior. Esta producción para exportar se localiza actualmente en los departamentos de Cundinamarca (80%), Tolima (10%), Antioquia (9%) y Valle del Cauca (1%), en donde el exportador va dirigido especialmente a los Estados Unidos (75%), Canadá (10%) e Inglaterra (10%) (Enciso, 2004).
Las plantas aromáticas tienen un espacio que ha venido creciendo, desde el 2005 se aprobó el estándar para importar hierbas y especias que se han
introducido sobretodo a Francia, Reino Unido y Estados Unidos (Kirie, 2005).
De acuerdo con la categoría de especies según la FAO, la producción mundial en el 2005 fue de 1.9 millones de toneladas; en esta categoría se encuentran entre otros, pimienta, ají tomillo, laurel albahaca, cilantro, comino, anís, cardamomo, canela, jengibre y otras especies. El principal productor que concentra el 83% de las toneladas producidas en este año fue India (FAO, 2005).
De acuerdo con la Encuesta Nacional Agropecuaria 2006, la producción de plantas aromáticas mostró el área cultivada y el número de toneladas producidas de plantas aromáticas, según las evaluaciones agropecuarias del Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, han venido incrementándose progresivamente en lo últimos años, pasando de 194 ha en 1997 a 713 en 2005, y de 1303 ton a 3257 en producción. Cundinamarca es el departamento que domina la producción seguido de Valle del Cauca (Agronet, 2006).
La producción de hierbas aromáticas y medicinales para exportación la están desarrollando convencionalmente las empresas Agroaromas; Caléndula; Pradera Flowers y San Rafael, entre otras, mientras que la firma Aerobic ABT es la única que tiene establecido un sistema de producción y comercialización de productos biológicos. (Enciso, 2004).
Los principales productos exportados en fresco y deshidratados son yerbabuena, orégano, tomillo, laurel, albahaca y estragón. Actualmente, se envían vía aérea en forma semanal 74 toneladas de plantas aromáticas y medicinales empacadas por lo general en bolsas de plástico y cajas de cartón de 25 libras. Los precios de estos productos oscilan entre US$3 y US$5 por kilogramo (Enciso, 2004).
2.2 GENERALIDADES DE ALBAHACA (Ocimum basilicum L.)
La albahaca (Ocimum basilicum L) pertenece a la familia Lamiaceae que contiene aceites esenciales aromáticos, como el eugenol, el eugenol metílico, cervacrol y caryophyllin (Anon, 1988) localizado en las flores de la planta, tiene propiedades farmacéuticas, aromáticas y culinarias, los compuestos aromáticos y de aceites esenciales presentes en la planta contienen compuestos biológicamente activos con propiedades insecticidas (Deshpande y Tipnis, 1997), nematocidas (Chaterje et al., 1982), fungistáticos (Reuveni et al.,1984) y características antimicrobianas (Wannissorn, et al.,2005).
O. basilicum es importante económicamente debido a que la cosecha mundial y la producción de aceite esencial tiene un valor comercial como comestible de US$ 15 millones por año (Begum et al., 2002).
2.2.1 Descripción botánica y ecológica
El nombre genérico deriva de la palabra griega ókimon, oloroso en alusión a la fragancia de sus hojas. El nombre específico proviene de la palabra basilikon, expresando su carácter principal.
La albahaca (Ocimum basilicum L) es una planta anual herbácea y su longitud es de 20-60 cm con un tallo erecto, ramificado desde la base y con una pelusilla recubriendo su superficie. Las hojas son ovadas u oblongas, pecioladas de margen entero o dentado. Las inflorescencias aparecen en verticilos de 6 flores blancas o ligeramente púrpuras, pedunculadas(Ozcan y Chalchat, 2002). Las flores se disponen en espigas alargadas, axilares, en la parte superior del tallo o en los extremos de las ramas. El fruto está formado por cuatro aquenios pequeños y lisos.
La albahaca es originaria de Persia y Asia menor, se ha extendido su cultivo por las regiones templadas, sobre todo por los países de la cuenca mediterránea.
2.2.2 Necesidades medioambientales
Se cultiva en regiones con climas templados y cálidos. La albahaca fresca se cultiva a una altitud: 0 – 1000 metros sobre el nivel del mar, aunque en la provincia del Tequendama existen excelentes cultivos hasta los 1.600 m.s.n.m. (Ozcan y Chalchat, 2002); y en la sabana de Bogotá bajo invernadero.
Se necesita un clima templado y cálido. Se han encontrado grandes áreas cultivadas en los municipios de Espinal en el Tolima, Villa de Leiva en Boyacá y Girardot y Tena en el departamento de Cundinamarca. La albahaca es una planta muy sensible a las heladas, no las resiste, vegeta bien entre los 15 y 25ºC y a media sombra. Requiere suelos ricos, secos y bien drenados, también lugares soleados y abrigados ya que es muy sensible al frío. Es empleada para el control de la erosión de los suelos y es tolerable a inundaciones.
2.2.3 Manejo de la especie
La propagación puede ser por semilla sexual en germinadores o por siembra directa a una temperatura de 20-25°C, su densidad es de 50.000 plantas / Ha, el ciclo de vida total es de 6 a 7 meses, la cosecha se inicia a los 40 días, la dosis de semilla por hectárea es de 80 a 90 g/Ha y la distancia de siembra (surco x planta) entre surco 0.3m y entre planta 0.3 m. La profundidad de siembra por semilla es de 0.5 a 1 cm, la densidad de siembra es de 20-25 planta /m2 (Jarvis, 1981).
En plena floración de la planta, cuando se estima recolectar el aceite, se corta a unos 15 cm del suelo para conservar las yemas basales de los tallos (Espitia, 2004). El transplante se realiza a los 20 días de la germinación, para hacer esta labor, se realizan aplicaciones de materia orgánica y fórmulas completas, cada tres cosechas.
Para el riego se recomienda mantener el límite productivo del 90% de la capacidad de campo, desde la plantación hasta la fase de brotación y del 75% el resto del periodo.
En el manejo de las malezas se integran el manejo manual, mecánico y químico. El manejo mecánico se inicia en la preparación del suelo y continúa con la utilización del equipo manual. El manejo manual se efectúa por parte del agricultor, limpiando con azadón (Vega et al., 2003). Favorece la aireación para evitar que el agua se acumule por periodos prolongados y también el manejo implica la eliminación de hojas o cualquier tejido muerto. Se debe evitar exceso de fertilización nitrogenada (Gil, 2002).
2.2.4 Problemas fitosanitarios
La albahaca producida en climas fríos bajo invernadero es muy propensa al ataque de hongos, tiene producciones menores (70% menos) pues sus hojas son más pequeñas y el ciclo de corte es más largo. En estas plantas se encuentran dos enfermedades de importancia mundial, las cuales son causadas por patógenos que representan un amplio rango de hospederos afectando otros cultivos (Goton, 1990).
El tizón es ocasionado por el hongo Botrytis cinerea, el cual constituye el principal problema patológico afectando la parte aérea del cultivo, se
manifiesta con manchas foliares color marrón, que al expandirse afectan toda la hoja, presentándose un moho gris sobre el tejido afectado, por condiciones tales como alta humedad y agua libre sobre el follaje.
Las pudriciones radicales son causadas por hogos de los géneros Pythium spp., Rhizotocnia spp., Phytophthora spp y Fusarium sp, los que producen necrosis y podredumbre del sistema radical y corona asociado a clorosis y marchitez de las plantas perdiendo las raíces su color blanco tomando una coloración marrón. La principal vía de contaminación es a través del sustrato (Gómez, 2004).
Los agentes causales de enfermedades fungosas en las hojas y afectaciones vasculares en las plantas son Cercosporaocimicola, Curvularia sp, Fusarium sp y Alternaria sp (Ozcan y Chalchat, 2002).
2.3 PRODUCCIÓN ORGÁNICA
La Agricultura Orgánica es una herramienta que permite abrir oportunidades en el mercado por la continua demanda de alimentos inocuos para la salud humana. Este mercado compromete a quienes se desempeñan en el sector agrícola a lograr la producción a un menor costo, mayor competencia dentro del mercado y mejor calidad de los productos formando parte de las nuevas tecnologías.
La filosofía de la agricultura orgánica se basa en ausencia de plaguicidas y fertilizantes químicos, pero si el uso de practicas fitosanitarias y de producción a partir de procesos y controles naturales y biológicos en busca de obtener mayor calidad nutricional en la producción, con el fin preservar el ecosistema (Rosas, 2003).
La agricultura orgánica se inicio en Inglaterra en la década de los años 30 por los agrónomos Lady Eve Balfour y Sir Albert Howard; se destaca por la recomendación de los abonos orgánicos y sus métodos pioneros de compostaje controlado. Es la denominación más difundida mundialmente, a partir de 1972, año de fundación de la IFOAM (Federación Internacional de Movimientos de Agricultura Orgánica). Es la agricultura orgánica el alimento al suelo y no a las plantas, por lo tanto si este está equilibrado a nivel de nutrientes, las plantas también (Rosas, 2003).
En la agricultura convencional no se busca la biodiversidad, se busca el monocultivo, lo cual causa gran inestabilidad (enfermedades) al agro ecosistema, porque al faltar la diversidad de las plantas en el suelo y por carencia de rotación con especies diferentes, se produce el desbalance de la biota del suelo. Tener siempre el mismo tipo de raíces genera una baja diversidad microbiana del suelo favoreciendo microorganismos patógenos que atacan la planta dando espacio a las plagas.
En el sistema ecológico se tendrá una mayor biodiversidad con el empleo de productos como caldos microbianos, prácticas de rotación de policultivos, abonos verdes, variado compost de residuos vegetales, entre otros.
Los desechos industriales, urbanos y agroindustriales han sido depositados inadecuadamente a ríos, basureros y otros, generando graves problemas ambientales y de salud pública. Debido a esta situación, se ha despertado el interés de buscar nuevas alternativas que permitan el buen manejo de estos desechos.
Una de las alternativas para reducir esta contaminación es el uso de compostaje, debido al gran valor nutricional como mejorador de propiedades del suelo (Saquillanda, 1996). Los abonos orgánicos tipo bokashi, se iniciaron
en Costa Rica para el mejoramiento del suelo, como la base para el desarrollo de este sistema de producción (IFOAM, 1998). Para la implementación de este tipo de producción orgánica tuvo gran impacto la tecnología japonesa fomentada por el ingeniero Shogo Sazaki del Servicio de Voluntarios Japoneses con el Extranjero (JOCV). Estos abonos orgánicos han sido popularizados por los productores orgánicos permitiendo que los productores convencionales muestren interés debido a las ventajas que ofrece este sistema para manejo de desechos y aporte de nutrientes al suelo.
El abono orgánico hace referencia a todo material orgánico empleado para el mejoramiento de la estructura del suelo y fertilización de cultivos.
2.3.1 Tipos de abonos orgánicos
Los abonos orgánicos generalmente son de dos tipos: sólidos y líquidos. Los sólidos son llamados compost y los líquidos son los caldos trofobíoticos, actualmente en Colombia dado el interés y crecimiento del consumo de productos ecológicos, el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural, expidió la resolución N° 0074 del cuatro de abril de 2002 por medio de la cual establece el reglamento para la producción primaria, procesamiento, empacado, etiquetado, almacenamiento, certificación, importación y comercialización de productos agropecuarios ecológicos. En el articulo 5 del capitulo III de dicha resolución indica que los sistemas de producción agropecuario ecológico utilizan insumos que aumentan la actividad biológica del suelo y balancean el equilibrio biológico natural.
2.3.1.1 Abonos sólidos
¾ COMPOST: Es un tipo de abono orgánico sólido que mejora la
calidad de los suelos ya que incorpora microorganismos y minerales
que se han generado gracias a la fermentación aeróbica de los residuos vegetales y animales incorporados al preparado.
¾ LOMBRICOMPOST: Es un preparado orgánico de actividad
anaeróbica de la flora intestinal de las lombrices sobre residuos vegetales, animales y lodos, para la formación de un abono enriquecido con microorganismos. El proceso tiene una duración entre 70 a 90 días.
¾ COMPOST TIPO BOKASHI: Es un abono producto de una
fermentación aeróbica de residuos vegetales y animales (Vargas, 2003).
2.3.1.2 Abonos orgánicos líquidos
Los caldos trofobióticos son preparados orgánicos producto de la fermentación anaeróbica (parcialmente de tipo alcohólico) de estiércol fresco de bovino y agua natural enriquecidos con minerales. Las fermentaciones en condiciones anaeróbicas incompletas liberan una serie de moléculas parcialmente degradadas que son las que finalmente constituyen los nutrientes en los abonos.
¾ CALDO SÚPER CUATRO: Es un preparado que tiene como base el
estiércol fresco de bovino, agua pura y una fuente de carbohidratos para su fermentación.
¾ FERMENTACION ANAERÓBICA DE BOÑIGA DE
POLIGÁSTRICOS: Es un preparado producto de la fermentación de estiércoles de animales de varios estómagos como los bovinos o caprinos en ausencia de aire. Se puede considerar como un subproducto de biogás.
¾ PURINES E HIDROLATOS: Son preparados orgánicos con base en plantas medicinales y aromáticas (presencia de metabolitos secundarios) y en algunos casos con residuos de animales y melaza.
¾ CALDO TIPO AGROPLUS: Es un caldo de microorganismos
mantenidos en un medio líquido contenido en recipientes de materiales inertes y alimentados con un sustrato natural a partir de proteína animal y vegetal.
¾ CALDO M4 o agroplus sin oxígeno: Es un preparado orgánico con una serie de microorganismos especializados en la transformación de la materia orgánica y el aporte de algunos nutrimentos.
¾ CALDO M3 o agroplus con oxígeno: Este caldo requiere de una cepa generada con microorganismos específicos como las bacterias fotosintetizadoras, proteína vegetal, lactobacilos y melaza (Vargas, 2003).
2.3.2 Materiales para la preparación de abonos orgánicos
Estiércol de animales (vacuno, caballares porcinos, conejos, cuyes, aves, lombrices, entre otros): Los estiércoles a utilizar no deben provenir de animales enfermos o tratados con drogas farmacéuticas y que el lugar donde pasten no hayan sido fumigados con pesticidas. Son fuente principal de nitrógeno, incorporan al suelo fósforo, potasio, calcio, magnesio, zinc, cobre y boro.
Agua: El agua debe ser fresca y en lo posible de nacimientos o de lluvias.
Sulfatos: Son utilizados en la Agricultura orgánica a pesar de que su origen es químico ya que en el proceso de transformación realizado por los
microorganismos (presentes en el estiércol y el suelo), estos se convierten en elementos que la planta asimila con facilidad en pequeñas cantidades, sin dejar residuos tóxicos a los humanos, ni a la naturaleza.
Miel de purga o melaza: Se utiliza como fuente energética de los
microorganismos con el fin de favorecer la multiplicación y la actividad microbiológica.
Cal: Se utiliza cal agrícola, cal viva, que aporta calcio, regula la acidez que se presenta durante el proceso de fermentación de los abonos.
Mantillo de bosque: Aporta nutrientes importantes y microorganismos que ayudan a la transformación de los abonos.
Leche: Ayuda a multiplicar los microorganismos de la sustancia, aportando nutrientes para la planta y para el suelo.
Levadura para hacer pan: Fuente importante de factor de crecimiento de microorganismos para iniciar un proceso de transformación de nutrientes.
Cascarilla de arroz o cisco de café: Ayuda a la aeración de los compostajes, absorción del agua y filtraje de los nutrientes, incrementando la actividad de los macro y microorganismos del suelo.
Lombricompost: Hace un gran aporte de nutrientes para la fertilización de los cultivos. Se recomienda mezclar el lombricompuesto con compostajes en la ultima etapa de fermentación ya que cuando la temperatura sube se pueden morir algunos microorganismos presentes.
Ceniza: Aporta potasio, y sirve para retener la humedad de los compostajes.
Suelo: Estimula la actividad microbiana para el proceso de fermentación y suministra una mayor uniformidad a la mezcla.
Subsuelo: Se extrae (entre 0.5m y 1 m de profundidad), después de sacar la tierra negra. Se aplica con más frecuencia para abonos tipo Bokashi (Rosas, 2003).
2.4 ABONO COMPOSTADO TIPO BOKASHI
El bokashi es un abono orgánico de origen japonés que se produce en un tiempo más corto que el compost. Bokashi” es una palabra japonesa que significa “materia orgánica fermentada” y una traducción de esta palabra al español es abono orgánico fermentado (Kyan et al., 1999; RAC, 2002), aunque en la mayoría de las ocasiones el bokashi se produce en un proceso aeróbico y no vía fermentación.
La preparación del abono compostado tipo bokashi comprende un proceso de integración de elementos benéficos para el suelo, producto de una fermentación aeróbica de residuos vegetales y animales.
Este abono es una receta japonesa basada en volteos frecuentes y temperaturas por debajo de los 45-50°C, hasta que la actividad microbiana reduce al disminuir la humedad del material. Se considera un proceso de compostaje incompleto. Algunos autores lo han considerado un abono orgánico “fermentado” (Restrepo, 1996), sin embargo es un proceso enteramente aerobio.
Tradicionalmente, para la preparación del bokashi, los agricultores japoneses usan compuestos orgánicos como semolina de arroz, torta de soya, harina de pescado y suelo de bosque como inoculante microbiano. Estos suelos
contienen varios microorganismos benéficos que aceleran la preparación de abono orgánico (Sasaki, 1991).
2.4.1 Función de cada componente en el Abono tipo Bokashi
Cascarilla de Arroz: Facilita la aireación, absorción de humedad y filtrado de nutrientes, beneficia el incremento de la actividad macro y microbiológica.
Gallinaza: Fuente de nitrógeno, mejora la fertilidad del suelo en especial de P, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu B.
Pulidura de arroz: Favorece la fermentación de los abonos, aporta nitrógeno, fósforo, calcio, potasio y magnesio.
Melaza: Principal fuente energética para la fermentación y fuente de carbono favoreciendo la actividad microbiológica, es rica en potasio, calcio y magnesio, contiene gran cantidad de boro.
La levadura, tierra virgen o de bosque y bokashi: Estos tres ingredientes constituyen la principal fuente de inoculación microbiológica, para la fabricación de abonos orgánicos.
La cal agrícola: Regula la acidez que se presenta en todo el proceso de fermentación,.
El agua Homogeniza la humedad de todos los ingredientes (Rosas, 2003).
Material verde: Es el material vegetal que se descompone durante el proceso, aportando materia orgánica para el desarrollo de los diferentes microorganismos presentes. En el abono tipo bokashi, para la elaboración del abono modificado se usarán pétalos de rosa ya que según estudios realizados,
estos poseen almidón y compuestos que se acumulan, en este tipo de material como son esteres grasos (terpenil), que representan del 14 al 64% y alcoholes como (etanol-b-fenilo y alcohol bencil) los cuales poseen una posible actividad promotora de desarrollo vegetal así como propiedades antimicrobianas (Dunphy, 2006).
2.4.1.1 Historia del abono Bokashi
La tecnología de “bokashi (abono orgánico fermentado)” fue introducida a Costa Rica desde Japón hace más de 15 años como una tecnología alternativa para producir abono orgánico (Sasaki et al.,1995). Hoy en día, muchos agricultores conocen la palabra “bokashi” y están produciendo y utilizando bokashi en las fincas. El bokashi se prepara tradicionalmente con los desechos de origen animal y/o de origen vegetal mezclado con tierra de bosque como inoculo para estimular el proceso en la elaboración de abono orgánico (Sasaki et al., 1995).
El abono tipo bokashi fue introducido inicialmente en Costa Rica por técnicos japoneses y la mayoría de los productores practican la receta original: 50 Kg de gallinaza, 100 Kg de tierra, 50 Kg saco de semolina de arroz o salvado, 50 Kg de carbón vegetal molido de madera y 1 litro de melaza (Sasaki et al.,, 1995), sin embargo, dada las limitaciones para adquirir algunos de estos materiales, los agricultores han ido sustituyendo con ingredientes locales (Rodríguez y Paniagua, 1994). Por lo tanto, actualmente se llama “bokashi” al sistema de producción y no a la receta original.
En Costa Rica, el uso de abonos orgánicos se inició especialmente entre los productores orgánicos del país, consecuentes con el principio fundamental que establece el mejoramiento de suelos como la base para el desarrollo de este sistema de producción (International Federation of Orgánic Agriculture
Movements IFOAM, 1998). La tecnología japonesa de producción de “Bokashi e implementación y uso de los abonos, ha tenido gran impacto, fomentada por el Ing. Shogo Sazaki del Servicio de Voluntarios Japoneses para la Cooperación con el Extranjero (JOCV).
La producción de abonos orgánicos es de bajo costo, y por estas razones se pueden extender fácilmente por Centroamérica a otros países, sin embargo, es importante la aplicación de las tecnologías apropiadas en cada lugar. El interés de los investigadores en los últimos tiempos se ha enfocado hacia la exploración de varias alternativas y entre ellas el bokashi cuyo manejo en sistemas de producción agroecológica, en Honduras ha bajado los costos de producción hasta en un 80% (Restrepo 2001) y en Cuba que frente a lo convencional ha mejorado apreciablemente la producción de hortalizas (Socorro y Parets 2001). Según Soto y Meléndez (2004) la producción y uso de abonos orgánicos esta en aumento especialmente en Costa rica y Nicaragua, donde los productores orgánicos y convencionales se han convencido de las ventajas de su utilización, tanto en lo relacionado con las propiedades del suelo, como en los rendimientos en la producción de banano y café.
Actualmente en el país la Fundación de Asesorías para el sector Rural (FUNDASES) aplica un proceso para el manejo de los Residuos Sólidos Orgánicos que involucra el uso de microorganismos eficaces en un medio sólido llamado BOKASHI EM, el cual es elaborado en un recipiente adecuado y la utilización de un programa de manejo.
En el municipio de Cucaita (Boyacá) el desarrollo de las actividades agrícolas se concentra en el área del valle donde la pendiente de los terrenos fluctúa entre 0 y 12%. Allí el 26% de los suelos presenta síntomas severos de erosión
y el 42% se encuentra amenazado por este proceso de degradación (EOT, 2002).
Lo anterior ha llevado a pensar en la recuperación y el mantenimiento de la capacidad productiva de los suelos, de forma que sea posible mantener los debidos beneficios sin agotar el recurso. Desde el punto de vista agronómico la solución esta en el contenido de materia orgánica del suelo, para lo cual se necesita identificar fuentes y alternativas de manejo que, sean efectivas para mantener adecuadamente dicho contenido de materia orgánica del suelo, y viabilidad para las posibilidades del agricultor.
2.4.1.2 Características de abonos orgánicos fermentados tipo Bokashi en invernadero
En comparación con el compost, pasa por un proceso de descomposición más acelerado y con cada uno de los volteos frecuentes se consigue el producto final más rápido.
Se utiliza una gran variedad de materiales orgánicos
El proceso de degradación tiene un periodo de 10 a 15 días
Se realiza en climas cálidos.
Se debe dejar en reposo 10 o 15 días más para lograr la estabilización de los microorganismos.
Se realizan volteos frecuentes debido a que es un proceso enteramente aeróbico
Alcanza temperaturas de 45 a 50°C
El producto final es materia orgánica en descomposición
El Bokashi se va a elaborar bajo invernadero debido a que después de su realización no puede estar en contacto con el agua o condiciones muy húmedas
2.4.1.3 Factores que intervienen en la elaboración de Bokashi
Temperatura: Se debe controlar diariamente con un termómetro. No es recomendable que sobrepase los 50ºC; la temperatura final debe ser igual a la del medio ambiente.
La humedad inicial es del 60% aproximadamente pero desciende rápidamente a un 30%.
La pila de bokashi debe tener una altura máxima de 50 cm para evitar el aumento de temperatura, a medida que se van degradando los componentes, la altura va disminuyendo gradualmente hasta 20 cm. El proceso de descomposición de materia orgánica del bokashi se
desarrollo en un periodo de 1 a 2 semanas (Sasaki, 1991).
2.4.1.4 Composición de abonos orgánicos
Los desechos orgánicos, si se exponen al medio ambiente, tomaran como alternativas para degradarse el proceso de descomposición oxidativa o el proceso descomposición fermentativa.
El proceso de descomposición fermentativa es conocido como abono orgánico fermentado “Bokashi”. Se elabora con materia orgánica a fermentar, bajo condiciones de oxidación incompleta con la acción de microorganismos facultativos fermentadores. Entre ellos tenemos los microorganismos productores de ácido láctico, levaduras, tanto nativos provenientes de materiales propios, como a través de una inoculación microbiana. La materia orgánica con microorganismos fermentadores mantiene el proceso a bajas
temperaturas, lo que permite que la energía no sea liberada al exterior durante la elaboración, de esta forma se puede aprovechar la máxima energía del producto. El uso de inoculante microbiano asegura una buena fermentación, evitando que las bacterias productoras de ácido butírico comiencen a actuar sobre la materia orgánica provocando putrefacción y malos olores. (Rodríguez 1994).
El proceso de descomposición oxidativa se denomina compost, en el cual los microorganismos aeróbicos son partícipes durante el proceso de descomposición de la materia orgánica. Por lo tanto, en el proceso de la elaboración se necesitan volteos periódicos para permitir el ingreso del aire al interior de los materiales orgánicos y así promover la descomposición. Durante este proceso, la materia orgánica pierde mucha energía, ya que se produce una gran cantidad de calor y gas CO2 que son residuos de la
oxidación de la materia orgánica, estos salen al ambiente, perdiéndose de esta forma. Al final, se obtiene un producto mineralizado con poca energía acumulada. También, es muy común que se libere nitrógeno como amoniaco, produciendo olores fuertes y desagradables, por lo que se pierde el contenido de nitrógeno ( Rodríguez 1994).
2.4.1.5 Ventajas y desventajas del Bokashi frente a Compost
El objetivo principal del uso de compost es suministrar los minerales en la nutrición inorgánica a los cultivos. La mineralización de la materia orgánica permite la liberación de minerales los cuales son absorbidos fácilmente por las plantas y favorecen la eliminación de los patógenos, que podrían estar fácilmente en la materia orgánica fresca y causar daño al cultivo. Se
recomienda temperaturas relativamente altas, 60 –80 °C para asegurar que reduzcan los microorganismos patógenos (Okumoto et al., 2002).
El objetivo principal de Bokashi es activar y aumentar la cantidad de microorganismos benéficos en el suelo, pero también, se persigue nutrir el cultivo y suplir alimentos (materia orgánica) para los organismos del suelo. El suministro derivado de microorganismos benéficos elimina los organismos patógenos gracias a una combinación de la fermentación alcohólica con una temperatura entre 40°C -50 °C (Okumoto, et al., 2002).
Un compost es el proceso que sigue del proceso de descomposición oxidativa, el cual avanza hasta la mineralización total y asegura un suministro de minerales en estado ionizado, donde la temperatura alta en el proceso, asegura la eliminación de microorganismos que podría competir por los nutrientes. Mientras un Bokashi, el cual se basa en un proceso de descomposición fermentativa, mantiene un mayor contenido energético de materia orgánica, al no alcanzar temperaturas tan elevadas hay menos pérdidas por volatilización. Además, suministra compuestos (vitaminas, enzimas, aminoácidos, ácidos orgánicos, antibióticos, antioxidantes, etc.) útiles para las plantas y al mismo tiempo activa los microorganismos benéficos durante el proceso de fermentación (Okumoto et al., 2002).
El compost es empleado en agricultura y jardinería como fertilizante para el suelo, control de la erosión, recubrimientos y recuperación de suelos. Además de su utilidad directa, el compost implica una solución a la problemática planteada en las explotaciones agrícolas, forestales y ganaderas, cuyos residuos orgánicos deben ser tratados. El compostaje es una tecnología alternativa frente a otras que no representan economía ni aporta soluciones ambientales (Altieri, 2002).
El compost es un producto concentrado el cual es mezclado con el suelo u otros ingredientes antes de su uso. El porcentaje máximo de compost en la mezcla está alrededor del 30% y varía en función de su uso posterior. El compost mejora la estructura del suelo, incrementa la cantidad de materia orgánica y proporciona nutrientes, micronutrientes como el Nitrógeno, Potasio y Fósforo (Altieri M. 2002).
El proceso de compostaje tiene lugar cuando hay una relación (en seco) carbono-nitrógeno de entre 25/1 y 30/1, es decir, que haya entre 25 y 30 veces más carbono que nitrógeno. Por ello muchas veces se mezclan distintos componentes de distintos tasas C/N. Es necesaria la presencia de celulosa (fuente de carbono) que las bacterias transforman en azúcares y energía, así como las proteínas (fuente de nitrógeno) que permiten el desarrollo de los microorganismos.
2.4.2 Situación actual de los abonos orgánicos fermentados en Colombia
En todos los municipios del país, uno de los principales problemas es el manejo de los residuos sólidos, por sus costos monetarios, sus daños al ambiente y a la salud humana. En este sentido, se han realizado importantes esfuerzos para encontrar alternativas y reducir los impactos negativos, que sean rentables y que generen ingresos. Una de estas alternativas es producir abono orgánico a partir de los residuos.
Es necesario aprovechar el interés para introducir y fortalecer las ideas acerca de la viabilidad para la elaboración de abonos orgánicos utilizando los desechos domiciliarios, agroindustriales y agrícolas. Para ello es necesario dar un salto en el manejo tradicional de los residuos sólidos, asumiendo nuevos retos, impulsando distintas técnicas para la elaboración de abono orgánico, para tratar el 60-70% del volumen de los residuos.
En Colombia se han realizado varios estudios empleando bioabonos en residuos de flores de diferentes especies, destacándose en los residuos de rosa un descenso de aproximadamente del 70% del volumen en un periodo de 6 días, observándose la función que realizan diversos microorganismos como bacterias, actinomicetos y hongos durante el proceso de degradación de la materia orgánica (Uscategui y Valvuena 1999).
El gobierno y entidades académicas en apoyo con cooperativas del sector rural han trabajado para implementar sistemas de producción mediante la fertilización con abonos orgánicos para reducir costos en cuanto a la aplicación de abonos inorgánicos, haciendo un mejor uso de los residuos generados en las fincas por los diferentes cultivos (Restrepo, 2001).
2.5 EXTRACTOS DE ORIGEN VEGETAL
Un extracto es un compuesto, el cual mezcla químicos con una fuente natural, que puede ser mineral, vegetal, animal o microbiológico. En este caso, se implementa una fuente de origen vegetal, para lograr este extracto. El hombre lo desarrolla para aplicarlos a diferentes fines y en todo tipo de áreas, ya que constantemente se intenta naturalizar todo compuesto que este en contacto con los animales y los seres humanos para reducir los daños que le causan al cuerpo sustancias químicas.
2.5.1 Tipos de extractos
• EXTRACTO FLUIDO: Son preparaciones extraídas con etanol a concentraciones variables 1:1
• EXTRACTO GRUESO: Es una extracción concentrada por métodos físicos hasta lograr un líquido grueso con un contenido de humedad de 45 al 60% que deja de ser viscoso cuando esta a temperatura
ambiente.
• EXTRACTO SECO: Son preparaciones sólidas las cuales se obtienen por extracción con un solvente orgánico o agua y concentración del extracto fluido hasta que se evapore (Piñeros, 1991).
Para que una extracción sea óptima, se requiere control de factores como: estado de la materia prima, selección del disolvente, tamaño de la partícula, temperatura, tiempo de extracción (Cáceres 1998)
2.5.2 Técnicas empleadas para la elaboración de extractos vegetales
Los métodos de extracción se basan en las diferentes solubilidades de los diversos compuestos encontrados en el material vegetal, así, para sustancias de baja polaridad (lípidos) se utilizan solventes como éter de petróleo y diclorometano; para sustancias de mediana y alta polaridad el acetato de etilo, el etanol y la acetona (Torrenegra 1983)
Se han desarrollado varias técnicas para la obtención de extractos, entre ellas se tiene la extracción asistida con ultrasonido (Vinatoru 2001), la extracción asistida con microondas, extracción con solvente acelerado (Kaufmann y Christen 2002) y extracción con fluidos supercríticos (Brunner 2005; Rozzi y Singh 2002) con el fin de disminuir el tiempo de fracción y la cantidad de solvente, aumentar el rendimiento de extracción y mejorar la calidad del extracto.
La extracción con Soxhlet proporciona varias ventajas como una amplia aplicación industrial, buena reproducibilidad, eficacia y menor manipulación del extracto. Para emplear este tipo de extracción, se debe tener en cuenta la selección del solvente de tal forma que ofrezca las características deseables como alto límite de saturación y selectividad respecto al soluto a extraer, capacidad para producir el material extraído con calidad no alterada por el disolvente, estabilidad química en las condiciones del proceso, baja
viscosidad, baja presión, baja toxicidad entre otras (Dahlstrom et al., 1999).
La extracción con FSC (fluido supercrítico) hace referencia a cualquier sustancia a una temperatura y presión por encima de su punto crítico termodinámico, una de sus propiedades es la de difundirse a través de los sólidos como gas, y de disolver los materiales como un líquido. También pueden cambiar rápidamente la densidad con pequeños cambios en la temperatura o presión. Los fluidos supercríticos tiene la capacidad de extraer ciertos compuestos químicos con el uso de determinados solventes bajo temperatura y presión (Brunner 2005; Rozzi y Singh 2002).
El fluido supercrítico más empleado es el CO2 por no ser tóxico, inflamable,
corrosivo, incoloro ni costoso. Sus condiciones críticas son relativamente fáciles de alcanzar y se consigue con diferentes grados de pureza, se puede trabajar a baja temperatura y por tanto, se pueden separar compuestos termolábiles, ayuda a prevenir la degradación térmica de ciertos componentes químicos del alimento cuando son extraídos ( Brunner 2005; Hurtado 2002; Rosa y Meireles 2005).
2.5.3 Usos de los extractos vegetales.
Las plantas sintetizan una gran variedad de metabolitos secundarios relacionados con los mecanismos de defensa. El proceso para obtener metabolítos secundarios de los extractos es variable; se puede obtener extractos acuosos (Bautista et al., 2002 a) o polvos (Bautista et al., 2003 a) o utilizar otros disolventes para obtener diferentes compuestos, según su polaridad (Abou-Jawdah et al., 2002).
Diversos productos derivados de las plantas han mostrado un efecto antimicrobiano. Entre estos compuestos se destacan los flavonoides, fenoles, terpenos, aceites esenciales, alcaloides, lectinas y polipéptidos (Cowan 1999). En los extractos de las plantas se han evidenciado propiedades antifúngicas, antibacterianas, estimuladores del desarrollo fisiológico de la planta o activando mecanismos de defensa contra plagas y enfermedades (Kagale et al., 2004).
Las plantas poseen una diversidad de compuestos bioactivos como lípidos, grasas, fragancias, pigmentos y sabores que son ampliamente utilizados en la agroindustria alimentaria, farmacéutica y cosmética. Para separar estos compuestos (solutos) se pone en contacto con una fase líquida, estos se difunden desde el sólido (solutos) a la fase líquida permitiendo una separación de los componentes de la estructura natural original (Geankoplis 1999).
Los métodos de extracción requieren altos tiempos de residencia y grandes cantidades de solvente, estos métodos se asocian con el uso de calor y/o agitación e incluyen soxhlet, la hidrodestilación y maceración mezclada con agua, alcohol, o grasa caliente (Luque de Castro y García-Ayuso 1998).
Los extractos de plantas son empleadas para el crecimiento de las raíces, se produce por el fortalecimiento estructural de la planta, incrementando su resistencia a la penetración de los patógenos, los resultados que se obtienen de los extractos son muy variables y esto se relaciona con que muchos de los compuestos son aromáticos, o solubles en agua, o son degradados rápidamente por la luz solar, por lo que no pueden aplicarse con éxito al aire libre ya que desaparecen muy rápidamente. La calidad y concentración de las sustancias activas pueden llegar a variar hasta un 500% con la localización de la planta, edad y madurez del material vegetal con que se prepara el extracto.
La sustancia activa se encuentra a menudo concentrada en una parte específica de la planta, aunque frecuentemente y por razones comerciales se emplee toda la planta.
En las últimas cuatro décadas se han realizado innumerables estudios sobre sustancias con actividad antimicrobiana, provenientes de plantas superiores con la finalidad de encontrar alternativas terapéuticas efectivas contra las infecciones producidas por microorganismos resistentes a los antibióticos (Hammer y col., 1999). En tal sentido, la búsqueda de sustancias con efecto antimicrobiano en fuentes no tradicionales, como las plantas superiores, es importante.
Los productos de origen vegetal han sido en las ultimas dos décadas muy estudiados en su parte química, con énfasis en los metabolítos secundarios los cuales están implicados en el control biológico contra patógenos y plagas, y en algunos casos activando mecanismos de defensa en la planta (Kagale et al., 2004)
2.5.4 Métodos de evaluación antimicrobiana en extractos vegetales
El término antimicrobiano ha sido definido como una sustancia que es activa frente a los microorganismos. Las técnicas que permiten determinar la efectividad de los antimicrobianos nos va ayudar a la selección del compuesto mas adecuado para inhibir el crecimiento bacteriano. Dentro de las pruebas, mas utilizadas se encuentra el enfrentamiento in vitro de la bacteria con distintas concentraciones del agente. Los métodos empleados para la prueba son:
2.5.4.1 Método de dilución en caldo: En este método se colocan
concentraciones decrecientes del agente antimicrobiano, generalmente diluciones al medio (1:2), en tubos con el caldo de cultivo que sostendrá el
desarrollo del microorganismo. El agente antimicrobiano se prepara en soluciones concentradas en un diluyente y luego se diluye en caldo para obtener las concentraciones apropiadas. Un tubo de caldo se mantiene sin inocular como control negativo de crecimiento, y un tubo inoculado pero sin antimicrobiano. Luego de la incubación (24 horas) se observa la turbidez de los tubos que indicaran el desarrollo bacteriano (Jawetz 1995).
2.5.4.2 Método de difusión en agar: En este método se incorpora distintas concentraciones de agentes antimicrobianos en placas con agar, una placa para cada dilución. Los microorganismos en estudio se diluyen hasta obtener una suspensión con una turbidez algo superior a la del estándar 0.5 de Mc Farland y se coloca una alícuota de cada suspensión en una cavidad del dispositivo para inoculación. Este dispositivo tiene prolongaciones metálicas calibradas para recoger una pequeña cantidad de la suspensión bacteriana y depositarla en la superficie del agar. Luego de la inoculación durante 18 a 24 horas los microorganismos se desarrollarán en aquellas placas que no contengan suficiente cantidad de antimicrobiano para inhibirlas (Jawetz 1995).
2.5.4.3 Bioautografia: Es una técnica que involucra un método de
separación Cromatografía plana (cromatografía de papel (CP) y cromatografía de capa delgada (CCD) así como una biológica (difusión en gel) en el cual se pueden evaluar tanto hongos (saprofitos) como bacterias. Esta técnica es la más utilizada para compuestos lipofílicos en CCD, para compuestos polares CP y se debe realizar en cabina microbiológica. (Kline 1975).
2.5.4.4 Concentración mínima inhibitoria: La sensibilidad de una bacteria a un antibiótico viene dada por la concentración mínima inhibitoria (CMI) que se define como la menor concentración de antimicrobiano capaz de inhibir el desarrollo de una cepa bacteriana dada. Así se logra alcanzar en el
organismo la CMI con dosis terapéuticas se podría afirmar que la cepa es sensible al antibiótico. En caso contrario la cepa es resistente. Una cepa es moderadamente sensible cuando la CMI de es antibiótico se alcanza en el organismo con una dosis más elevada que la dosis terapéutica habitual sin llegar a ser tóxica. A veces la CMI se suelen encontrar en los ítems entre sensible y resistente lo que se llama puntos de corte o concentraciones críticas en este caso se clasifica la cepa como intermedia y se aconseja repetir la prueba (Carmona 1997).
La CMI mide la capacidad del agente antimicrobiano para inhibir la multiplicación del microorganismo. El método de dilución en el caldo fue originariamente realizado en tubo de 13x100 con un volumen de caldo con 1 ml de antimicrobiano (macrométodo). La determinación de la CMI mediante el método de dilución en caldo al ir disminuyendo la concentración se observará que no hay desarrollo del microorganismo por la ausencia de turbidez hasta llegar a un tubo a partir del cual se comienza a ver un aumento de turbidez y por tanto desarrollo bacteriano. Se define la CMI con la mínima concentración de antibiótico que inhibe el desarrollo de una bacteria (Carmona 1997).
2.5.4.5 Método de crecimiento radial: La evaluación de la actividad de los extractos, contra hongos puede hacerse por inhibición del crecimiento radial, midiendo el halo de crecimiento del hongo respecto al control negativo (%de crecimiento) restándolo de 100 para hallar el % de inhibición de crecimiento. Por la técnica de inhibición del crecimiento radial se toman como positivas aquellas sustancias que provoquen un porcentaje de inhibición del 20% (Brock 1998).
2.6 COBERTURAS PLÁSTICAS
La solarización del suelo es un proceso hidrotérmico que tiene lugar en el suelo húmedo el cual es cubierto por una película plástica y expuesto a la luz solar. Este proceso conocido como solarización abarca un complejo de cambios físicos, químicos y biológicos en los cultivos agrícolas, siendo una valiosa alternativa frente al uso de ciertos productos químicos. La solarización del suelo es un proceso de cobertura que tuvo sus orígenes en las épocas tempranas de la agricultura cuando esta práctica fue usada para cubrir el suelo y las plantas con materiales orgánicos e inorgánicos para formar una barrera protectora contra las heladas. El suelo así calentado fue usado para aumentar el crecimiento de las plantas y la cobertura también fue utilizada para limitar la evaporación del agua, controlar malezas, mejorar la estructura del suelo y para combatir la erosión ( Lai et al., 1974).
Cuando se comenzaron a usar las coberturas de plástico el polietileno fue considerado ideal para el calentamiento solar en razón de que es básicamente transparente a la radiación solar (280-2 500nm) extendiéndose hasta el extremo infrarrojo, pero menos transparente a la radiación terrestre (5 000- 35 000 nm) reduciendo el escape de calor del suelo. El polietileno es un derivado petroquímico y su costo está directamente relacionado con su espesor. Las películas de polietileno han sido usadas con buenos resultados en la solarización del suelo.
La eficiencia de las coberturas también está influenciada por el tipo, el color, la estructura, la humedad, el contenido de materia orgánica y el espesor del suelo y la transmisión de la luz del material de cobertura (película de plástico), la temperatura del aire, la intensidad de la luz solar, la extensión del calentamiento, la sensibilidad de los patógenos y las plagas al calor, la
historia de cultivos y otros componentes de la ecología del suelo (Hasse, V. 2001).
3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN
3.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
La comercialización de flores en las grandes ciudades es una actividad que genera gran cantidad de material de desecho en las distintas zonas dedicadas a la venta de flores, generando así, contaminación ambiental y un mal aspecto visual de estos lugares. Debido a esta situación, se pueden emplear alternativas que permitan aprovechar tales residuos en actividades de origen agrícola para procesos de biodegradación como compostaje y elaboración de abonos orgánicos, enriqueciendo al suelo con nutrientes que permiten un buen desarrollo de los microorganismos y a su vez estimulan el desarrollo de cultivos de mejor calidad y a un menor costo para los productores.
Dentro de los residuos generados de la comercialización de flores se encuentran los tallos y los pétalos, presentándose en mayor proporción los pétalos porque al realizar el arreglo de las flores para la venta, se lleva un proceso en el cual estas son despetaladas escogiendo las de mayor tamaño y de mejor aspecto. Las que no cumplen con las características anteriormente mencionadas, son desechadas en la plaza.
Estos residuos presentan compuestos tales como monoterpenos, esteres grasos de cadenas entre 16 a 20 carbonos y alcoholes de los cuales se encuentran etanol-b-fenilo, alcohol bencil, genariol, nerol y citronerol, que según investigaciones se acumulan en los pétalos. Posiblemente en procesos de compostaje, estos compuestos pueden tener actividades benéficas en cuanto a
