Diferentes letras minúsculas indican diferencias significativas entre CRA al mismo tiempo, mientras que diferentes letras mayúsculas indican diferencias significativas a lo largo del tiempo dentro de la misma CRA. Diferentes letras minúsculas indican diferencias significativas entre CRA al mismo tiempo, mientras que diferentes letras mayúsculas indican diferencias significativas a lo largo del tiempo dentro de la misma CRA.
Macro y micro fauna del suelo
Ciclos biogeoquímico
Ciclo del carbono
7 En el ecosistema terrestre, las principales reservas de carbono son la biomasa aérea, la capa de hojarasca, el suelo y las raíces de las plantas (Osman, 2013). El carbono almacenado en la atmósfera (CO2) es absorbido por las plantas y convertido por la clorofila en carbohidratos y proteínas.
Ciclo del nitrógeno
Transformación de nitrógeno orgánico e inorgánico mediante procesos de nitrificación y desnitrificación en el suelo (comunicación personal). En el segundo paso del proceso de nitrificación, el nitrito es oxidado a nitrato por bacterias como Nitrobacter según la ecuación 2 (Osman, 2013).
El agua en el suelo
El contenido de humedad del suelo varía (además de la influencia del clima) con el tipo, la profundidad y la cantidad de materia orgánica del suelo. Muchos poros interconectados de una amplia gama de dimensiones, especialmente en la superficie del suelo, maximizarán la infiltración y reducirán la escorrentía, aumentando el agua disponible en el suelo (Roth, 1985).
Gases con efecto invernadero
La adición de diversas enmiendas orgánicas puede contribuir a la lixiviación de NO3 en los acuíferos y a las emisiones de gases de efecto invernadero. Como ejemplos de emisiones de gases de efecto invernadero en actividades agrícolas, se sabe que los fertilizantes químicos tienen altas emisiones de N2O, seguidos de la quema de biomasa (CH4 y N2O), los arrozales inundados (CH4) y la adición de fertilizantes (Cuadro 1).
Aplicación de efluentes o aguas residuales al suelo
15 El origen de las aguas residuales industriales es muy variable y también lo es el contenido de nutrientes o compuestos. Pero aquellas con alto contenido de materia orgánica se consideran regadas en el suelo como fertilizante, independientemente del efecto que pueda tener sobre el mismo, tal es el caso de las aguas residuales de la industria tequilera.
Vinazas de la industria del tequila
Características de las vinazas tequileras
En la mayoría de las empresas tequileras, el bagazo se convierte en abono que se utiliza en las plantaciones de agave, mientras que una cantidad mínima de vinaza se utiliza para regar las pilas de abono. Además, una gran cantidad de vinaza no recibe el tratamiento suficiente o completo para cumplir con las normas vigentes (NOM-001-SEMARNAT-1996 y NOM-002-SEMARNAT-1997) antes de ser vertida a los cuerpos de agua (ríos, arroyos, lagos). . , presas) y aguas residuales municipales o en terrenos agrícolas (Iñiguez et al., 2005). Especialmente las pequeñas y medianas empresas que no tienen recursos económicos para tratar sus efluentes, y secretamente tiran sus vinazas o las aplican a terrenos agrícolas.
Una alta concentración orgánica compromete el oxígeno disuelto del agua limpia cuando se vierten aguas residuales a cuerpos de agua, como sería el caso de los alambiques de tequila (López-López et al., 2010; Tchobanoglous et al., 1991). Además del aumento de la concentración de iones como potasio, calcio y magnesio en el suelo y el aumento temporal de la capacidad de intercambio catiónico (Cabrera, 2007).
La aplicación de vinazas al suelo y sus efectos
17 En este sentido, lo más estudiado ha sido sobre vinos alcohólicos o procedentes de la industria remolachera. 19 Por el contrario, los estudios realizados por Laime et al. 2011) sobre la disposición de vides de caña de azúcar en el suelo, han reportado efectos beneficiosos sobre los cultivos y las propiedades físico-químicas del suelo, como aumento de la retención de humedad, porosidad, contenido de agua, potasio (K+), conductividad eléctrica (CE) y actividad biológica. En general, existe poca información sobre la mineralización de nitrógeno de la vinaza de caña de azúcar o la disponibilidad de nitrógeno para las plantas.
Además, se ha reportado un aumento en el contenido de cationes monovalentes (Na+, K+) y ácidos fúlvicos al agregar de 5 a 10 toneladas de vinaza ha-1 al suelo, lo que indica una mineralización de la materia orgánica (Tejada et al., 2007). . Estos estudios son sólo algunos estudios con vinazas, principalmente de la industria del alcohol de caña o de remolacha. Sin embargo, con la vinaza de tequila, los efectos de la vinaza de tequila en procesos como la mineralización de nutrientes, es decir.
Hipótesis
Objetivos
Selección del sitio, muestreo de suelos y caracterización
Mineralización de carbono (C) y nitrógeno (N) en el proceso de nitrificación
La evaluación de la tasa de generación de gases de efecto invernadero (CO2, N2O y CH4) por la aplicación de vinazas de tequila al suelo se realizó en microcosmos cerrados con botellas serológicas y tapas metálicas, ajustando la CRA a 40.80 y 100.% con vinaza. o agua, dependiendo del tratamiento (Tabla 2). Los gases CO2 y N2O se midieron en el espacio de cabeza del microcosmos el día 7 transfiriendo la muestra a un cromatógrafo de gases con detector de captura de electrones (ECD) de Agilent (4890D, Agilent Technologies). Se utilizó una columna J&W Scientific GS-Q con una longitud de 30 m y un diámetro interno de 520 m, utilizando N2 como gas portador a un caudal de 5 ml min-1.
Las temperaturas del puerto de inyección, del detector y de la columna en el horno fueron 100ºC. Esto sólo se hizo para cuantificar la emisión de gases de efecto invernadero por efecto de la ruta de desnitrificación.
Identificación de bacterias y arqueas en suelos regados con vinazas y agua 34
Amplificación PCR, construcción de la librería de ARNr16S
Análisis fisicoquímicos
- pH
- Humedad
- Cenizas
- Conductividad eléctrica
- Carbono Orgánico Total
- Textura
- Capacidad de Intercambio Catiónico
- Nitrógeno inorgánico
- Metales
- Capacidad de Retención de Agua
- Fosforo disponible
- Fosforo Total
- Carbono Orgánico Total en la vinaza
- Demanda química de Oxigeno
- Demanda Biológica de Oxigeno
- Producción de CO 2
- Análisis estadístico
En el caso de la vinaza, el pH se midió directamente de la muestra (NOM-021-RECNAT, 2000). Para las vinazas, el valor de CE provino directamente de la muestra (NOM-021-RECNAT, 2000). Se tomaron 6 ml del extracto de muestra y se añadió un reactivo HI 93728-0® (sulfanilanilamida, ácido fosfórico, N-(1-naftil)etilendiamina dihidroclorada).
Amonio (NH4+ . ): Para determinar el amonio se tomó de la muestra 10 mL de extracto y/o vinaza, a lo que se le agregaron los reactivos HI 93715A-0 (alcohol polivinílico) y HI 93715B-0 (reactivo de Nessler). , los reactivos provocan una coloración amarilla de la muestra que absorbe luz a 420 nm en un espectrofotómetro HANNA ® (HI 83200, RUMANIA). El amonio de la muestra digerida se determinó mediante titulación con álcali (ácido bórico H3BO3), las muestras para análisis de nitrógeno total se enviaron a la Unidad de Servicios Analíticos y Metrológicos (USAM) del CIATEJ para su determinación (NOM-021-RECNAT, 2000).
Caracterización del suelo y las vinazas tequileras
Caracterización del suelo
Caracterización de vinazas
Mineralización de Carbono
Diferentes letras minúsculas denotan diferencias significativas entre CRA al mismo tiempo, mientras que diferentes letras mayúsculas denotan diferencias significativas entre momentos en la misma CRA.
Mineralización de Nitrógeno
La mineralización del nitrógeno se completa cuando el nitrógeno orgánico se mineraliza a nitratos (NO3-), de modo que la mineralización del N viene dada principalmente por las concentraciones de nitrato. El tratamiento SV-A-40 fue 5 veces mayor en mineralización de nitrógeno que el tratamiento SV-V-40 (Figura 9). Diferentes letras minúsculas indican diferencias significativas entre CRA al mismo tiempo, mientras que diferentes letras mayúsculas indican diferencias significativas entre puntos temporales en la misma CRA.
59 En los tratamientos SV-A con CRA 80 y 100%, la mineralización de N fue 4 y 2 veces mayor, respectivamente, que con el riego con vinaza (Figura 9). La mineralización mostrada en estos CRA de 80 y 100% puede ser posible porque el proceso de nitrificación también ocurre en ambientes anaeróbicos, debido a los micrositios presentes en el suelo que pueden contener O2.
Producción de Gases de efecto invernadero (GEI)
Emisiones de dióxido de carbono (CO 2 )
Como ya se mencionó, las emisiones de CO2 fueron menores en los tratamientos sin acetileno en comparación con los tratamientos con acetileno (Figura 10). Esta diferencia puede explicarse por el hecho de que el acetileno puede oxidarse en condiciones aeróbicas y anaeróbicas, produciendo CO2 a partir de su descomposición (Kanner y Bartha, 1979). En este trabajo, los análisis de la DGGE indicaron que el suelo de vinaza contenía bacterias del género Bacillus sp. (Tabla 5), que puede utilizar acetileno como fuente de carbono y energía para su crecimiento, produciendo CO2 (Rosner et al., 1997). . Estas bacterias son capaces de degradar compuestos aromáticos, hidrocarburos aromáticos policíclicos, naftaleno, fenantreno, tolueno y azúcares como hexosas y pentosas y fenoles, produciendo CO2 (Andreoni et al., 2004; Baraniecki et al., 2002; Bellido et al. , 2015). ; Maddela et al., 2015).
Gonçalves de Oliveira et al. 2013) reportaron que el riego con vinaza de caña de azúcar en un terreno agrícola triplicó las emisiones de CO2 en condiciones de inundación (200 m3 ha-1). En este trabajo, la adición de vinaza de tequila tanto en el suelo de control como en el suelo de vinaza incrementó las emisiones de CO2, las cuales fueron de 2 a 20 veces mayores en CRA de 80 y 100%.
Emisiones de óxido nitroso (N 2 O)
Además, en condiciones anaeróbicas, algunos microorganismos pueden reducir los nitratos y producir N2O, como es el caso de algunas arqueas como Euryarchaeote sp. En estos suelos, las emisiones de N2O fueron mayores en el tratamiento 40% CRA para ambos tipos de riego. Además, el exceso de nitrógeno en el suelo podría promover las emisiones de N2O, como lo demuestran Dendooven et al.
Estas emisiones son superiores a las reportadas por Goncalves de Oliveira et al. 2013), que utilizó una dosis de vino de caña entre 7 y 15 veces mayor que la utilizada en este trabajo con vinaza de tequila. Diferentes letras minúsculas indican diferencias significativas entre CRA al mismo tiempo, mientras que diferentes letras mayúsculas indican diferencias significativas entre tiempos dentro de la misma CRA.
Emisiones de metano (CH 4 )
Esto puede apoyar la hipótesis de que la aplicación de ácido tartárico al suelo no aumenta significativamente las emisiones de CH4, según lo informado por Soares et al. Estos autores informaron que las emisiones de CH4 no fueron significativas cuando los suelos fueron regados con vino de caña de azúcar, pero sí fueron significativas cuando los suelos estaban en condiciones anaeróbicas debido al riego excesivo. Las bajas emisiones de CH4 son posibles gracias al uso de metano por parte de organismos metanotróficos para producir CO2.
Sin embargo, esto puede depender del tipo de microorganismo presente en el suelo, el tipo de sustrato agregado, el uso del suelo y las condiciones de humedad de cada suelo, lo que puede determinar las emisiones de CH4 al regar con vinaza. Análisis de varianza utilizando PROC GLM (SAS, 1989) para probar diferencias significativas entre tratamientos (suelo, CRA, tiempo, tipo de riego) y sus interacciones con la prueba de Tukey (HSD) (Tipo I) sobre la mineralización de CO2 y nitrógeno (N min) y emisiones de GEI.
Estimación de emisiones de GEI
Los cálculos presentados en este trabajo indicaron un aumento significativo en las emisiones de gases de efecto invernadero debido a la adición de vinaza (Tabla 7). Finalmente, con los resultados obtenidos en este trabajo, podemos rechazar la hipótesis de que la adición de materia orgánica a través de vinazas de tequila favorecería la mineralización de N en el suelo durante el proceso de nitrificación. Comparar la mineralización de C y N generada por el riego de vinazas de tequila con los fertilizantes industriales más utilizados.
Evaluar los cambios en las poblaciones bacterianas resultantes de la frecuente adición de vino de tequila a suelos agrícolas. Análisis de los posibles beneficios y riesgos del uso de sedimentos crudos y tratados biológicamente en el suelo.