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ELABORACIN DE UN BIOFERTILIZANTE RICO EN NITRGENO, FSFORO Y POTASIO A PARTIR DE DESECHOS ORGNICOS PARA EL CULTIVO DE PLTANO MACHO (musa paradisiaca L.)

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Escobar Santiago Lizet Porragas Celaya Carlos Alberto Torres Garca Eliseo

PRESENTAN:

Ingeniera Bioqumica

ASESOR:QFB. Vctor Manuel Montalvo Valds

CO-ASESORES:M.C. Rosalba Fernndez Velasco M.A. Luis Eduardo Argello Ahuja

San Juan Bautista Tuxtepec Oaxaca, Junio de 2012

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INTRODUCCIN

La basura es un problema que afecta a toda la poblacin mexicana tanto a adultos mayores como a los nios ya que la mayor parte de la basura es desechada de manera tan casual que no nos damos cuenta que podemos reutilizarla para un sin fin de actividades y para la elaboracin de nuevos productos como el que nosotros hemos determinado producir. En Mxico se desechan un total de 1,970,000 toneladas de basura orgnica de las cuales solo del 8 al 10 % se aprovecha para elaborar algn tipo de productos y el resto se desperdicia sin drsele un uso o pensar en alguno para ello. En el caso de la ciudad de Otatitln no es la excepcin ya que anualmente se producen alrededor de 30,000 toneladas de basura de los cuales 5 toneladas son de origen orgnico, siendo todo este porcentaje desperdiciado y sin darle un solo uso ya que la mayora de la poblacin desconoce de que manera darle un uso adecuado a la basura de origen orgnico. El 40% de la basura que producimos en la casa se compone de materia orgnica, que al poco tiempo de ser desechada se descompone provocando mal olor y atrayendo fauna nociva como moscas, cucarachas, ratones etc. El desecho orgnico se puede definir como todo aquello que alguna vez tuvo vida. Estos materiales se pueden aprovechar para la elaboracin de la composta y as evitar los problemas arriba mencionados adems de que nos ayudan a tener un jardn bello y saludable, y no solo para aplicarla en jardines sino tambin llevar nuestro proyecto a la aplicacin en grandes reas de suelo y poder evaluar as en un modo consecutivo las mejoras que nuestro fertilizante orgnico aporta secuencialmente al suelo y tener de esta manera una secuencia de datos para la evaluacin de las mejoras con respecto al tiempo de anlisis. Una alternativa para mejorar los rendimientos en diversos tipos de cultivo, es la utilizacin de inoculantes con Rhizobios para incrementar la fijacin biolgica de nitrgeno. Las bacterias pertenecientes al gnero Rhizobium son capaces de fijar N en simbiosis con leguminosas, debido a una compleja interaccin entre la planta, los rizobios y el ambiente. Para su utilizacin se debe contar con cepas que presenten competencia saproftica con otros microorganismos del suelo, competencia con otras cepas de Rhizobium por puntos de infeccin sobre las races y alta eficiencia en fijacin de N.4

Una cepa es efectiva (habilidad para fijar N) cuando sta presenta infectividad (habilidad para infectar las races de las plantas), persiste y crece en el suelo, tolera las condiciones locales, compite por sitios de infeccin con otros organismos de la rizsfera y, manifiesta estabilidad gentica. El presente proyecto tiene como fin principal elaborar un Bio-Fertilizante a partir de desechos orgnicos obtenidos de mercados, carniceras, granjas Cunculas y algunos hogares, posteriormente suministrando bacterias del ciclo del Nitrgeno, en este caso a nuestro Bio-Fertilizante le adicionaremos la bacteria Rhizobium Etli obtenida de la raz de frijol para proporcionarle cantidades suficiente de nitrgeno que al entrar en contacto con la raz de la planta se fijaran a ella proporcionando este nitrgeno a la planta, lo cual le traer mltiples beneficios en cuanto a rendimiento de cultivos y follaje de la planta a aquellas hortalizas donde se aplique el producto antes mencionado. Recordemos que el suelo es el espacio donde crecen y se desarrollan las plantas. Es de vital importancia conservar los suelos en ptima condicin fsica, evitar su deterioro y erosin y conservar su fertilidad. El suelo no es materia muerta, sino un cuerpo en constante transformacin. Estas transformaciones son fsicas, qumicas y biolgicas. Ocurren especialmente en la capa superficial, hasta una profundidad de aproximadamente 25 cm. Estas transformaciones provocan un cambio gradual y constante en las propiedades del suelo, afectando sus principales constituyentes, como son materias solidas, agua y aire.

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JUSTIFICACIN

La basura es un problema que afecta la poblacin mexicana tanto a adultos como a nios ya que la mayor parte de la basura es desechada de manera tan casual que no nos damos cuenta que podemos reutilizarla para un sinfn de Actividades y para la elaboracin de nuevos productos como el que nosotros hemos determinado producir. El presente proyecto se realizar con el fin con el fin de aprovechar y darle un uso a la basura de Origen Orgnico que se desecha en Verduleras de la regin, transformndola descomposicin en y/o una Composta Orgnica obteniendo mediante un una reaccin con de

fermentacin,

producto

ciertas

Caractersticas Nutricionales que sirva como fertilizante para cultivos de Pltano Macho, dndole un valor agregado como lo son las Cepas de Microorganismos fijadores de Nitrgeno que fijarn este Necesario nutriente a la composta enriquecida dndole un alto Valor Nutricional para los cultivos antes mencionados. Debemos tener en cuenta que una composta bien realizada no degrada al suelo, sino que lo nutre y regresan aquellos nutrientes perdidos por la aplicacin de

Qumicos en el suelo y adems no daa al medio ambiente por tener componentes de origen Natural.

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RESUMEN La atmsfera esta constituida en un 79% por nitrgeno, el nitrgeno es una parte esencial de los aminocidos, es un elemento bsico de la vida, pero solo algunas bacteria son capaces de utilizarlo en forma atmosfrica y son estas las encargadas de fijarlo para poder ser utilizado por los otros organismos vivos como el hombre. La fijacin del nitrgeno es un proceso biolgico, tambin puede ser industrial, mediante el cual el nitrgeno atmosfrico se transforma en nitrgeno orgnico que es esencial para el crecimiento de las plantas y con ello la permanencia de la vida sobre la Tierra. Entre los microorganismos del suelo que realizan la fijacin del nitrgeno atmosfrico, los ms comunes y efectivos son los del genero Rhizobium, que colonizan y forman ndulos en las races de las leguminosas como el trbol, el frijol y en otras ms. Las bacterias obtienen alimento de la planta y sta a cambio, recibe compuestos nitrogenados. El proceso de fijacin del nitrgeno atmosfrico que las bacterias realizan consiste en combinar el nitrgeno gaseoso con el hidrgeno para formar amonaco; con base en esta teora se formular un biofertilizante que aparte de contener cantidades controladas de Nitrgeno, fsforo y Potasio tendr dentro de el colonias de bacterias fijadoras de Nitrgeno que al entrar en contacto con las races de la planta a cultivar (en este caso pltano macho), se fijaran a su raz y atraparan el Nitrgeno de la atmosfera fijndolo a la planta, proporcionndole mltiples ventajas en cuanto a crecimiento, coloracin y rendimiento del fruto. Las bacterias fijadoras de nitrgeno son componentes muy importantes del suelo. Para desarrollar la fertilidad del suelo, debe aumentar el contenido de nitrgeno. En las condiciones medioambientales adecuadas, las bacterias fijadoras de nitrgeno producen enzimas que toman el nitrgeno en su forma gaseosa de la atmsfera, y, con los azcares que obtienen de la planta, fijan el nitrgeno dentro de la biomasa bacteriana. Si las bacterias satisfacen sus necesidades de nitrgeno, entonces, el nitrgeno pasa a la planta, y pueden observarse niveles elevados de protena en la planta. Este nitrgeno elevado no se libera al suelo hasta que muere parte de la planta, o se exuda al suelo en la rizsfera. Se dan dos grandes divisiones de bacterias fijadoras de nitrgeno: las bacterias fijadoras de nitrgeno simbiticas y las bacterias fijadoras de nitrgeno asociativas. Las bacterias fijadoras de nitrgeno simbiticas, tales como el Rhizobium, se dan en las legumbres. Estas bacterias forman ndulos en las races de las plantas. Y estos ndulos son fciles de contar. Las bacterias fijadoras de nitrgeno asociativas ocupan los espacios entre las clulas de las races de la planta, y no alteran la arquitectura de la raz en absoluto. En el presente trabajo se determinarn las cantidades de materia orgnica idnea para la elaboracin del biofertilizante, adems de determinar las condiciones aptas para el crecimiento y propagacin del microorganismo dentro del fertilizante, adems se determinar la factibilidad de implantar una empresa con el presente proyecto en cuanto a un estudio de mercado analizando el proceso a seguir para la elaboracin del Biofertilizante.7

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PUTREFACCIN, DESCOMPOSICIN Y FERMENTACIN

Los procesos que se reconocen como putrefaccin, descomposicin y fermentacin, representan mecanismos por medio de los cuales los microorganismos desdoblan grandes molculas orgnicas en sustancias simples que reutilizan otras formas de vida tanto vegtale como animales. Sin las enzimas microbianas, los restos de los vegetales y animales muertos y sus desechos que se acumularan en la superficie de la tierra. Imagine el lector que pasara si las plantas o animales nunca entraran en descomposicin despus de su muerte por grandes o pequeos que fueran. Los seres vivos no solo se enfrentaran con el problema gigantesco de desechar todo este material utilizable y toda la vida finalizara. Por fortuna para el gnero humano, las miles de poblaciones de microorganismos presentes en el mundo impiden que esto suceda. Los microorganismos realizan la portentosa tarea de convertir el material inorgnico en material orgnico mediante su complejo sistema enzimtico, de tal manera que se pueda utilizar de nuevo para el crecimiento vegetal. De esta forma, las bacterias convierten los aminocidos de bistec que come el ser humano, en agua, bixido de carbono, nitratos e inclusive sustancia inorgnicos. En cambio, estos elementos nutren las hojas de pasto, esto a su vez nutre a un becerro y finalmente, esta listo otro bistec. Sera errneo considerar estos procesos como mecanismos separados y diferentes, ya que todo esto se presenta en forma simultnea. Sin embargo, hablando en forma estricta, se pueden definir de la siguiente manera. La putrefaccin es la descomposicin anaerobia de las protenas por medio de enzimas bacterianas. Algunos microorganismos secretan enzimas proteolticas que hidrolizan las grandes molculas de protena en varios componentes, o para ser precisos, en aminocidos. La clula bacteriana toma los aminocidos y los metaboliza para obtener una fuente de carbono, una fuente de nitrgeno y una fuente de energa para la bacteria. No todos los aminocidos se desdoblan en forma completa; algunos solo se pueden desaminar (eliminar el grupo amino) o descarboxilar (eliminar el grupo carboxilo) para dar origen a una amina bsica. Mucha de estas aminas bsicas tienen un olor ftido, de all proviene el uso de la palabra putrefacto que significa mal sabor un ejemplo excelente de esto es el olor de la carne en descomposicin. El resultado final del proceso de putrefaccin en el desdoblamiento de las grandes molculas de protena (como las que se encuentran en los animales) y su conversin a compuestos solubles mas pequeos que se pueden reutilizar por otras formas de vida. Si, la putrefaccin es una de las actividades tiles de ciertos microorganismos y su importancia radica en permitir la formacin de algunos de los elementos que se pueden usar una y otra vez. La descomposicin es un trmino en desuso que se puede aplicar a cualquier desdoblamiento aerbico de materiales complejos. Como la putrefaccin, empieza con la excrecin de enzimas extracelulares que hidrolizan las molculas complejas grandes en compuestos tiles ms pequeos. Los leos putrefactos son otro ejemplo de descomposicin. As como tambin las hojas y hierbas para convertirse en abonos; esta materia se usa despus como fuente de nutrientes para las plantas.9

La fermentacin se define como el desdoblamiento anaerobio de los carbohidratos, lo que origina la formacin de productos de fermentacin estables. Los ejemplos de los productos de fermentacin tiles que se producen por los microorganismos incluyen al alcohol etlico, el acido lctico, el cido actico, el glicerol, el butilenglicol, la acetona, el butanol y el acido butrico. Adems se usan muchos hongos para la produccin comercial de cidos orgnicos como el acido ctrico, l cido fumrico, el acido mlico y el acido succnico.

COMPOSTAUna composta es la mezcla de materiales orgnicos, de tal manera que fomenten su degradacin y descomposicin. El producto final se usa para fertilizar y enriquecer la tierra de los cultivos. La composta es un "abono natural", producto de la biodegradacin de la materia orgnica, a travs de un proceso muy sencillo. Un abono o compost est elaborado basndose en un pleno conocimiento de calidad de los materiales a utilizar y las necesidades nutricionales del suelo. Es una mezcla de estircoles animales, residuos de cosecha, follajes verdes, tierra, agua, ceniza o cal. Resultado final es un abono orgnico balanceado que puede sustituir fertilizantes qumicos y corregir diferencias nutricionales de los suelos. El compost, composta o compuesto (a veces tambin se le llama abono orgnico) es el producto que se obtiene del compostaje, y constituye un "grado medio" de descomposicin de la materia orgnica, que ya es en s un buen abono. Se denomina humus al "grado superior" de descomposicin de la materia orgnica. El humus supera al compost en cuanto abono, siendo ambos orgnicos. Dentro de un suelo sano, la materia orgnica y el humus son esencialmente importantes, si queremos conservar nuestras tierras para asegurar nuestra sobrevivencia. Aadir composta y reciclando as nutrientes y minerales son las mejores llaves para combatir enfermedades de los cultivos. Composta y materia orgnica Brindan una mejor calidad a los suelos arenosos y ligeros y mejora el drenaje en los suelos arcillosos. Cientficamente se ha demostrado que hortalizas que se abonan con composta producen mejores cosechas de excelente calidad con una buena resistencia a las plagas. La composta es un abono orgnico que se forma por la degradacin microbiana de materiales acomodados y sometidos a un proceso de descomposicin; los microorganismos que llevan a cabo la descomposicin o mineralizacin de los materiales ocurren de manera natural en el ambiente; el mtodo para producir este tipo de abono es econmico y fcil de implementar. La composta se forma de desechos orgnicos La materia orgnica se descompone por va aerbica o por va anaerbica. Llamamos "compostaje", al ciclo aerbico (con alta presencia de oxgeno) de descomposicin de la materia orgnica. Llamamos "metanizacin" al ciclo anaerbico (con nula o muy poca presencia de oxgeno) de descomposicin de la materia orgnica. El compost es obtenido de manera natural por descomposicin aerbica (con oxgeno) de residuos orgnicos como restos vegetales, animales, excrementos y10

purines (parte lquida altamente contaminante que resuma de todo tipo de estircoles animales), por medio de la reproduccin masiva de bacterias aerobias termfilas que estn presentes en forma natural en cualquier lugar (posteriormente, la fermentacin la continan otras especies de bacterias, hongos y actinomicetos). Normalmente, se trata de evitar (en lo posible) la putrefaccin de los residuos orgnicos (por exceso de agua, que impide la aireacin-oxigenacin y crea condiciones biolgicas anaerbicas malolientes), aunque ciertos procesos industriales de compostaje usan la putrefaccin por bacterias anaerobias.

Fig. 1 Compost producido en un jardn de manera casera La composta es el material orgnico que se obtiene como producto de la accin microbiana controlada sobre residuos orgnicos tales como hojas, rastajos, zacates, cascaras, basuras orgnicas caseras, subproductos maderables (aserrn y virutas), ramas, estircoles y residuos industriales de origen orgnico; con estos residuos, en forma separada o bien mezclados, se forman pilas o montones, que por accin de los microorganismos dan origen a un material (materia orgnica) de gran utilidad para los suelos agrcolas ya que mejora la estructura y la fertilidad de estos. La composta contiene nitrgeno, fsforo y potasio, que son los tres micronutrientes que refuerzan a las plantas dndole vigor y un sano crecimiento adems de aportarle los nutrimentos esenciales para un sano y productivo desarrollo. El compost se usa en agricultura y jardinera como enmienda para el suelo, aunque tambin se usa en paisajismo, control de la erosin, recubrimientos y recuperacin de suelos. Importancia de la composta Mejora la sanidad y el crecimiento de las plantas. Mejora las propiedades fsicas, qumicas y biolgicas del suelo Es fuente importante de nutrimentos para las plantas Aumenta la capacidad de retencin de humedad del suelo y la capacidad de intercambio de cationes en el mismo Es una fuente de alimento para los microorganismos Amortigua los cambios de pH en el suelo Disminuyen los cambios bruscos de temperatura Las plantas pueden absorber ms nitrgeno como consecuencia de la relacin C/N en el suelo.11

Logra descomposicin parcial o casi completa de algunos residuos agrotxicos.

Agentes de la descomposicin La construccin de pilas generacin de un entorno entorno no slo mantiene a que se alimentan de ellos. compost. o silos para el compostaje tiene como objetivo la apropiado para el ecosistema de descomposicin. El los agentes de la descomposicin, sino tambin a otros Los residuos de todos ellos pasan a formar parte del

Los agentes ms efectivos de la descomposicin son las bacterias y otros microorganismos. Tambin desempean un importante papel los hongos, protozoos y actinobacterias (o actinomycetes, aquellas que se observan en forma de blancos filamentos en la materia en descomposicin). Ya a nivel macroscpico se encuentran las lombrices de tierra, hormigas, caracoles, babosas, milpis, cochinillas, etc. que consumen y degradan la materia orgnica, los cuales dentro del proceso quedaran en segundo termino ya que los organismos que nos interesan son los de nivel microscpico. Ingredientes del compost

Fig. 2 Ingredientes del compost de forma casera Cualquier material biodegradable podra transformarse en compostaje una vez transcurrido el tiempo suficiente. No todos los materiales son apropiados para el proceso de compostaje tradicional a pequea escala. El principal problema es que si no se alcanza una temperatura suficientemente alta los patgenos no mueren y pueden proliferar plagas. Por ello, el estircol, las basuras y restos animales deben ser tratados en plantas especficas de alto rendimiento y sistemas termoflicos. Estas plantas utilizan sistemas complejos que permiten hacer del compostaje un medio eficiente, competitivo en coste y ambientalmente correcto para reciclar estircoles, subproductos y grasas alimentarias, lodos de depuracin, etc. El compostaje ms rpido tiene lugar cuando hay una Relacin Carbono/Nitrgeno (en seco) de entre 25/1 y 30/1, es decir, que haya entre 25 y 30 veces ms carbono que nitrgeno. Por ello, muchas veces se mezclan distintos componentes de distintas proporciones C/N. Los recortes de csped tienen una proporcin 19/1 y las12

hojas secas de 55/1. Mezclando ambos a partes iguales se obtiene una materia prima ptima. Tambin es necesaria la presencia de celulosa (fuente de carbono) que las bacterias transforman en azcares y energa, as como las protenas (fuente de nitrgeno) que permiten el desarrollo de las bacterias. Los restos de comida grasienta, carnes, lcteos y huevos no deben usarse para compostar porque tienden a atraer insectos y otros animales indeseados. La cscara de huevo, sin embargo, es una buena fuente de nutrientes inorgnicos (sobre todo carbonato clcico) para el suelo a pesar de que si no est previamente cocida tarda ms de un ao en descomponerse, Los ingredientes principales para elaborar una composta de excelente calidad son materia orgnica, tierra, agua y aire. En las reas rurales deben contener estircol. Una composta como ya se indico, requiere del suministro de desechos orgnicos, que por su origen se clasifican como: Domsticos: Esta categora considera materiales residuales de la preparacin de comidas (partes de frutas, verduras, y cascaras de huevo, entre otros) y desechos de origen animal (carne, piel, sangre, huesos entre otros). De jardn: Incluyen los restos de cultivo de las huertas, flores muertas, tallos, pastos y hojarascas. Subproductos Agrcolas: Los ms utilizados son los residuos de cosecha de prcticamente todo cultivo (por ejemplo arroz, trigo, cebada, maz, caa de azcar, frijol, girasol, etc.) as como cascarillas y salvado obtenidos de la trilla o molienda. Desechos del ganado: Los estircoles, orina y deyecciones de todo tipo de animales, son excelentes para el compostaje ya que contienen un alto porcentaje de nutrimentos. Forestales: Los restos de rboles, hojas y ramas cadas son fuente importante de material para la elaboracin de compostas, estos desechos contienen grandes cantidades de celulosa y lignina que se descomponen parcialmente en la pila de compostaje y continan mineralizndose en el suelo despus de aplicados. Estos materiales presentan una relacin de carbono nitrgeno (C/N) variables; una relacin (C/N) alta significa que el proceso de descomposicin es lento y se requiere de nitrgeno adicional para acelerar el proceso de descomposicin, como se reporta para los residuos de cosecha y para algunos subproductos forestales y agroindustriales. En contraste, una relacin C/N baja indica que el material tiene alto contenido de nitrgeno y en el proceso de descomposicin se pierde nitrgeno en forma de amoniaco sobre todo cuando la temperatura se eleva y el pH es bajo. Por lo anterior es conveniente mezclar materiales con altas y bajas relaciones C/N para que el nitrgeno, liberado por los materiales de baja relacin de carbono 13

nitrgeno, pueda ser utilizada por los materiales de altas relaciones de C//N, y as los materiales se complementen desde el punto de vista de una descomposicin mas rpida.

Tabla 1 Relacin C/N de los principales materiales utilizados para la composta (Martn, 1992; FAO, 1991; F.I.E.ch, 1995)

Es importante sealar que los microorganismos asimilan 30 partes en peso de carbono por una parte de nitrgeno para formar protenas y generar Energa; por lo tanto se recomienda que los materiales para compostas tengan una relacin C/N de 30/1, con rango de variacin de 26 a 35. Proceso del composteo Cuando no se cuenta con una mezcla adecuada de desechos orgnicos, el proceso de composteo es lento y el producto final es un material de baja calidad. Para evitar esto, se pueden adicionar otros materiales que mejoran la composicin qumica y la estructura de las pilas. Estos materiales son:

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Activadores: Son substancias que estimulan la descomposicin; contienen gran cantidad de protenas y aminocidos, como son los estircoles y los desechos orgnicos en general; en este grupo figuran el sulfato de amonio, la urea y otros fertilizantes nitrogenados comerciales Inoculantes: Estos son cultivos especiales de bacterias o medios donde se encuentran los organismos encargados de la descomposicin de la materia orgnica; entre estos se pueden sealar a las bacterias del gnero Azotobacter, a la composta madura, la fosforita molida, el fosfato de calcio y la tierra, entre otros. Enriquecedores: Son fertilizantes comerciales incorporados al proceso; la cantidad de nutrientes contenidos en la composta se mejora obtenindose un mejor producto para las plantas. Composicin material La materia orgnica de la composta debe estar constituida por una buena relacin de slidos, agua y gases que permitan el constante intercambio de substancias. Temperatura: La actividad microbiana produce un incremento en la temperatura atribuido a las oxidaciones biolgicas exotrmicas; esta fase se llama termoflicas y es donde ocurre la descomposicin ms rpida de la materia orgnica. La temperatura ptima de la descomposicin termoflica es de 50 a 60 considerando la produccin de CO2; en algunas ocasiones la temperatura por la actividad microbiana puede alcanzar hasta 76 C, situacin no deseable, debido a que a temperaturas de 64 C la prdida de nitrgeno en forma de amoniaco es muy alta. Durante los primeros das la temperatura se eleva a 60 o 70, posteriormente se estabiliza a 40 o 50 C; si la temperatura no aumenta, indica que hay un defecto en la aereacin, baja la relacin C/N o un bajo nivel de humedad. Temperaturas elevadas, mayores de 65 C, prolongadas, pueden ocasionar la muerte de bacterias benficas, lo que frena la fermentacin y provoca prdidas de nitrgeno. Cuando existen deficiencias en el proceso de aireacin y mezclas no equilibradas; generalmente hay una baja temperatura. Humedad: La actividad biolgica disminuye cuando el contenido de humedad es menor del 12%; si existe un exceso de humedad, hay descenso en la temperatura y produccin de olores desagradables; cuando la circulacin de oxigeno es limitada y los contenidos de humedad son del origen del 60%. La actividad microbiana disminuye; la humedad ptima se encuentra en el rango de 50 a 70% Una deficiencia de humedad en las pilas provoca una sensible disminucin de la actividad microbiana, lo que produce que la fermentacin se detenga y descienda la temperatura; un exceso de humedad, dificulta la circulacin de oxgeno y provoca fermentaciones anaerobias. El mayor nivel de humedad se requiere durante la fase inicial del proceso de descomposicin.15

Aireacin: En el proceso de composteo, el oxgeno se requiere para el metabolismo aerbico, ligado a la oxidacin de molculas orgnicas presentes en el material por descomponer. Por ello, generalmente se requiere incrementar la aereacin por medio de volteos peridicos de las pilas; con estas acciones, adems de suministrarse oxigeno, se disipa el calor producido dentro de la pila. Para determinar algunos intervalos en das, ptimos para realizar los volteos se consideran factores como la temperatura y la humedad; as han surgido algunas recomendaciones como la de realizar el primer volteo a los 22 das y posteriormente cada 7 o cada 15 das; sin embargo, en la prctica esta actividad se realiza cuando la temperatura es cercana a los 70 C o cuando la humedad es mayor al 70% Oxgeno: El consumo de oxgeno es directamente proporcional a la actividad microbiana; por ello existe una relacin directamente proporcional entre el oxgeno consumido y la temperatura. La mayor cantidad de oxgeno se requiere durante la fase inicial de la descomposicin, debido al crecimiento de la poblacin microbiana, el incremento en la temperatura y la gran actividad Bioqumica; durante la fase de estabilizacin, la demanda de oxgeno decrece. Tcnicas de compostaje Esencialmente hay dos mtodos para el compostaje aerbico:

Activo o caliente: se controla la temperatura para permitir el desarrollo de las bacterias ms activas, matar la mayora de patgenos y grmenes, y as producir compost til de forma rpida. Pasivo o fro: sin control de temperatura, los procesos son los naturales a temperatura ambiente.

La mayora de plantas industriales y comerciales de compostaje utilizan procesos activos, porque garantizan productos de mejor calidad en un plazo menor. El mayor grado de control y, por tanto, la mayor calidad, suele conseguirse compostando en un recipiente cerrado con un control y ajuste continuo de temperatura, flujo de aire y humedad, entre otros parmetros. El compostaje casero es ms variado, fluctuando entre tcnicas extremadamente pasivas hasta tcnicas activas propias de una industria.

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Microorganismos, temperatura y humedad

Fig. 3 El cambio de temperatura de la noche al da produce vapor sobre un montn de compost Una pila de composta efectiva debe tener una humedad entre el 40 y el 60%. Ese grado de humedad es suficiente para que exista vida en la pila de compost y las bacterias puedan realizar su funcin. Las bacterias y otros microorganismos se clasifican en grupos en funcin de cul es su temperatura ideal y cunto calor generan en su metabolismo. Las bacterias mesoflicas requieren temperaturas moderadas, entre 20 y 40 C. Conforme descomponen la materia orgnica generan calor. Lgicamente, es la zona interna de la pila la que ms se calienta. Las pilas de compost deben tener, al menos, 1 metro de ancho por 1 metro de alto y la longitud que sea posible. As se consigue que el propio material asle el calor generado. Hay sistemas que permiten pilas mucho ms anchas y ms altas. As se puede hacer composta de una tonelada de residuos en un metro cuadrado. La aireacin pasiva se ejecuta por medio de un piso falso. La temperatura ideal est alrededor de los 60 C. As la mayora de patgenos y semillas indeseadas mueren a la par que se genera un ambiente ideal para las bacterias termoflicas, que son los agentes ms rpidos de la descomposicin. De hecho, el centro de la pila debera estar caliente (tanto como para llegar a quemar al tocarlo con la mano). Si esto no sucede, puede estar pasando alguna de las siguientes cosas:

Hay demasiada humedad en la pila por lo que se reduce la cantidad de oxgeno disponible para las bacterias. La pila est muy seca y las bacterias no disponen de la humedad necesaria para vivir y reproducirse. No hay suficientes protenas (material rico en nitrgeno).

La solucin suele pasar por la adicin de material o el volteo de la pila para que se airee sin perder de vista el propsito de reacondicionar los medios necesarios para obtener las condiciones idneas de crecimiento de microorganismos deseados en nuestro compost.17

Dependiendo del ritmo de produccin de compost deseado la pila puede ser volteada ms veces para llevar a la zona interna el material de las capas externas y viceversa, a la vez que se airea la mezcla. La adicin de agua puede hacerse en ese mismo momento, contribuyendo a mantener un nivel correcto de humedad. Un indicador de que ha llegado el momento del volteo es el descenso de la temperatura debido a que las bacterias del centro de la pila (las ms activas) han consumido toda su fuente de alimentacin. Llega un momento en que la temperatura deja de subir incluso inmediatamente despus de que la pila haya sido removida. Eso indica que ya no es necesario voltearla ms. Finalmente todo el material ser homogneo, de un color oscuro y sin ningn parecido con el producto inicial. Entonces est listo para ser usado. Hay quien prefiere alargar la maduracin durante incluso un ao ms, ya que, aunque no est demostrado, puede que los beneficios del compost as producido sean ms duraderos. La composta contiene nitrgeno, fsforo y potasio, que son los tres micronutrientes que refuerzan a las plantas. Contienen tambin muchos minerales como el zinc, cobre, magnesio y selenio, los cuales son indispensables (en pequeas cantidades), para la fertilidad de la tierra e inclusive para la salud del hombre. Pero lo ms importante es que contiene humus (materia orgnica). La tierra rica en humus es sumamente suave y fcil de labrar. La tierra con alto contenido de humus se mantiene hmeda por ms tiempo y necesita menos agua de riego la cual es escasa en nuestra ciudad. Por otra parte tambin: Se obtiene uno de los mejores fertilizantes orgnicos Nutre y mejora el suelo. Sirve para el mantenimiento y mejoramiento de tus plantas. Evita la contaminacin (olores y atraccin de fauna nociva) al no depositar materia orgnica en la basura. Al mejorar las plantas, mejoramos el ambiente y por lo tanto contribuimos a mejorar nuestra calidad de vida. Otros componentes A veces se aaden otros ingredientes con el fin de enriquecer la mezcla final, controlar las condiciones del proceso o de activar los microorganismos responsables del mismo. Espolvorear cal en pequeas cantidades puede controlar la aparicin de un excesivo grado de acidez que reduzca la velocidad de fermentacin. Las algas proporcionan importantes micronutrientes. Algunas rocas pulverizadas proporcionan minerales, al contrario que la arcilla. La fraccin de estircol puede provenir de heces humanas. No obstante, el riesgo de que no se alcancen temperaturas suficientemente altas para eliminar los18

patgenos hace que no suelan utilizarse en cultivos alimentarios. Tampoco se recomienda en el compostaje la utilizacin en general de heces de animales carnvoros pues contienen patgenos difcilmente eliminables. Aun as pueden ser tiles para el abonado de rboles, jardines, etc. Diferentes mtodos para elaborar composta Mtodo de montn. Mtodo de hoyo. Mtodo de recipiente Mtodo de montn Para este mtodo se necesita tener un espacio suficiente para realizar el manejo y la constante supervisin del producto para evitar algn tipo de inconveniente con nuestra composta. * Primeramente agregamos una capa de pasto o grava de unos de unos 15 cm para propiciar la ventilacin en el fondo del montn y permitir la aereacin de la composta proporcionando el suficiente oxigeno para la subsistencia de nuestros microorganismos. * Depositamos los desechos orgnicos o biodegradables como hojas, restos de alimentos, etc. en capas de 20 cm de espesor y los cubrimos con una capa de tierra de 1 a 2 cm, Inmediatamente rociar agua hasta humedecer lo suficiente para propiciar el proceso de descomposicin y que nuestra composta alcance una alta temperatura para eliminar los patgenos presentes en la materia prima y que daaran a nuestros organismos propiciadores de la descomposicin, proporcionando un medio controlado en varios mbitos. * Posteriormente agregamos una capa de estircol de 5 centmetros para propiciar la aportacin de nitrgeno y micronutrientes esenciales para nuestra composta. * Repetimos el proceso de forma secuencial hasta que el montn alcance 1m de altura por lo menos. Realizamos perforaciones, por los lados y encima del montn una vez terminado ste. Esto es para facilitar la entrada de aire hasta el centro y as facilitar la supervivencia de microorganismos esenciales para el proceso de compostaje. Contine humedeciendo y aireando y en uno o dos meses ya tendrs tu composta dependiendo de humedad y los materiales que utilices. Mtodo de hoyo Para hacer un hoyo para composta no se requiere de mucho espacio. Solo se debe seguir el siguiente mtodo.19

1.- Hacer un hoyo de 1 metro2 por un metro de profundidad. Poner una capa de 20 cm de paja o grava en el fondo del hoyo para facilitar el drenaje de los lquidos. Despus tapar con aproximadamente 3 cm de tierra. 2.- Depositar la materia orgnica en el hoyo formando una capa de 20 cm de espesor, y despus cubrirla con una de tierra de 3 cm y agregar el agua. Recuerde mantenerla hmeda. 3.- Repetir el proceso cada vez que deposites materia orgnica en el hoyo, no olvides hacer unos orificios con la barra en la composta peridicamente. Recuerde este es un proceso que requiere aire y humedad. Una vez que el hoyo est lleno, debers apartar los primeros 20 CMS. De composta que todava no est en condiciones de aplicarse, para as vaciarlos en el fondo para volver a empezar con el proceso. La dems composta ya lista para aplicarla en tu jardn venderla. Mtodo de recipiente: Si no se cuenta con el espacio en donde hacer el montn o el hoyo, una alternativa es hacer composta dentro de un tambo de 200 lts., el mtodo es el siguiente: 1.- Se hacen orificios en el fondo del tambo, para facilitar su drenaje. 2.- Se deposita una capa de 10 cm De espesor de tierra en el fondo y a continuacin se agrega la materia orgnica una relacin de 20 cm de espesor por 1cm de tierra. 3.- Repetimos el proceso hasta llenar el recipiente, recordando aplicar agua cada vez que se efecte el proceso para humedecerla, procurar hacerle orificios a la composta para facilitar la aireacin y mantener el recipiente con su respectiva tapadera para propiciar el proceso de fermentacin y descomposicin Una vez que el recipiente est lleno, deber apartar los primeros 20 cm de composta que todava no esta en condiciones de aplicarse, y as vaciarlos en el fondo para volver a empezar con el proceso. La dems composta ya estar lista para su aplicacin. Qu es fermentacin? El proceso de fermentacin es producido por accin de las enzimas cambios qumicos en las sustancias orgnicas. Generalmente, la fermentacin produce la descomposicin de sustancias orgnicas complejas en otras simples, gracias a una accin catalizada. Dnde puedes aplicar la composta? En jardines, jardineras, fosa de rboles, hortalizas, macetas, etc.20

Cules son algunos de los beneficios de elaborar composta?

La composta contiene nitrgeno, fsforo y potasio, que son los tres micronutrientes que refuerzan a las plantas. Contienen tambin muchos minerales como el zinc, cobre, magnesio y selenio, los cuales son indispensables (en pequeas cantidades), para la fertilidad de la tierra e inclusive para la salud del hombre. Lo ms importante es que contiene humus (materia orgnica). La tierra rica en humus es sumamente suave y fcil de labrar. La tierra con alto contenido de humus se mantiene un nivel de hmeda por ms tiempo y necesita menos agua de riego lo cual hace a nuestra composta ms atractiva y ms llamativa para quien la utiliza.

Por otra parte tambin: Se obtiene uno de los mejores fertilizantes orgnicos Nutre y mejora el suelo. Sirve para el mantenimiento y mejoramiento de tus plantas. Evita la contaminacin (olores y atraccin de fauna nociva) al no depositar materia orgnica en la basura. Al mejorar las plantas, mejoramos el ambiente y por lo tanto contribuimos a mejorar nuestra calidad de vida. Cuidados que requiere la composta

Hay que evitar que la composta se seque, u ocurran excesos de humedad (no debe escurrir agua), pero hay que mantenerla siempre en condiciones de humedad adecuada. Si la composta esta muy seca adems de retrasarse la descomposicin pueden ocurrir invasiones de hormigas, caros y otros tipos de animales; por el contrario, si la composta esta muy hmeda, ciertos hongos pueden proliferar y aumentar la produccin de malos olores. Se debe cuidar que la temperatura no rebase los 50-60C.; si esto ocurre conviene voltear o regar la composta. Una manera prctica de medir la temperatura de la pila consiste en introducir un machete durante 5 minutos en el centro de la misma, sacarlo y palparlo por la parte central (para un mejor control de temperatura se recomienda el uso de termmetros que alcancen los 100 C y medir la temperatura del centro de la pila), Temperaturas mayores a 60C no se pueden soportar con la mano desnuda; se proceder segn el caso y la variacin de temperatura.21

Al voltear la composta se favorece la penetracin de aire lo cual disminuye la produccin de malos olores. Se recomienda realizar el volteo a las dos semanas de haber establecido la composta; Los volteos posteriores se harn con frecuencia semanal con el fin de que la descomposicin sea uniforme

Recomendaciones Importantes

Si al tercer da de haber preparado la composta no se detecta un aumento de temperatura, se debe voltear y agregarle mas agua, material verde o estircol ya que eso nos indica que los niveles de nitrgeno estn en deficiencia y por lo tanto hay que suministrarlos mediante la adicin de agua o materia vegetal (que en sui estructura de igual manera contiene agua). Es importante que en el sitio de composteo se tenga aproximadamente la misma cantidad de material verde que de material seco para alcanzar el equilibrio entre C y N. Es muy recomendable adicionar tierra a la composta, ya que la tierra contiene microorganismos que contribuyen al proceso de la fermentacin, de no ser as el proceso no se llevara a cabo y por lo tanto no obtendramos el producto deseado que es nuestro fertilizante. Si la composta no se utiliza en el momento en que est lista, se debe almacenar en costales o en un sitio donde los rayos del sol no le den de manera directa, de igual manera colocar los costales en un lugar seco para evitar que nuestra composta se humedezca.

La composta esta lista entre los 3 y 4 meses, aunque puede durar ms o menos tiempo dependiendo de su tamao y de los materiales que se utilicen; se conoce que esta lista para usarse cuando no se pueden distinguir los materiales originales y adems es de coloracin obscura, consistencia suave y un olor agradable. Composicin de las compostas Los contenidos de diferentes nutrimentos en una composta terminada varan considerablemente segn los materiales utilizados y el procedimiento de elaboracin. Como ejemplo en el siguiente cuadro se presentan las cantidades de N P K que aportan al suelo una tonelada de compostas de diferentes materias primas en su elaboracin y por lo tanto diferentes concentraciones de nutrientes.

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Tabla 2. Nutrientes Contenidos en diferentes compostas elaboradas con distintos tipos de materia orgnica Con base a los contenidos de nutrimentos de las compostas, de la fertilidad del suelo y las necesidades del cultivo, se recomienda aplicar de 3 a 4 toneladas de composta por hectrea; por ejemplo, si se aplican al suelo 4 toneladas de la composta 1 se estara agregando 96.8 Kg de nitrgeno, 40.8 Kg de fsforo y 35.2 Kg de potasio, mismos que se pudieron descontar desde las cantidades totales por aplicar. QUE ES EL COMPOSTAJE? Es una tcnica que imita a la naturaleza para trasformar -de forma ms aceleradatodo tipo de restos orgnicos, en lo que se denomina compost o mantillo, que tras su aplicacin en la superficie de nuestra tierra se ira asociando al humus, que es la esencia del buen vivir de un suelo saludable, frtil y equilibrado en la naturaleza. Esta tcnica se basa en un proceso biolgico (lleno de vida), que se realiza en condiciones de fermentacin aerobia (con aire), con suficiente humedad y que asegura una transformacin higinica de los restos orgnicos en un alimento homogneo y altamente asimilable por nuestros suelos. En este proceso biolgico intervienen la poblacin microbiana como son las Bacterias, Actomicetos, y Hongos que son los responsables del 95% de la actividad del compostaje y tambin las algas, protozoos y cianofceas. Adems en la fase final de este proceso intervienen tambin microorganismos como colmbolos, caros, lombrices y otros de otras muchas especies.

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Fig. 4 (Imagen tomada del manual para horticultores ecolgicos, COMO HACER UN BUEN COMPOST, de Mariano Bueno.) El compostaje se ha efectuado desde tiempos remotos y se conoce con diferentes nombres. Hay muchas formas de desarrollarlo. An podemos recordar la "basura", ongarria, el ciemo, el cuchu, de las cuadras de nuestro entorno. En la actualidad existen grandes plantas industriales de compostaje que se nutren de los residuos de ciudades o zonas altamente pobladas donde se comienza a organizar la recogida selectiva de basuras. En estas grandes plantas de compostaje industrial se utilizan tanto los residuos orgnicos de alimentos, agrcolas, ganaderos, forestales y lodos extrados de las depuradoras de aguas residuales. Pero tambin se est extendiendo en zonas rurales el compostaje domstico y el colectivo. En nuestras zonas rurales, a pesar del retroceso de la ganadera, de la agricultura y de la selvicultura, se est produciendo una gran expansin de zonas urbanizadas de viviendas unifamiliares con jardines y huertos. En ellas se generan importantes cantidades de variados restos vegetales que junto a los restos orgnicos de alimentos o de cra de animales son un gran recurso que podramos aprovechar tanto en cada vivienda como colectivamente con las tcnicas de compostaje. Las ventajas del compostaje Ahorraremos en abonos. Haciendo compost con nuestros restos no necesitaremos comprar abonos ni sustratos, ya que los tendremos en casa gratis y de gran calidad.24

Ahorraremos en recogida de basuras. Se estima que entre el 40 y el 50% de una bolsa de basura domstica est formada por desechos orgnicos. Es un gasto absurdo pagar porque se recojan, trasladen y amontonen para que se pudran o ardan estos restos y los de las podas y siegas del csped -muchas veces a decenas de kilmetros- pudindolos transformar en un rico abono en nuestra propia casa o entorno inmediato con el consiguiente ahorro. Contribuiremos a reducir la contaminacin. Cuanto ms cerca aprovechemos los restos orgnicos ms se reducir el consumo de combustibles para el transporte, habr menos acumulacin de desechos en vertederos y contribuiremos a una notable reduccin de sustancias txicas y gases nocivos en los mismos, puesto que en los vertederos los restos orgnicos se pudren (sistema anaerobio), envueltos con todo tipo de materiales inorgnicos. Por supuesto que tambin evitaremos la contaminacin producida al quemarlos. Mejoraremos la salud de la tierra y de las plantas. El compost obtenido de nuestros desechos orgnicos se pude emplear para mejorar y fortalecer el suelo del csped, de los arbustos, de los rboles y del huerto, con una calidad de asimilacin incomparablemente superior a la de sustancias qumicas o sustratos de origen desconocido que compramos, ya que el compost vigoriza la tierra y favorece la actividad de la vida microbiana, evita la erosin y el lixiviado de los nutrientes y en general potencia y favorece toda la actividad biolgica de los suelos, que es la mejor garanta para prevenir plagas y enfermedades en los vegetales. Que restos orgnicos podemos compostar? Todo lo que empleemos influir de una u otra forma a lo largo de todos los procesos que se irn produciendo. Por eso hemos de adoptar la precaucin de no incluir nunca en el compostaje elementos txicos o nocivos. El siguiente listado facilitar la seleccin. Materiales orgnicos compostables sin problemas:

Plantas del huerto o jardn Hierbas adventicias o mal llamadas "malas hierbas", (mejor antes de que hagan semillas) Estircol y camas de corral Ramas trituradas o troceadas procedentes de podas (hasta unos 3 centmetros de grosor) Matas y matorrales Plantas medicinales Hojas cadas de rboles y arbustos (evitando las de nogal y laurel real) Heno y hierba segada Csped (en capas muy finas y previamente desecado) Mondas y restos de frutas y hortalizas Restos orgnicos de comida en general Alimentos estropeados o caducados Cscaras de huevo (mejor trituradas)25

Posos de caf (se pueden incluir los filtros de papel) Restos de infusiones (las que va en sobre si l) Servilletas y pauelos de papel (no impresos ni coloreados); mejor reciclarlos Cortes de pelo (no teido) Lana en bruto o de viejos colchones (en pequeas capas y mezclado) Restos de vino, vinagre, cerveza o licores Aceites y grasas comestibles (muy esparcidos y en pequea cantidad) Cscaras de frutos secos

Materiales compostables con reservas o limitaciones:

Pieles de naranja, ctricos o pia (pocos y troceados) Restos de carnes, pescados, mariscos, sus estructuras seas y caparazones Patatas estropeadas, podridas o germinadas Cenizas (espolvoreadas y pre humedecidas) Virutas de serrn (en capas finas) Papel y cartn (sin impresin de tintas en colores); mejor reciclarlos Trapos y tejidos de fibra natural (sin mezclar ni tintes acrlicos) Ramas y hojas de tuya y ciprs (muy pocas, troceadas y pre humedecidas)

Como elaborar el compost Hay diferentes tcnicas para compostar. Cada cual debe elegirla segn el tipo de restos orgnicos de los que dispone, de la cantidad y de la relacin entre esta y el tiempo que tarda en producirse. El procedimiento a seguir es el que nos ensean los diferentes ecosistemas naturales. Para ello recordemos siempre como funciona la vida del suelo viendo el siguiente perfil:

Fig. 5 Proceso de formacin de los suelos.1 Roca Madre; 2 Influencia sobre la roca de los cambios de temperatura, viento; 3 Accin del agua y de sus sales minerales; 4 Accin de los seres vivos; 5 Accin conjunta de todas las materias orgnicas e inorgnicas.26

Como se puede apreciar en esta imagen un suelo frtil y el ms lleno de vida (5) es el ejemplo a seguir en las tcnicas de compostaje. Los elementos orgnicos que han acabado su ciclo de vida caen en la superficie del suelo. Entre la capa ms superficial y la ms profunda de este perfil y cercano a la ms superficial podemos encontrar el humus que es el almacn de las sustancias nutritivas para las plantas en el subsuelo. El humus es el resultado final y permanentemente cambiante del compostaje de todos los materiales orgnicos y vegetales que se van depositando en la superficie de nuestros suelos. En palabras de Mariano Bueno "El humus es la clave de la fertilidad, es el estado intermedio entre vida orgnica y minerales inertes". En todas las tcnicas de compostaje hay una serie de elementos invariables a tener en cuenta, que son: la relacin C/N, el pH, la humedad, el aire y la temperatura. La relacin entre carbono y nitrgeno C/N. En el compost conviene incluir y mezclar restos orgnicos y vegetales muy diversos y diferentes. Para su activacin y para conseguir una composicin equilibrada hemos de atender la relacin de dos elementos que contienen todos ellos: el carbono (C) y el nitrgeno (N) y la relacin se expresar en C/N. Hay quienes plantean que la relacin ms apropiada para un compost equilibrado se establece en torno a un 25/1 35/1 y hay quienes la elevan a 45/1 y 60/1. La relacin C/N original vara con respecto a la final en funcin de diferentes factores. A continuacin se plantea una lista de estas relaciones de diferentes restos orgnicos y vegetales. Niveles altos de Nitrgeno

Orines: 1/1 Estircol de aves y deyecciones frescas de animales: 5-15/1 Purn de ortigas y ortigas frescas: 3-15/1 Csped recin cortado: 10-20/1 Plantas leguminosas recin cortadas: 10-20/1 Abonos verdes antes de la floracin y maduracin de semillas: 10-20/1 Restos vegetales frescos:10-20/1 Posos de caf:20/1 Restos de cocina: 15-25/1

Equilibrados en C y N

Consuelda, ortigas: 15-30/1 Estircol de oveja o caballo con cama de paja: 20-30/1 Hierbas al final del ciclo vegetativo: 20-30/1 Hojas de rboles frutales y arbustos: 20-35/1 Estircol de caballo con cama de paja: 20-40/1 Ramas de poda primaveral, trituradas finas o medianas: 25-40/1 Residuos de cultivo de champin: 30-40/127

Niveles altos de Carbono

Serrn: 500-1000/1 Papel y cartn: 150-300/1 Caas de maz secas: 100-150/1 Paja de trigo: 100-130/1 Sarmientos: 85/1 Turbas: 40-100/1 Agujas de pino: frescas 30/1, secas 150/1 Ramas de poda otoal y las muy gruesas: 30-80/1 Paja de avena, centeno y cebada: 50-60/1 Hojas de haya, roble y frondosas: 50-60/1

Es importante que el compost contenga una considerable cantidad de materiales con alto contenido en celulosa y lignina (paja, ramas, hojas), pues aunque su descomposicin es ms lenta tambin son mejores precursores del humus. El pH (acidez y alcalinidad). La expresin numrica del pH del agua pura es de 7 en una escala de 0 a 14; por encima de esta cifra se consideran soluciones alcalinas o bsicas y por debajo soluciones cidas. Elementos cidos en el compostaje son las hojas de arbustos de tierras cidas, las agujas de pino, las cortezas de ctricos; ante estos restos las bacterias y lombrices apenas actan y son los hongos los que ms intervienen. En un compostaje variado y bien mezclado, con una relacin C/N equilibrada, no hay porqu preocuparse del pH. La humedad. El grado de humedad aconsejable de los materiales que comienzan el proceso del compost est entre el 30 y el 80%. Hay que tener en cuanta que cada material que forma parte del compost tiene un grado de humedad inicial diferente y que segn se vaya descomponiendo tambin se ir homogeneizando. Los niveles de humedad ptimos para un compost en su fase de maduracin se suele situar entre el 40 y el 60%. El exceso de humedad produce compactacin de los materiales, falta de aireacin y por lo tanto putrefaccin y lixiviados (lquidos). Est situacin impide la accin de los microorganismos aerobios. La falta de humedad ralentiza el proceso de descomposicin y tambin puede producir compactacin. La aireacin. La garanta de un buen compost est en que se produzca en condiciones aerobias, en presencia de aire, es decir oxgeno. Una aireacin excesiva desecar los restos y una insuficiente producir putrefaccin y elementos txicos, lixiviados y malos olores. La cantidad de oxgeno tambin vara en funcin de los materiales a compostar y del momento de la descomposicin. En el momento inicial sera conveniente28

mantener espacios aireados en relacin al volumen de entre el 50 y el 60%. Con la descomposicin esta relacin ir disminuyendo hasta relaciones menores del 10% de aire en el volumen total de lo que se composta. La temperatura. Con los niveles de humedad y aireacin sealados y si el volumen de restos es suficientemente grande comenzar una elevacin de temperaturas al cabo de algunos das. Esta variacin de temperaturas tambin depender de la temperatura ambiente y de la forma del compostaje. Las temperaturas del compostaje pueden elevarse hasta los 70 aunque no es recomendable pues superando los 65 comienzan a morir gran cantidad de bacterias y microorganismos beneficiosos para el proceso. En cada rango de temperatura intervienen diferentes poblaciones microbianas y son muy pocas las que intervienen en casi todos ellos.

Las tcnicas de compostaje las podramos dividir en tres grupos principales:

En superficie en montn silos-compostadores.

Compost en superficie. Consiste en esparcir sobre el terreno (nunca enterrar, ni envolver), una delgada capa de material orgnico (de menos de 10 cm.), dejndolo descomponerse y penetrar poco a poco en el suelo. Segn se va dando el proceso natural de incorporacin al suelo se esparcen nuevos restos en un proceso29

continuo. Cuanto ms desmenuzado est ms rpida ser la absorcin pero tambin ms rpidamente se perdern algunos nutrientes. En zonas como las nuestra y en pocas no muy calurosas se puede depositar sin ningn tipo de proteccin. En situaciones de menor humedad ambiental y precipitaciones o altas temperaturas es mejor cubrirlos con una delgada capa de paja picada, hierba, conferas, etc. Este compostaje se emplea fundamentalmente en los huertos y sirve de acolchado de la tierra que a su vez impide la evaporacin de humedad y el nacimiento de hierbas no deseadas e incluso protege de heladas en pocas fras. Los organismos vivos del suelo son los que irn dando buena cuenta de los restos esparcidos y se encargarn de incorporarlos en los diferentes niveles del suelo. El compostaje en superficie tiene sus limitaciones de uso en huertos, pues algunos cultivos como las judas y las zanahorias no admiten bien este tipo de fermentacin. Aun as esta dificultad se puede superar con una adecuada distribucin de las plantas y de este tipo de compostaje en el huerto. Otra forma de compostaje en superficie consiste en sembrar leguminosas y otras especies (algunas crucferas como las mostazas), para luego segarlas o triturarlas dejndolas sobre la superficie. Compost en montn. Cuando hay una cantidad abundante y variada de residuos vegetales y orgnicos (sobre 1m3 o superiores), se puede llevar a cabo este tipo de compostaje que a su vez tiene una gran cantidad de variantes y de las que os proponemos algunas. Compostaje de podas vegetales Despus de acumular restos vegetales de todo tipo, se trituran estos y se mantienen sumergidos en agua en alguna alberca o bidn, durante 24 o 48 horas segn grosor- Despus se agrupan en montn de 2x2x1,5 m. y se mantiene durante 21 das. Posteriormente se deshace este montn y se vuelve a rehacer en forma piramidal de 2,2m de base por 1,6m de altura y la longitud que nos imponga la cantidad de residuos, y se cubre con 2 3 cm. de tierra o arena y a su vez protegido por ramas o pinocha, durante al menos 90 das. Compostaje residuos vegetales y estircol Se trituran los residuos y se remojan durante 3 das. Se recolectan hierbas aromticas en toda la variedad posible y se remojan a su vez durante 24 horas. Despus se hace un montn de capas alternas de 15 cm de residuos vegetales, otra de estircol de oveja o caballo y una tercera de las hierbas aromticas. Se suceden esta serie de capas hasta alcanzar una altura de unos dos metros y se deja durante 21 das. Despus se deshace y se vuelve a rehacer en forma piramidal de 2,2 m de base por 1,6 m de altura y se deja 90 das.30

Compostaje de conferas Se trituran las ramas y junto a las hojas se ponen a remojo durante siete das. Se sacan y se amontonan durante 21 das. Se deshace el montn y se vuelve a rehacer con forma trapezoidal de 2,2 m de base por 1,6 m de alto y 1,1 m de anchura menor, se cubre con una capa fina de tierra y otra superior de ramas y se mantiene durante 90 das. Resulta muy aconsejable regar peridicamente con purn de ortigas para activar la lenta descomposicin. Compostaje de hojas Se hace un montn con series de capas que comienzan con de 25 cm. de hojas, otra de dos dedos de ramas trituradas, se le monta otra de residuos de cocina o cortes de csped y despus otra de hojas. Siempre la ltima capa ser de hojas. Se cubre el montn con tierra para evitar que se vuelen las hojas y al cabo de un mes lo mezclaremos y airearemos. Compost en cajoneras o silos. Muy indicado para cantidades domsticas de residuos orgnicos de alimentos, jardn y pequeos huertos. Se pueden emplear compostadores comercializados de todos los tamaos y materiales o construirlos respetando unas sencillas indicaciones. Hay una variante de este compostaje (lombricultura o vermicompostaje), que se desarrolla con la ayuda de una especie de lombriz denominada roja de California (Eisenia foetida), que es muy voraz, pero que no vamos a tratar en este manual. La cajonera o silo es muy sencilla de preparar. Un cajn hecho de cualquier tipo de material con un volumen suficiente como para contener todos los residuos orgnicos que vayamos produciendo durante al menos cuatro meses. No tiene fondo ya que es fundamental el contacto directo entre la tierra y los restos; deber tener orificios de ventilacin por todas sus caras. La parte superior la cubriremos para controlar mejor la humedad aunque tambin conviene que tenga pequeos orificios de ventilacin y entrada de algo de humedad ambiental; Por esta parte se vertern los residuos. Una de sus caras laterales estar preparada para abrirse y poder acceder mejor al montn. En la parte inferior de este lateral incorporaremos una pequea trampilla por donde poder sacar el compost ya preparado. El compostaje en estas cajoneras o silos puede funcionar de forma continua respetando las condiciones de humedad y aireacin que indicbamos ms arriba. El funcionamiento es muy simple. El olor desagradable (no confundirlo con el olor habitual de cada tipo de los restos orgnicos), nos indicar compactacin, exceso o falta de humedad y falta de aireacin que se resolver volteando los residuos. Si observamos que comienzan a aparecer una coloracin excesivamente blanquecina (presencia de gran cantidad de hongos filamentosos), estaremos ante un defecto de humedad que se resolver remojando los residuos. Si tenemos cuidado de ir31

mezclando los residuos ms acuosos con los menos acuosos y los ms nitrogenados con los menos, nunca nos dar problemas. Es conveniente que antes de asentar el compostador descastemos la vegetacin de la base que vaya a ocupar. Tambin al inicio de la actividad es conveniente que pongamos sobre el suelo que previamente hemos desnudado de vegetacin, unas ramas de arbustos delgadas para facilitar la aireacin inicial y algo de compost maduro para acelerar la activacin de la descomposicin. Hay otro tipo de compostaje en cajonera o silo basada en sucesivos volteos de los residuos. En alguno de ellos se utilizan dos o tres espacios en los que se van volteando y rehaciendo los montones de forma progresiva. En este sistema se necesitan residuos de mayor contenido en nitrgeno pues se va perdiendo en los sucesivos volteos.

Fig.6 En esta imagen podemos ver un Fig. 7 En esta otra se puede apreciar un compostaje en montn. El compost ya se silo-compostador, construido con paletas encuentra maduro. recicladas. Como emplear el compost El compost se puede utilizar en cualquier momento de su elaboracin. Otra cuestin es qu aporta a la tierra en cada fase de su proceso de descomposicin y dnde y cmo aportrselo. Para dosificar su distribucin adems de diferenciar entre su uso en huertos, rboles o arbustos y csped, hemos de conocer un poco la salud y el vigor del suelo y fundamentalmente su estado de actividad biolgica y su contenido en materia orgnica y por tanto en humus. Los materiales sin fermentar, recin amontonados, no estn en condiciones de incorporarse al ciclo de nutrientes de la tierra o las plantas. Pero pueden servir como acolchado de la tierra o del propio compost maduro, y con el tiempo y la actividad de los microorganismos se ir incorporando al proceso de humidificacin.32

Es el momento de mayor presencia de nutrientes y tambin el de menor asimilacin de los nutrientes para los suelos y las plantas. El compost fresco puede tener algunas semanas o varios meses pero en l se puede apreciar la actividad de macroorganismos como lombrices, cochinillas y otras especies. Tambin se pueden reconocer an algunos restos porque slo estn parcialmente descompuestos. Este compost joven no tiene por qu desprender malos olores. Puede ser parcialmente aprovechado por las races pero hemos de evitar que sus partes no descompuestas entren en contacto con las races pues contienen an sustancias inhibidoras y adems si se entierran pueden producir putrefacciones y elementos txicos por falta de oxgeno. Debe ser utilizado exclusivamente en superficie, tiene un valor fertilizante elevado y favorece a los microorganismos del suelo. Nunca se debe enterrar y segn las condiciones ambientales conviene protegerlo con un acolchado en su uso en huertos. El compost maduro. Puede tener de entre varios meses a un par de aos. Apenas se apreciar presencia de lombrices y los restos orgnicos ya no son reconocibles porque estn perfectamente descompuestos. Tiene una estructura homognea, un olor agradable y un color prcticamente negro. Se puede utilizar en cualquier tipo de planta sin riesgo a producir inhibiciones u otro tipo de efectos negativos en su crecimiento. Su poder fertilizante es inferior con respecto a un compost joven puesto que muchos de sus elementos han desaparecido en el proceso de descomposicin. Su uso es muy adecuado en tierras arcillosas y pude emplearse en cobertura o ligeramente mezclado con las capas ms superficiales de la tierra. El compost viejo. Tambin se le denomina mantillo. Siempre tiene ms de un ao y est en la fase de mineralizacin. Se puede mezclar con la tierra e incluso enterrar y su accin es ms eficaz en tierras pesadas. El purn de compost. Para usos puntuales de fertilizacin de algunas plantas o activacin del propio compost, se puede utilizar el purn de compost que es simplemente la extraccin lquida de muchos de los componentes slidos del compost. Para hacerlo se comienza por poner a macerar una proporcin de compost maduro y agua en relacin de peso y volumen de compost y agua de 1/10 o de 3/10, dependiendo de la fuerza que pretendamos obtener. Se deja macerar durante un mnimo de una semana, revolviendo al menos una vez al da. Despus se filtra y el agua con los nutrientes su utiliza en forma de riego en la base de las plantas cuidando de no mojar las hojas ni los tallos. Los slidos sobrantes se pueden echar al compostaje o distribuirlos en cobertura. Uso en semilleros y en macetas. Para preparar este tipo de sustrato conviene mezclar una parte de compost maduro y tres de tierra. Para evitar inhibiciones en la germinacin o en desarrollo de las races de las plantas, el compost debe ser maduro.

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Consejos Tamao de los restos. Los restos de podas de arbustos y ramas conviene triturarlos en trozos lo ms pequeos posibles. La razn es acelerar su descomposicin. Aunque no los troceemos tambin se descompondrn pero ms lentamente y adems puede ser que entre ellos se creen huecos demasiado grandes donde se produzca una excesiva aireacin y paralizacin de la actividad de los microorganismos por falta de humedad. La falta de trituradoras podemos compensarla con el uso de motosierra, segadora, desbrozadora, motocultor o simplemente herramientas manuales. Acelerantes de la descomposicin. Los materiales con un alto contenido en nitrgeno son buenos acelerantes del compost y ya os hemos facilitado una tabla donde se pueden apreciar mejor cuales son. Aun as hay ocasiones en que podemos incorporar otros activadores como compost maduro, un manojo de ortigas o en purn, o simplemente orines, suena feo pero son efectivos y no crean ningn problema higinico ni sanitario en el compost. Para preparar el purn de ortigas se introducen en un recipiente de cristal, de madera o de hierro, entre ochocientos gramos y kilo de las partes areas de las ortigas (nunca rizomas), con 10 litros de agua, o una proporcin similar. Se cubre la boca del recipiente con algn material que le deje respirar y se revuelve todos los das y a ser posible varias veces al da. Ir producindose una fuerte espuma que ir disminuyendo y a partir de ocho o diez das casi ya no la producir. Eso depende de la temperatura ambiental, de la cantidad de volteos y de las propias ortigas. Despus de eso se cuela el purn y se guarda en un recipiente como los indicados. Para activar el compostaje se emplea en forma de riego, diluido al 10%. Restos de comidas. Para manejar ms cmodamente los residuos es aconsejable tener en la cocina un pequeo recipiente con tapa donde los vamos guardando y cuando llenamos el recipiente lo vaciamos en el compostador o en el montn de compostaje. Depende de nuestra dieta podemos producir ms o menos restos de carne, pescado o salsas. Conviene que este tipo de restos los desperdiguemos en el sistema de compostaje que empleemos y que adems los cubramos siempre con una fina capa de cenizas de lea, serrn, restos vegetales o un poco de tierra para neutralizar su fuerte olor. Hemos de saber que las encargadas de descomponer inicialmente estos restos son larvas de moscas, que desaparecen en muy pocos das, por lo que no nos asustaremos al verlas. Los restos de peladuras de verduras o frutas se pueden aadir al compost sin triturar pues con ello se favorece una mejor aireacin. El agua de coccin de cualquier producto que no vayis a utilizar tambin se puede echar al compost. Tambin se pueden compostar cualquier comida preparada o envasada que se haya deteriorado.

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Vigilar esas pequeas pegatinas que ahora ponen a cada pieza de fruta, verdura e incluso fruto seco pues no es recomendable que vayan al compostaje. El aceite de frer se puede incorporar pero en muy pequeas cantidades y siempre esparcido por la mayor superficie posible. Si tenemos papel de cocina o servilletas de papel (no tintadas) inservibles, u otro tipo de papel o cartn acanalado (en pedazos pequeos), pueden servirnos para absorber el aceite sobrante que queramos compostar. Su descomposicin es extremadamente lenta y recomendamos su reciclaje por otros medios como la recogida selectiva. Se pueden compostar espinas, huesos, caparazones, corchos, huesos de fruta y cscaras de frutos secos, pero si no los trituramos les costar mucho descomponerse. Si los echamos sin trocear cada vez que cribemos el compost terminado, podemos devolver estos restos a compostador pues activarn a los otros ms frescos, llevndose a cabo un proceso cclico de compostaje y obteniendo muy buenos resultados. Csped. Los restos de siega de hierba contienen una gran cantidad de humedad y ello propicia su compactacin. Para emplearlos hemos de tener cuidado en mezclarlos con otros restos ms secos como paja, hojas, triturado de podas, cartn o papel (no tintados), o tambin extenderlos para que se oreen y despus se podrn emplear con los restos de comida o vegetales ms frescos. En todo caso hemos de emplearlos en el compost en capas delgadas o bien mezclados con otros restos.

EL CICLO DEL NITRGENO

El ciclo del nitrgeno es un ciclo tpico de nutrientes gaseoso. El principal depsito de nitrgeno es la atmosfera terrestre. El nitrgeno atmosfrico se combina (es decir, se fija) con otra sustancia para dar lugar a compuestos orgnicos que utilizan las plantas y los animales. Es un componente vital de las protenas que son indispensables a todas las formas vivientes. Cuando las plantas y los animales mueren, sus cuerpos se degradan por la accin bacteriana (reductores) formndose amoniaco, que es un compuesto de nitrgeno. Otras bacterias, transforman el amoniaco en nitrato, y otras bacterias intervienen para degradar a los nitratos y liberar el nitrgeno en forma gaseosa, el cual retorna a la atmosfera. Con ello se completa el ciclo. Como se cabe el nitrgeno es indispensable para la existencia de la vida. Es un elemento esencial de las protenas que tienen carcter vital en la qumica de todos los organismos vivos. Afortunadamente, la atmosfera terrestre obtiene un 79 % de nitrgeno. Sin embargo, la mayora de los organismos no pueden utilizar el nitrgeno en su forma gaseosa, este debe convertirse primero de gas, en los compuestos de nitrato, que emplean las plantas para elaborar las protenas. Los animales obtienen el nitrgeno mediante el consumo de los tejidos vegetales que previamente lo han fijado. (1) El principal depsito de nitrgeno lo constituye la atmosfera, donde este se halla en forma gaseosa.35

(2) El nitrgeno se transforma de gas, en nitrato, mediante un proceso que se denomina fijacin del nitrgeno. Existe tres forma de fijar el nitrgeno: Fijacin biolgica: se realiza mediante la accin de las bacterias fijadoras de nitrgeno que viven libres en el suelo, o bien, constituyendo ndulos que se unen a las races de las plantas de tipos de las leguminosas (por ej., chicharos, frijoles, trbol, ciclamor, algarrobo). Tambin pueden invertir las algas marinas azul verde. Fijacin atmosfrica: se realiza mediante un proceso fisicoqumico que se presenta cuando los relmpagos convierte el nitrgeno atmosfrico en acido ntrico. Este se disuelve en la lluvia y se precipita en la tierra, a travs de sus races. Fijacin industrial: se realiza mediante el proceso Haber Bosch de carcter fisicoqumico, que se basa en el mismo principio de la fijacin atmosfrica. (3) Las plantas obtienen sus compuestos de nitrgeno a partir del suelo a travs de sus races. Los animales adquieren los compuestos de nitrgeno a partir de los tejidos vegetales. En ambos casos, el nitrgeno se emplea para elaborar molculas proteicas. (4) Los compuestos de nitrgenos regresan al suelo cuando las plantas y los animales mueren o bien cuando los animales eliminan productos de desechos (urea). Las bacterias y los hongos de la putrefaccin degradan los tejidos de los organismos muertos, reducindolos a aminocidos. Otras bacterias modifican los aminocidos dando lugar al amoniaco inorgnico, en un proceso que se denomina Aminificacin. (5) Otras bacterias trasforman el amoniaco en nitritos, y luego en nitratos. Algunos de estos se reabsorben a travs de la races de los vegetales, en un sub-ciclo del ciclo total del nitrgeno. Otros nitratos se transportan en los arroyos y ros hasta las mareas, donde unidos a otros nitratos derivados de las cadenas alimenticias martimas, entran a formar parte de los sedimentos ocenicos, quedando de esta manera fuera del ciclo del nitrgeno. (6) Sin embargo, la mayor parte de los nitratos se altera por la accin de las bacterias des nitrificante que se hallan en el suelo, y que libera el nitrgeno en forma gaseosa, con lo cual este elemento retorna a la atmsfera. este proceso se denomina des nitrificacin. (7) El gas se origina en los volcanes es rico en nitrgenos, de ah de nuevas cantidades de este elemento se est aadiendo constantemente a la atmosfera. Los cuatros procesos especiales que invierten en el ciclo del nitrgeno pueden resumirse de la manera siguiente: Fijacin del nitrgeno (2) 1.- convierte el nitrgeno atmosfrico en nitratos. 2.- se realiza fisicoqumicamente y, a travs de la bacteria fijadora de nitrgeno.

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Aminificacin (4) 1.- convierte los nitratos en amonio y compuestos de amonio. 2.- se realiza mediante la accin de las bacterias y los hongos de descomposicin Nitrificacin (5) 1.- convierte los compuestos de amonio y el amoniaco en nitratos. 2.- se realiza por las bacterias de nitrato. Desnitrificacin (6) 1.- convierte los nitratos en nitrgeno atmosfrico. 2.- se realiza mediante la accin de las bacterias desnitrificante. Los ciclos se refieren generalmente a los intercambios de nutrientes de varios ecosistemas diferentes en una escala global. Se denomina balance de nutrientes al estudio del flujo de nutrientes dentro, y a travs, de un ecosistema los balances de nutrientes se dividen en dos categoras: los balances de nutrientes externos, considera las entradas y salidas de nutrientes de un ecosistema completo. Los balances de nutrientes internos, considera los intercambio de nutrientes de los sub ecosistemas, de los componentes, de un ecosistema particular. Los abalances externos de nutrientes consideran las entradas y salidas de un ecosistema completo. La entrada de nutrientes de cada vertiente se determino mediante la medida del volumen de la lluvia (el agua de la lluvia contiene Ca, Mg, Na. y K). La salida se determino por la medicin del volumen de agua que abandona el sistema (escurrimiento), empleando el aparato medidor (los escurrimiento disuelven los materiales que se encuentran en el suelo). El agua de lluvia y los escurrimientos se analizaron posteriormente, para determinar su contenido en calcio, magnesio, sodio y potasio. Para que un sistema se sostenga, se debe compensar su perdida neta de cualquier elemento, mediante la descomposicin del material que se encuentra en el suelo. El balance interno del nutriente se considera dentro de un ecosistema las entradas y las salidas de los componentes biticos particulares. Los balances internos de nutrientes se han estudiado, empleando sustancia radiactiva como trazadores o marcas que permiten seguir el movimiento de los materiales. Los nutrientes entran en un ecosistema en diversa forma. Los vegetales toman los nutrientes gaseosos del tipo de nitrgeno y del dixido de carbono, ya sea directamente (dixido de carbono), o indirectamente (nitrgeno) de la atmosfera. Los nutrientes sedimentarios, son generalmente, incorporado al suelo de un ecosistema en forma de compuesto transportado por el viento, la lluvia, el polvo o las aguas corrientes. De todos los elementos biolgicos, el nitrgeno es especialmente importante para la agricultura y la ecologa por que su concentracin en la mayora de los suelos es tan baja que limita la tasa de crecimientos de las plantas y el rendimientos de las cosechas. Adems el nitrgeno sufre una serie de conversiones qumicas especialmente complejas, por que existe en muchas formas distintas que tiene37

propiedades qumicas diferentes. En el ciclo del nitrgeno se produce la conversin del nitrgeno gaseoso a amoniaco mediante la fijacin del nitrgeno, la conversin del amoniaco a nitrato mediante la nitrificacin, y la regeneracin del nitrgeno gaseoso a partir del nitrato mediante la desnitrificacin. En estas rutas, los compuestos intermediarios, particularmente el amoniaco, se incorpora a los componentes orgnicos de los organismos. La fijacin del nitrgeno: el gas nitrgeno libre (N2) constituye alrededor del 80 por ciento de la atmosfera de la tierra, pero la mayora de los organismos no puede disponer de l. Solo unos cuantos procariotas son capaces de fijar nitrgeno gaseoso convirtindolo en una forma utilizable y deben pagar por ello un alto precio. Deben gastar ms de 16 molculas de ATP para fijar cada molcula de N2. Existen dos tipos de bacteria fijadoras del nitrgeno las que forman relaciones simbiticas con las plantas y las de vida libre (no simbitica) que no establece dicha relacin. Ambos tipos tienen dos problemas metablicos fundamentales. Deben pagar el alto coste metablico de la fijacin y deben mantener un ambiente anaerbico estricto, porque la enzima que cataliza la fijacin, la nitrogenasa, es inactivamente rpidamente por el oxgeno. Los fajadores del nitrgeno en vida libre han desarrollado diferentes mtodos para proteger su nitrogenasa del xido. El aerobio Azotobacter respira oxgeno en su superficie rpidamente que el interior de la clula, donde esta localizada la nitrogenasa, es anaerobio. Las cianobacterias, aerobias fijan el nitrgeno en los heterocistes, clula es especializadas que no producen oxgeno en su interior y no le permiten entrar del exterior. Los anaerobios de vida libre, tales como clostridium pastorianum no necesitan adaptaciones especiales, porque viven en ambiente sin oxgeno. Los fijadores de nitrgeno en simbiosis, incluidos Rhizobium spp., algunas cianobacterias y Frankia spp., depende de las plantas para protegerse del nitrgeno, as como del suministro de los nutrientes. Las bacterias suministra alas plantas y las plantas varan considerablemente. En su extremo estn las cianobacterias fijadoras de nitrgenos, que simplemente se acumulan en pequeos paquetes en la superficie de ciertas plantas inferiores, tales como las briofitas y los helechos. En el otro extremo, Rhizobium spp. Establece relaciones complejas e ntimas con las plantas leguminosas. Cuando la bacteria entra en contacto con un pelo radical de una leguminosa, la raz sufre una serie de complejos cambios morfolgicos. Posteriormente se forma un tubo denominado cordn de infeccin, mediante el cual la bacteria puede penetrar en el tejido de la raz. All forma ndulos que se llenan de clulas de rizobios. Estos ndulos son pequeas fbricas fijadoras de nitrgeno. Adems de los nutrientes, la planta suministra al ndulo, la clulas de los rizobios se diferencia en basteroides, clula que no crecen y que dedican su capacidad metablica a la fijacin de nitrgeno. Hasta hace muy poco tiempo, casi todo el nitrgeno de la tierra era fijado por las bacterias. El resto una cantidad relativamente pequea era fijado por la actividad38

volcnica y por las tormentas. Sin embargo, a comienzo del presente siglo, el qumico alemn Fritz haber descubri como convertir el nitrgeno gaseoso y el hidrogeno en amoniaco. Recibi el premio nobel en 1918. Actualmente, alrededor de la mitad del nitrgeno de nuestro planeta se fija mediante el proceso Haber, un procedimiento industrial basado en los estudios del mismo autor. El nitrgeno fijado industrialmente se utiliza, fundamentalmente, para producir fertilizante para la agricultura, que han contribuido en gran medida a aumentar la produccin de alimento en todo el mundo. Pero la produccin de fertilizantes crea su propio problema. El proceso Haber requiere cantidades enormes de gas natural, lo cual lo hace costoso. El agua procedente de los campos de cultivo que han sido abonados estimula el crecimiento de algas. Tambin se puede obtener una mayor cantidad de nitrgeno fijado para la agricultura favoreciendo la fijacin de este elemento por simbiosis. En los pases occidentales, las leguminosas, que llevan fijadores de nitrgeno en simbiosis, forman parte de una rotacin de cultivo para reponer el contenido en nitrgeno del suelo. La fijacin del nitrgeno es una reduccin qumica el nitrgeno gaseoso, con un estado de reduccin igual a cero, es reducido hasta amonaco, con un estado de reduccin de 3. El amonaco se utiliza, sin oxidacin ni reduccin, para fabricar componentes celulares que contiene nitrgeno, tales como los aminocidos, las purinas o los pirimidinas, bien para la propia bacteria o bien para la planta hospedadora. Con raras excepciones. Los microorganismos fijadores de nitrgeno fijan solo la cantidad necesaria para ellos mismos y para la planta hospedadora. Tan solo cuando estos receptores del nitrgeno primario mueren o son consumidos, se encuentran disponibles el nitrgeno fijado para su utilizacin por otro organismo. Generalmente, los organismos como los peces, los caracoles y otros pequeos animales que consumen fijadores de nitrgeno usan directamente las unidades nitrogenadas complejas (por ejemplo los aminocidos). Pero cualquiera de estos compuestos nitrogenados que entran de nuevo en el suelo es convertido en amonaco (NH3) mediante la amonificacion, proceso que realiza fundamentalmente las bacterias hetertrofas. La nitrificacin: el amonaco no se acumula por el suelo porque es oxidado rpidamente, por las bacterias nitrificantes, a ion nitrato (NO 3), en el proceso de la nitrificacin. Estas bacterias son auttrofas que generan ATP a partir de la energa liberada de estas oxidaciones. La nitrificacin se realiza en dos etapas, mediadas por bacterias nitrificantes diferentes. El primer tipo, representado por nitrosomonas spp., oxida el amonaco a ion nitrito (NO2). El segundo tipo, representado por Nitrobacter, oxida el in nitrito a in nitrato (NO3). El nitrato es la forma principal del nitrgeno que usan las plantas. Pero no se pueden mantenerse en el suelo porque es muy soluble y no se absorbe al suelo como ocurre con el amonaco. El nitrato que no es utilizado por las plantas alcanza las aguas subterrneas o va a parar a los ros. Esto causa dos problemas diferentes, aunque relacionados entre si. En primer lugar, la acumulacin del nitrato39

es peligrosa para la especie humana, particularmente para los nios. En segundo lugar la perdida del nitrgeno por el drenaje de las aguas reduce la fertilidad de los suelos. La desnitrificacin: conversin del nitrato en gas nitrgeno, es una cascada de respiraciones anaerobias realizada exclusivamente por la bacteria pueden desnitrificar, incluidas tanto arqueo bacterias como eubacterias Gram positivas y Gram negativas. La mayora oxida compuestos orgnicos y transfiere estos electrones al nitrato, reducindolo hasta gas nitrgeno. Los intermediarios en la ruta reductora incluyen el in nitrito y el xido nitroso, N2O, tambin conocido como gas hilarante. Cuando hay una alta concentracin de nitrato, se libera algo de xido nitroso junto al gas nitrgeno. La mayora de las bacterias desnitrificantes son aerobios facultativos. Cuando tienen oxido disponible, lo cual utiliza como aceptor animal terminal de electrones de su cadena de transporte de electrones. Cuando no disponen de oxgeno, utilizan el nitrato. El ciclo del nitrgeno es un poco ms complejo que el ciclo del carbono e incluye varios pasos microbianos en la conservacin de este elemento a una forma til. La degradacin microbiana de las protenas se inicia con la hidrolisis enzimtica de una protena formando aminocidos individuales; despus, los aminocidos liberados se metabolizan. Durante el curso de este metabolismo, el grupo amino se libera con ms frecuencia como amonio, un proceso que se conoce como amonificacion: Como las plantas pueden usar este amonio liberado como fuente de nitrgeno, el ciclo se puede detener en este sitio conforme se alcanza un balance en la naturaleza. Sin embargo, hay un gran nmero de bacterias auttrofas que obtienen la fuente de energa del suelo a partir de la oxidacin del amonio a nitrito. Esta oxidacin se lleva a cabo por un grupo de organismos aerobios gran negativos estrechamente relacionados. El gnero de este grupo que tiene ms estudios es la nitrosa mona. Hay otro grupo de bacteria auttrofas de las cuales el nitrobacter es el gnero ms comn; estas bacterias contienen su energa a partir de la oxidacin de nitrito a nitrato. Como resultado, la principal forma del nitrgeno en el suelo es el nitrato, que tambin se puede usar por las plantas como fuente de nitrgeno. Este proceso en el que el amonio se convierte a nitrato se conoce como nitrificacin. Un gran nmero de bacteria son capaces de usar nitratos como receptores de electrones finales en lugar de oxgeno (respiracin anaerobia) y reduce los nitratos a nitritos.

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Fijadores de nitrgeno

Fig. 8. Races con microorganismos fijadores de nitrgeno, presentando nodulacin indicativa de su presencia en la raz de la planta.

Las bacterias fijadoras de nitrgeno son componentes muy importantes del suelo. Para desarrollar la fertilidad del suelo, debe aumentar el contenido de nitrgeno. En las condiciones medioambientales adecuadas, las bacterias fijadoras de nitrgeno producen enzimas que toman el nitrgeno en su forma gaseosa de la atmsfera, y, con los azcares que obtienen de la planta, fijan el nitrgeno dentro de la biomasa bacteriana. Si las bacterias satisfacen sus necesidades de nitrgeno, entonces, el nitrgeno pasa a la planta, y pueden observarse niveles elevados de protena en la planta. Este nitrgeno elevado no se libera al suelo hasta que muere parte de la planta, o se exuda al suelo en la rizsfera. Se dan dos grandes divisiones de bacterias fijadoras de nitrgeno: las bacterias fijadoras de nitrgeno simbiticas y las bacterias fijadoras de nitrgeno asociativas. Las bacterias fijadoras de nitrgeno simbiticas, tales como el Rhizobium, se dan en las legumbres. Estas bacterias forman ndulos en las races de las plantas. Y estos ndulos son fciles de contar. Las bacterias fijadoras de nitrgeno asociativas ocupan los espacios entre las clulas de las races de la planta, y no alteran la arquitectura de la raz en absoluto. Cuando el suelo es de pastos, podemos usar el bioanlisis para determinar si las bacterias fijadoras de nitrgeno simbiticas estn presentes, y cuntas estn colonizando las races de una planta de bioanlisis. Esto puede estar directamente relacionado con la productividad de los suelos de pastos, o con aquellos ecosistemas en los que las legumbres son especies de plantas normales. La fertilidad del suelo depende en gran parte de la actividad bacteriana. Centenares de especies de bacterias se encuentran en la naturaleza y la magnitud de la poblacin bacteriana del suelo depende de condiciones ambientales tales como el grado de humedad favorable, la concentracin de hidrgenos, la temperatura, el alimento disponible y la aireacin. Las bacterias del suelo son absolutamente41

esenciales para todos los procesos vitales, ya que sin los procesos de putrefaccin y desintegracin no habra descomposicin de la material vegetal y animal con la consecuente liberacin de sustancias qumicas simples como nitrato sdico, fosfato de calcio, cloruro sdico, etc. Las plantas verdes en desarrollo pueden utilizar estos productos de la descomposicin y sintetizarlos en el proceso de la fabricacin de alimento fotosinttico. La constante extraccin de sustancias nitrogenadas del suelo por las plantas, llevara al agotamiento del nitrgeno si no fuera porque hay microorganismos que de manera continua estn restituyndolo. Las bacterias fijadoras del nitrgeno convierten el nitrgeno atmosfrico en compuestos utilizables por las plantas y las bacterias nitrificantes convierten el amonaco en nitratos utilizables. Los nitratos son utilizados por las plantas para sintetizar protenas que vuelven al suelo como protenas vegetales, protenas animales o como urea. Las bacterias de la putrefaccin y las que atacan la urea actan sobre estos compuestos y liberan el nitrgeno como amonaco, el cual es entonces atacado por las bacterias nitrificantes. Las bacterias fijadoras del nitrgeno se encuentran usualmente en las races. Las bacterias simbiticas fijadoras del nitrgeno no fijan en nitrgeno en los medios de cultivo, pero cuando se desarrollan en simbiosis con una planta, en un suelo neutro o prximo a la neutralidad, son capaces de fijar el nitrgeno atmosfrico y ponerlo a la disposicin de la planta husped. Las especies de Azobacter operan en suelos ligeramente alcalinos y debe de haber vestigios de molibdeno para su actividad fijadora. La inoculacin con Rhizobium tiene xito cuando se utilizan mtodos adecuados. Sin embargo, los organismos no persisten indefinidamente y por lo general desaparecen o disminuyen mucho en tres aos en los suelos sin leguminosas. El suelo se enriquecen por cultivo y el arado de leguminosas para enterrarlas, por la gran cantidad de nitrgeno combinado se encuentra en los ndulos de las races, as como en la valiosa materia orgnica de toda planta. Entre los seres vivos, los nicos capaces de llevar a cabo la fijacin de N son organismos procariotas. Estos organismos fijadores de N o diaztrofos llevan a cabo este proceso gracias al complejo enzimtico nitrogenasa que se encuentra exclusivamente en organismos procariotas y cataliza la siguiente reaccin: N2 + 16 ATP + 10 H+ + 8 e- 2 NH4+ + H2 + 16 Pi + 16 ADP Este complejo enzimtico es muy sensible al oxgeno. Sin embargo muchos de estos organismos presentan adaptaciones que les permiten fijar N en condiciones muy diversas. En primer lugar se debe distinguir entre organismos capaces de llevar a cabo la fijacin de N en vida libre y aquellos que establecen asociaciones simbiticas para llevar a cabo este proceso.42

Dentro de los organismos fijadores en vida libre podemos encontrar bacterias anaerobias estrictas, como Clostridium, y facultativas, como Klebsiela, pero tambin aerobias como Azotobacter, Beijerinckia y Azospirilum. Se encuentran tambin en este grupo, arqueobacterias como Methanosarcina y Methanococcus, bacterias fotosintticas como Rhodospirillum y Chromatium) y cianobacterias con (Oscillatoria y Gloeothece) y sin heterocistos (Nostoc y Anabaena). Entre los organismos fijadores en simbiosis debemos destacar por su importancia agronmica, los organismos que forman simbiosis con plantas leguminosas. Estos organismos pertenecen al subgrupo de las Proteo bacterias en el que se incluyen los gneros Allorhizobium, Azorhizobium, Bradyrhizobium, Mesorhizobium, Rhizobium y Sinorhizobium (recientemente incluido en Ensifer) y se denominan genricamente rizobios. Tambin existen algunas simbiosis fijadoras de nitrgeno entre algunos gneros de plantas no leguminosas y otros organismos procariotas como el actinomiceto Frankia y las cianobacterias Nostoc y Anabaena. Dentro de los gneros que forman simbiosis con la