Notas de investigación

 

Uso de cubiertas plásticas para solarización de estiércol bovino*

 

Use of plastic covers for solarization cattle manure

 

Cirilo Vázquez Vázquez¹, Enrique Salazar Sosa¹, Manuel Fortis Hernández^§2, Marcial Ignacio Reyes Oliva³, Rafael Zúñiga Tarango¹ y Jacob Antonio González⁴

 

¹Facultad de Agricultura y Zootecnia (FAZ). Universidad Juárez del Estado de Durango (UJED). carretera Gómez Palacio-Tlahualilo, km 28.5. Gómez Palacio, Durango. Tel. 01 871 7118918. (cirvaz60@hotmail.com), (enmageel1@yahoo.es), (rzunigat@hotmail.com).

²Instituto Tecnológico de Torreón (ITT)-DEPI. Carretera Torreón-San Pedro, km 7.5. Ejido Anna, Torreón, Coahuila, México. C. P. 27190. Tel. 01 871 7507198. ^§Autor para correspondencia: fortismanuel@hotmail.com.

³Universidad Autónoma Agraria Antonio Narro (UAAAN). Unidad Laguna. Tel. 01 871 7297635. (marcialreyesoliva@hotmail.com).

⁴Dirección General de Educación Tecnológica Agropecuaria (DGETA). Tel. 01 595 1065738. (jacob_antonio@yahoo.com.mx).

 

* Recibido: julio de 2010
Aceptado: diciembre de 2010

 

Resumen

El presente trabajo se realizó con la finalidad de evaluar cubiertas plásticas, para emplearlas en la solarización de estiércol bovino, como un método activo que pueda lograr la inactivación de patógenos, para obtener un residuo orgánico e inocuo. En los meses de junio y julio de 2004, se compararon tratamientos de pilas de estiércol cubiertas con plástico transparente sin albedo de 100 µm de grosor, una con cubierta sencilla, otra con cubierta doble y un testigo sin cubrir. Se tomaron muestras del estiércol solarizado y sin solarizar, para realizar la siembra en medios de cultivo de papa-dextrosa-agar, para detectar hongos coprofilos así como para detectar Escherichia coli y Salmonella spp. Los resultados mostraron mayor homogeneidad de temperatura en la pila con doble cubierta en el plano vertical, con 62 ºC a 30 cm de profundidad y 60 ºC a 90 cm, la cubierta sencilla alcanzó una temperatura de 61.5 ºC en el estrato superior y 58 ºC a 90 cm de profundidad, el testigo mostró mayor heterogeneidad con valores de 58 ºC a 30 cm y 47 °C a 90 cm con una variación de 11 ºC. Los resultados de los análisis previos a la solarización mostraron presencia de la bacteria Escherichia coli y Salmonella spp., en muestreos posteriores sólo en el testigo se encontró a estos patógenos.

Palabra clave: bacterias, estiércol, solarización.

 

Abstract

The present work was carried out with the purpose of evaluating plastic covers, to use them in solarization of bovine manure, as an active method that can achieve pathogens deactivation, to obtain an organic and innocuous residual. In months of June and July of 2004, were compared stack treatments of manure covered with transparent plastic without albedo of 100 µm thickness, one with single cover, another with double cover and without cover a control one. Samples of solarized manure and without solarization were taken, to carry out sowing in culture media of potato-dextrose-agar, to detect coprophilous fungi as well as to detect Escherichia coli and Salmonella spp. Results showed bigger homogeneity of temperature in stack with double cover in vertical plane, with 62 ºC at 30 cm depth and 60 ºC at 90 cm, the single cover reached a temperature of 61.5 ºC in the superior stratum and 58 ºC at 90 cm depth, control showed bigger heterogeneity with values from 58 ºC at 30 cm and 47 °C at 90 cm with a variation of 11 ºC. The results of analyses previous to solarization showed presence of bacteria Escherichia coli and Salmonella spp., in further samplings only in the control these pathogens were found.

Key words: bacteria, manure, solarization.

 

En la Comarca Lagunera se produce estiércol en grandes cantidades en las explotaciones ganaderas de bovinos de leche y carne, establecidas bajo un sistema de producción intensiva, se estima que existen en esta región alrededor de 400 000 cabezas de ganado de leche y carne en explotación (El Siglo de Torreón, 2007). Por lo general, en estas explotaciones el estiércol se colecta y se acumula en pilas, para posteriormente incorporarlo a los suelos agrícolas. Sin embargo, el proceso de adicionar estiércol al suelo debe ser considerando los tratamientos activos apropiados para ello; de lo contrario, puede ocasionar un foco de contaminación de riesgo sanitario y contaminación de fuentes de agua (Fortis-Hernández et al., 2007).

También puede ocasionar una grave contaminación de los alimentos por los microorganismos patógenos presentes en esta etapa de la producción (Aantrekker et al., 2002). La Norma Oficial de la Federación (DOF), NOM-037-FITO-1995, establece el tratamiento de estiércol previo a su aplicación a través del composteo, pasteurización, secado por vapor o radiación ultravioleta, para que no exceda la cantidad de metales pesados, bacterias coliformes fecales y huevos de helminto (DOF, 1997).

Un método que ha sido utilizado con éxito en los suelos agrícolas para la desinfección, es el calentamiento a través de la cubierta con plásticos, que tienen la capacidad de captar la radiación solar e incrementar considerablemente la temperatura, este método es conocido mundialmente como solarización (Katan, 1980; Katan, 1996). La solarización se ha utilizado con éxito para eliminar estados inmaduros y adultos de artrópodos, cuerpos reproductivos de patógenos de plantas (hongos, bacterias y nematodos), semillas y propágulos de maleza (Katan, 1981); esta técnica ofrece alternativas muy prometedoras para el control de enfermedades de plantas, causadas por microorganismos del suelo sin la necesidad de recurrir al uso de productos químicos (Jiménez, 1995).

Juárez et al. (1991), han realizado estudios para determinar la sensibilidad de Phytophthora cinnamoni, P. catorum y P. megasperma a la solarización y diferentes profundidades, encontrando que a 15 cm de profundidad es más efectivo el control, después de cuatro semanas de solarización del suelo; asimismo, se ha encontrado efectos letales contra el nematodo Meloidogyne incognita. Gamliel y Stapleton (1993), solarizaron suelo e incorporaron pollinaza encontrando resultados favorable para el control del hongo Phythium ultimum. En el caso de Fusarium spp., se han utilizado cubiertas plásticas y se han agregado al suelo enmiendas orgánicas, esto ha reducido la incidencia del hongo hasta 91%; además, se han observado incrementos en el rendimiento de los cultivos (Ioannou, 2000).

La solarización de pequeños volúmenes de sustrato viverístico apilado ex situ, para el control de patógenos del suelo, representa una nueva aplicación de la solarización; no obstante, la eficacia de este uso especial de la solarización para el control de patógenos del suelo, particularmente nematodos fitoparásitos, necesitan ser previamente evaluada, debido que la desinfestación que se alcanza durante el proceso puede ser incompleta en capas de suelo profundas o en las zonas más sombreadas del sustrato apilado (Castillo et al., 2003). Además, algunos nemátodos como Meloidogyne spp., se han citado como parcialmente termotolerantes y difíciles de controlar mediante solarización del suelo (Katan, 1987). Por lo tanto, el propósito del estudio fue evaluar el efecto de cubiertas plásticas, para solarizar pilas de estiércol como un método de desinfección activa, que permita eliminar patógenos presentes en el estiércol.

El trabajo se desarrolló en la región conocida como la "Comarca Lagunera", la cual se localiza en la parte central de la porción norte de México, en los estados de Coahuila y Durango. El clima de la región se clasifica como de estepa (BS) y desértico (BW); conocido como un clima árido con lluvias en verano e inviernos frescos. La precipitación media anual es de 230 mm y una evaporación de 6 a 11 veces mayor que la precipitación que se registra en el año. La temperatura media anual es de 22 ºC con rangos de 40 oC como máximo y 4 oC como mínimo. La humedad relativa en la región varía de acuerdo a la estación del año, con 31% primavera, 47% verano, 58% otoño y 40% invierno (García, 1981).

El trabajo de campo correspondiente a la solarización de las pilas de estiércol, fue realizado en el Campo Experimental (CE) de la Facultad de Agricultura y Zootecnia (FAZ), de la Universidad Juárez del Estado de Durango (UJED), localizada en carretera Gómez Palacio-Tlahualilo, km 28.5 del estado de Durango.

El estiércol utilizado en el estudio se recolectó en el establo El Tajito, localizado en el margen derecho del río Nazas y cruce con la carretera Torreón-Cuba, municipio de Gómez Palacio, Durango. El total del estiércol recolectado para la construcción de las pilas, se humedeció en forma homogénea y se volteo manualmente con palas. El siguiente paso fue la construcción de las pilas de solarización, con las siguientes dimensiones: 2 m de largo por 1 m de ancho y 1 m de alto. Estas pilas se cubrieron con plástico transparente de 100 micras (µm) de grosor y el testigo sin cubierta.

Los parámetros a evaluar en las pilas de estiércol solarizado, fueron las temperaturas registradas cada hora a profundidades de 30 y 60 cm con cubierta doble y sencilla. Para ello se utilizo un termógrafo de ocho canales con conexión serial y con sensores de temperatura en el extremo. Los sensores se colocaron en el centro de cada profundidad y fueron conectados a una interface, que registro la temperatura cada hora en una computadora portátil. Los tratamientos a evaluar fueron: a) cubierta sencilla a 30 y 90 cm de profundidad; b) cubierta doble a 30 y 90 cm de profundidad; y c) sin cubierta a las mismas profundidades.

Durante el periodo en el que se realizó el experimento, se efectuaron cinco muestreos de estiércol en cada estrato o profundidad en las siguientes fechas 12, 17, 21 y 25 de julio. El 7 de junio, previo al cubrimiento de las pilas se realizó el primer muestreo.

La toma de muestras de estiércol se hizo en cada estrato de la pila, alrededor de las 7:30 am; para ello, se realizó un orificio con la pala de punta a la altura de cada profundidad, el volumen de la muestra fue 1 000 cm³, posteriormente se colocó en bolsas de papel canela de 15*30 cm, identificando la muestra en cada bolsa, para el traslado y la siembra inmediata in vitro en el laboratorio de la FAZ-UJED, donde se realizaron análisis correspondientes a Salmonella spp. y Escherichia coli. Se agregaron dos gramos de estiércol en un medio de cultivo de 10 ml de caldo enriquecido con tetratinato de sodio, el cual se dejó incubar por 24 h a 37 ºC en cajas petri (Wallace y Andrew, 2001).

Los resultados de la evolución de las temperaturas diarias alcanzadas durante el día en las pilas de estiércol en cada tratamiento, se muestran en la Figura 1. Los valores de mayor temperatura registrada fue de 61.5 ºC mientras que la mínima fue de 59 ºC, esto representa una diferencia de alrededor de 3 ºC en un tiempo de 24 h; para el estrato de 90 cm la temperatura permaneció constante durante las 24 h con un valor de 58 ºC.

Tambien en la Figura 1, se puede observar que en la cubierta sencilla en el estrato de 30 cm la temperatura media más alta durante el día fue de 61.5 ºC, mientras que la mínima fue de 58 ºC, representando una diferencia de 3 ºC.

La mayor temperatura se registró durante el periodo vespertino; el ascenso de temperatura inicio alrededor del medio día con un crecimiento de curva sigmoidea alcanzando el máximo alrededor de las 23 h, a partir de donde se inicia un descenso paulatino hasta el medio día. En el estrato de 90 cm de profundidad la temperatura media registrada alcanzo un valor máximo de 58 ºC, durante las 24 h permaneció sin mucha variación. La diferencia de temperaturas en los estratos fue de 4 ºC.

En la cubierta doble a 30 cm alcanzo una temperatura máxima de 62 ºC, presentando una disminución de 4.5 °C a las 14 h, para posteriormente incrementarse y alcanzar su máximo; a esta profundidad la temperatura fue durante 10 h mayor a 60 °C. A la profundidad de 90 cm la temperatura mostro mínimas variaciones manteniéndose en 60 °C durante las 24 h.

En ambos tratamientos y respecto al testigo, se observa un incremento notable de la temperatura de las pilas de solarización a los 90 cm por efecto de la cubierta plástica; las cubiertas mantuvieron temperaturas mayores a 57 °C durante 24 h, tendencias similares fueron reportadas por Misle y Norero (2001).

Respecto a la cubierta doble a 90 cm de profundidad incremento la temperatura en 2 °C, con respecto a la cubierta sencilla y manteniéndola durante las 24 h del día. Stapleton y De Vay (1986), señalan que la doble cubierta produce un incremento de la temperatura del suelo entre 8 y 10%, con respecto a la colocación de una cubierta sencilla. De igual manera Scrascia et al. (1994) encontraron que la eficacia de esta técnica en el suelo es entre 8 y 10%, con respecto al sistema de colocar sólo una cubierta; esto confirma la mayor eficiencia de captación de energía por la doble cubierta, debido a que la solarización produce un incremento de la temperatura del suelo.

En este trabajo, probablemente el gradiente de temperaturas no fue tan alto entre la cubierta sencilla y doble por tratarse de estiércol bovino, el cual tenía 30% de humedad y la difusión del calor es mayor que en un suelo. Sin embargo, en las cubiertas plásticas se logro mantener temperaturas por arriba de los 58 °C letales para muchos de los microorganismos del estiércol, incluyendo patógenos de plantas y malezas. Al aumentar la temperatura se requiere menos tiempo, para alcanzar una combinación letal de tiempo y temperatura. Por ejemplo, a 37 °C, la temperatura letal de exposición (para muchos hongos mesófilos), puede requerir de dos a cuatro semanas, mientras que a 47 °C entre una y seis horas de exposición serían suficientes (Stapleton y De Vay, 1986).

El análisis a 30 cm de profundidad, mostraron que el tratamiento de cubierta doble obtuvo la mayor variación de temperatura; en este estrato se observó dos tendencias durante el periodo de 24 h, un descenso lineal desde cero hasta 16 h y a partir de esta se inicia un ascenso lineal hasta las 19 h, donde permanece constante hasta las 23 h, en este periodo se registro la mayor temperatura de la pila de 62 ºC. Esta temperatura fue la máxima que se registró en el estudio; con referencia a este tratamiento de doble cubierta, en el estrato de 90 cm de profundidad, las temperaturas registradas durante el periodo de 24 h del día fueron homogéneas con 60 ºC, que representa una diferencia entre la pila de dos grados centígrados.

Con respecto al estrato de 90 cm de profundidad de la pila, la temperatura registrada en las pilas con cubierta plástica fue similar durante las 24 h, lo que significa que la temperatura permanece sin variación importante durante el día; donde el rango de temperaturas fue de 58 a 60 ºC.

Las temperaturas se elevaron alrededor de 10 ºC con relación al testigo no solarizado, observando que la amplitud térmica entre los estratos de 30 y 90 cm de profundidad, en las pilas solarizadas fue reducida alrededor de tres grados centígrados. Se observó que a la profundidad de 90 cm en las pilas solarizadas, los sensores registraron mínima oscilación térmica diaria, principalmente en la pila con la doble cubierta de plástico. Resultados similares han sido consignados por Burrafato et al. (1997) en Italia, quienes señalan que tal comportamiento es debido a la teoría de la conducción del calor, en el cual vislumbra que el régimen térmico en un medio, es descrito por un plano monocromático de la propagación ortogonal de las ondas hacia un plano isotermal, con una dependencia de periodo de la onda y de la difusión térmica del medio.

En relación a la eficiencia para incrementar la temperatura del suelo, a través de cubiertas de plástico sencilla y doble, Scarascia et al. (1994), encontraron que la eficacia de la técnica de doble cubierta en la solarización es producto de un incremento de la temperatura del suelo entre 8 y 10%, con respecto al sistema de colocar sólo una cubierta, esto confirma la mayor eficiencia de captación de energía por la doble cubierta.

Bajo las condiciones ambientales de la Comarca Lagunera, el uso de cubiertas plásticas para solarización de estiércol, incrementa la temperatura de las pilas a 62 ºC; con los cuales, se puede tener un abono orgánico inocuo para uso agrícola. Se encontró Escherichia coli y Salmonella spp., en los muestreos antes de solarizar el estiércol con la cubierta sencilla y cubierta doble no se localizó presencia de estos organismos.

 

LITERATURA CITADA

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