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Evaluacion quimica y biologica de compost de pulpa del cafe en caspito municipio Andres Eloy Blanco, estado Lara, Venezuela.

Chemical and biological evaluation of coffee pulp compost in Caspito, Andres Eloy Blanco municipality, Lara State, Venezuela

INTRODUCCION

Uno de los principales problemas ambientales asociados a la produccion de cafe es la generacion de pulpa. Pujol et al. (2000) indican que en el procesamiento del cafe maduro se genera 80% del volumen en calidad de desechos, y cada elemento residual en un grado diferente constituye un riesgo para el ambiente. Dentro de la cuenca alta del rio Yacambu, estado Lara se encuentra la comunidad de Caspito donde se producen aproximadamente 136 t x [ano.sup.-1] de cafe y se calcula que su procesamiento puede producir cerca de 100 t x [ano.sup.-1] de pulpa, que de no ser manejada adecuadamente puede convertirse en un factor de contaminacion en esta importante cuenca.

Una de las alternativas de manejo de estos residuos organicos es el compostaje. Con esto se persigue disminuir en la medida de lo posible, la incineracion del material asi como tambien recuperar energia (Barral et al., 2001). La pulpa del cafe posee caracteristicas apropiadas para el proceso de compostaje ya que contiene un alto contenido de azucares (fuente energetica), una buena relacion carbono:nitrogeno (25-30:1) y un tamano de particula adecuado, por lo que el compostaje se ha difundido como una alternativa de manejo de este desecho (Soto y Munoz, 2002). Su reutilizacion como enmienda organica ha producido incrementos en los rendimientos de cafe (Garcia, 2001). El objetivo de esta investigacion fue la evaluacion quimica y biologica de diversos compost a base de pulpa de cafe con la finalidad de establecer su potencial para ser utilizado como una enmienda organica.

MATERIALES Y METODOS

El ensayo se realizo en la comunidad de Caspito, municipio Andres Eloy Blanco del estado Lara, a 1460 msnm, precipitacion de 1700 mm x [ano.sup.-1] y temperatura promedio de 18[grados]C. Segun la clasificacion de Holdridge corresponde a un bosque humedo premontano. Se conformaron tres tratamientos en un diseno completamente aleatorizado con cuatro repeticiones, utilizando pulpa de cafe (PC) y estiercol de caprino (EDC) en las siguientes proporciones de PC:EDC: 1:1,0 (T1); 1:0,5 (T2) y 1:0,33 (T3). A cada uno se les adiciono 10% de pergamino de cafe, 10% de vastago de cambur picado, 0,5% de urea y 0,8% de cal dolomitica. Se incorporo el pergamino de cafe y vastago de cambur a las mezclas ya que el primero es otro subproducto del procesamiento del cafe que se desecha en la zona y el segundo un material vegetal no utilizado, generado durante la limpieza de los cafetales.

Las mezclas fueron dispuestas en pilas de forma conica y tapadas completamente con un plastico negro para conservar la humedad y el calor generado en el proceso. Semanalmente se destapaban las pilas y se registraba la temperatura. Posteriormente, se volteaban y mezclaban para luego rehacer la pila y volverla a tapar.

La finalizacion del proceso de compostaje se verifico utilizando los criterios senalados por Costa et al. (1991) y Labrador (2001), tales como temperatura estable (igual o muy similar a la temperatura ambiente), color oscuro y olor a tierra. Cada compost se seco al sol y posteriormente se procedio a tamizarlo. Una muestra de aproximadamente 1 kg de cada unidad experimental se llevo al laboratorio del Instituto Nacional de Investigaciones Agricolas (INIAYaracuy) donde se determinaron las siguientes caracteristicas quimicas y biologicas: pH y CE en relacion suelo:agua (1:5), materia organica (MO) determinada mediante la combustion humeda de Walkley y Black (Brito et al., 2004) y N por el metodo de Kjeldhal. Los macro y microelementos fueron extraidos con solucion acida nitrica-perclorica (Malavolta et al., 1997) y cuantificados mediante las siguientes tecnicas analiticas: P por colorimetria y K, Ca, Mg, Fe, Zn, Cu y Mn por espectrofotometria de absorcion atomica. Utilizando la metodologia senalada por Ciavatta et al. (1990) se determinaron los parametros de humificacion siguientes: carbono organico extraible (COE), acidos humicos (AH), acidos fulvicos (AF), indice de humificacion (IH, que indica la cantidad de C no humificado en relacion al C humificado), y grado de humificacion (GH, que muestra la relacion de las fracciones de AH y AF en relacion al COE).

La normalidad de los datos se verifico con las pruebas de Kolmogorov-Smirnov y Shapiro-Wilks; y posteriormente se realizo analisis de varianza y comparacion de medias segun la prueba de Duncan utilizando el programa estadistico SPSS, version 10.

RESULTADOS Y DISCUSION

Temperatura (T): Las T mas elevadas se observaron en la quinta semana para los tres tratamientos, con un valor que oscilo entre 40 y 42[grados]C (Figura 1). Durante la sexta semana, la T comenzo a descender hasta estabilizarse en la semana 12, entrando en una fase de enfriamiento que perduro hasta la culminacion del proceso de compostaje en la semana 16 (22-23[grados]C).

Las T maximas alcanzadas durante el proceso de compostaje fueron relativamente bajas, acercandose solo al limite inferior de la fase termofilica, es decir, 45[grados]C (Pino et al., 2005). No obstante, los microorganismos mas eficientes en la compostacion son los mesofilos cuya T optima corresponde a 35-40[grados]C, seguido de los termofilos que requieren T de 55[grados]C o superiores (INTEC, 1999).

[FIGURA 1 OMITIR]

Las temperaturas de 35-40[grados]C se consideran apropiadas para eliminar patogenos, parasitos y semillas de malezas. Los bajos valores de T alcanzados durante la evolucion del compostaje podrian en parte atribuirse a que probablemente la cantidad de nitrogeno aplicado al inicio en forma de urea para acelerar el proceso fue baja lo que pudo incidir negativamente en la termogenesis del compostaje (INTEC, 1999). Por otro lado, las condiciones climaticas de la zona tambien pudieron incidir sobre este resultado ya que la temperatura promedio para el periodo de experimentacion fue 22[grados]C, por lo que el gradiente de temperatura favorecio la perdida de calor de la pila. Por otro lado, se registraron abundantes precipitaciones que incidieron en la reduccion de la radiacion solar durante el estudio.

pH: El pH final de los compost vario entre 7,20 y 7,43 sin diferencias significativas (P > 0,05) entre los tratamientos (Cuadro 1). Garcia et al. (1992) senalan que el pH esta fuertemente influido por el tipo de iones aportados por los materiales que se compostan mas que por su proporcion, lo que justificaria por que la disminucion de la cantidad de EDC en las mezclas no influyo significativamente sobre el pH alcanzado. El valor de pH ideal para el compostaje se ubica entre 6,5-8,0 (Tchobanoglous et al., 1994) los cuales se corresponden con los alcanzados en este experimento. Por su parte, Duicela et al. (2002) encontraron niveles de pH de 8,2 al compostar pulpa de cafe utilizando aceleradores.

Conductividad electrica (CE): Los valores de CE variaron entre 2,39 y 2,86 dS x [m.sup.-1,] sin diferencias significativas (P > 0,05) entre tratamientos (Cuadro 1). Los valores de CE en un compost de buena calidad se ubican entre 2,0-4,0 dS x [m.sup.-1] (Roben, 2002). Resultados similares son indicados por Leal y Madrid (1998), que citan valores de CE entre 2,5 y 2,9 dS x [m.sup.-1] en compost de pulpa de cafe.

Relacion Carbono/Nitrogeno: Los valores de relacion C/N oscilaron entre 18 y 21. Se detectaron diferencias significativas (P [menor que o igual a] 0,05) entre T1 y el resto de los tratamientos, aunque todos ellos se ubicaron dentro de un rango de 12 a 20:1 (Cuadro 1), valores considerados como optimos (Stofella y Kahn, 2001). Se observo que los valores tendieron a aumentar en la medida en que se disminuyo la proporcion de EDC en la mezcla; T1 conto con la mayor cantidad de EDC lo cual debio repercutir en la descomposicion de la MO y en la obtencion del valor mas bajo de relacion C/N. Valores de relacion C/N dentro del rango optimo son citados por otros investigadores, aunque difieren parcialmente de los obtenidos en esta investigacion. En este sentido, Sanchez et al. (1999) al compostar PC obtuvieron una relacion final de 14,4:1. Este valor disminuyo entre 6,9-9,1:1 cuando utilizaron en la mezcla a compostar gallinaza y residuos de refinacion de cana de azucar. Varnero et al. (2007) al compostar residuos de cafe instantaneo alcanzaron valores de 12:1 e indicaron que su incorporacion al suelo no generaria problemas de inmovilizacion de N.

Macroelementos (MAE): No se detectaron diferencias significativas (P > 0,05) entre los distintos tratamientos para cada uno de los macroelementos (Cuadro 1) debido a que la variacion en la proporcion de EDC en cada una de las mezclas no influyo sobre estos resultados. Los elementos N, P y K presentaron valores dentro del rango adecuado en los tres tratamientos segun Cubero (1994) y Roben (2002). De acuerdo con Garcia (2001), lo deseable es que el contenido de N se encuentre estabilizado. La PC es una buena fuente de K que se libera rapidamente durante la descomposicion de la MO por su debil asociacion al componente organico de los residuos vegetales y animales (Dalzell et al., 1991). Los valores de Ca se encuentran dentro del rango deseable mientras que los de Mg estuvieron ligeramente por encima del rango optimo (Roben, 2002). Resultados parcialmente similares han sido reportados por Soto y Munoz (2002) en ensayos de compostaje de pulpa de cafe.

Microelementos (ME): Se detectaron diferencias importantes en los contenidos de Cu, Fe y Zn entre los tratamientos (Cuadro 1). El tratamiento T1 presento los valores mas altos de ME, por lo que la mayor cantidad de EDC aplicada a esta mezcla influyo sobre el contenido de estos, dado el aporte inicial de ME provenientes del EDC (Acosta et al., 2004). No obstante, Soto y Munoz (2002) realizaron analisis de ME en compost de PC obteniendo como resultado valores superiores a los obtenidos en esta investigacion.

Materia organica (MO): El rango de variacion de la MO en los tratamientos oscilo entre 26,0 y 33,1% (Cuadro 2). El tratamiento con mayor proporcion de EDC (T1) mostro valores de MO significativamente inferiores (P [menor que o igual a] 0,01) al resto de los tratamientos. Esto puede atribuirse al hecho de que los estiercoles poseen una cantidad significativa de flora bacteriana asi como de N, factores indispensables para la descomposicion de la MO (Dalzell et al., 1991). En un compostaje de calidad, los valores de MO se ubican entre 25 y 70% (Barral et al., 2001), rango dentro del cual estuvieron los tres tratamientos del ensayo. Resultados similares son citados por Duicela et al. (2002) quienes compostaron PC y obtuvieron un porcentaje de MO de 25,7%. Leal y Madrid (1998) obtuvieron entre 25,2 y 31,1% de MO en compost de PC y senalaron que no se observo una tendencia definida en el contenido de MO durante el proceso de compostaje.

Carbono organico extraible (COE): No se detectaron diferencias significativas (P > 0,05) entre los distintos tratamientos (Cuadro 2) indicando que la disminucion en la proporcion de EDC no influyo sobre el carbono organico extraible.

Acidos humicos (AH) y fulvicos (AF): No se detectaron diferencias significativas (P > 0,05) entre los tratamientos (Cuadro 2). Los valores de AH oscilaron entre 1,81 y 1,98% y los de AF entre 0,65 y 0,73%. La cantidad de AH y AF esta directamente relacionada con el contenido del COE, por lo que los tratamientos registraron la misma tendencia de este. La prevalencia de AH sobre AF es un indicador de estabilidad en el compost ya que el aumento en el contenido de AH durante el proceso de compostaje esta directamente relacionado con el grado de humificacion y maduracion del producto (Rekha et al., 2005); en general, materiales frescos contienen bajos niveles de AH y altos niveles de AF, y la relacion se invierte en la medida que avanza el proceso de compostaje. Fong et al. (2006) reportaron un rango de variacion de 2 a 5% de AH en diferentes pruebas de compostaje.

Indice de humificacion (IH): El T2 registro el mayor IH, presentando diferencias significativas (P [menor que o igual a] 0,05) con el resto de los tratamientos (Cuadro 2). En terminos relativos, este tratamiento (T2) mostro un mayor valor de la fraccion AH + AF, lo cual sugiere cierto grado de asociacion entre esta fraccion y el IH. No obstante, Govi et al. (1993) senalan que pueden existir concentraciones significativas de compuestos organicos complejos que interfieren durante el fraccionamiento de las sustancias humicas, influyendo en la maduracion de la MO. Es de resaltar que los tres tratamientos estuvieron dentro de valores aceptados como buenos con respecto al IH. Acosta et al. (2004) indican que el IH es un parametro que estima la calidad de los materiales organicos y valores menores a 1 se consideran propios de un material maduro. Michel et al. (1995), al compostar residuos vegetales presentaron valores de IH de 0,37 y los autores consideraron bien humificado el material obtenido. Asi mismo, Acosta et al. (2004), citan valores de IH de 0,36 para EDC, e indicaron que el material era adecuado para uso agricola debido a lo estabilizado de su MO.

Grado de humificacion (GH): De nuevo, el T2 presento el mayor valor (P [menor que o igual a] 0,01), seguido de T1 y T3 (Cuadro 2). Al igual que en el caso del IH, aparentemente existe cierta relacion entre GH y AH + AF, por las mismas razones antes senaladas. Sin embargo, los composts resultantes en los tres tratamientos se consideraron materiales muy humificados ya que los valores de GH estuvieron por encima de 60% (Acosta et al., 2004). Estos mismos autores citan valores de GH similares a los registrados en nuestra investigacion al compostar lodos residuales, aunque cuando compostaron EDC obtuvieron valores mucho menores (30,5%).

CONCLUSIONES

Los compostajes de pulpa de cafe obtenidos presentaron valores dentro del rango adecuado para los diferentes atributos quimicos y biologicos estudiados. No obstante, la variacion en la cantidad de estiercol de caprino aplicado influyo principalmente sobre el contenido final de materia organica y la relacion carbono: nitrogeno. En la medida en que se redujo la cantidad de estiercol en los tratamientos, ambos atributos incrementaron su valor en el producto finalmente obtenido.

Los parametros de humificacion confirman que se lograron composts bien maduros y estabilizados. Resulto de particular importancia que el tratamiento de menor proporcion de estiercol de caprino registrara valores aceptables para la mayoria de los atributos. Por ultimo, se puede senalar que el compostaje representa una alternativa viable para la transformacion de la pulpa del cafe en una enmienda organica de calidad en la zona bajo estudio.

AGRADECIMIENTO

A la Inv. Isabel Elena Arrieche del INIAYaracuy por sus aportes a esta investigacion y revision del articulo.

LITERATURA CITADA

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3. Brito, G., I. Arrieche, E. Bisbal, N. Alfonzo, M. Navas, N. Gomez y P. Yanes. 2004. Manual de Metodos y Procedimientos de Referencia. Inst. Nacional de Investigaciones Agricolas (INIA). Venezuela.138 p.

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9. Fong, S.S., L.S. Seng, W.N. Chong, J. Asing, M. Faizal y A.S. Pauzan. 2006. Characterization of the coal derived humic acids from Mukah, Sarawak as soil conditioner. J. Braz. Chem. Soc. 17(3): 582-587.

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14. Labrador, J. 2001. La Materia Organica en los Agrosistemas. Mundi Prensa. Madrid.

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17. Michel, F., C. Adinarayana Reddy y L. Forney. 1995. Microbial degradation and humification of the lawn care pesticide 2,4-dichlorophenoxyacetic acid during the composting of yard trimmings. Applied and Environment Microbiology 61(7): 2566-2571.

18. Pino, P., M. Varnero y P. Alvarado. 2005. Dinamica del compostaje de residuos vitivinicolas con y sin incorporacion de guano broiler. Revista de la Ciencia del Suelo y Nutricion Vegetal 5(2): 19-25.

19. Pujol, R., L. Zamora, M. Sanarrusia y F. Bonilla. 2000. Estudio de impacto ambiental del cultivo y procesamiento del cafe. Programa de desarrollo urbano sostenible. Universidad de Costa Rica. San Jose. 20 p.

20. Rekha, P., D.S. Suman Raj, C. Aparna, V. Hima Bindu y Y. Anjaneyulu. 2005. Bioremediation of contaminated lake sediments and evaluation of maturity indicies as indicators of compost stability. Int. J. Environ. Res. Public Health. 2(2): 251-262.

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22. Sanchez, G., E. Olguin y G. Mercado. 1999. Accelerated coffee pulp composting. Biodegradation 10(1): 35-41.

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Recibido: Febrero 7, 2008

Aceptado: Febrero 26, 2009

Francis Pierre (1), Maria Rosell (2), Ana Quiroz (1) y Yasmil Granda (1)

(1) Instituto Nacional de Investigaciones Agricolas (INIA), Centro de Investigaciones Agropecuarias del Estado Lara. Apdo. 592. Barquisimeto. e-mail: fpierre@inia.gob.ve; aquiroz@inia.gob.ve

(2) Universidad Nacional Yacambu. Cabudare. Venezuela
Cuadro 1. Caracteristicas quimicas del compost
de la pulpa de cafe con tres proporciones de
estiercol de caprino

Variable                           Tratamiento

                           T1         T2        T3

pH                       7,27 a     7,20 a    7,43 a
CE (dS x [m.sup.-1)      2,81 a     2,86 a    2,39 a
C/N                      18,12 b    20,23 a   21,00 a
N (g x [kg.sup.-1])      14,4 a     15,5 a    15,9 a
P (g x [kg.sup.-1])       5,0 a     4,5 a      4,1 a
K (g x [kg.sup.-1])       8,6 a     6,5 a      7,6 a
Ca (g x [kg.sup.-1])     42,3 a     35,0 a    40,9 a
Mg (g x [kg.sup.-1])     10,5 a     11,7 a    12,3 a
Fe (g x [kg.sup.-1])      5,4 a     5,4 a      4,3 b
Zn (mg x [kg.sup.-1])    59,9 a     54,3 b    50,3 b
Cu (mg x [kg.sup.-1])    19,6 a     18,7 a    16,6 b
Mn (mg x [kg.sup.-1])    193,0 a   194,4 a    182,9 a

Variable                             P

pH                                  ns
CE (dS x [m.sup.-1)                 ns
C/N                      [menor que o igual a] 0,05
N (g x [kg.sup.-1])                 ns
P (g x [kg.sup.-1])                 ns
K (g x [kg.sup.-1])                 ns
Ca (g x [kg.sup.-1])                ns
Mg (g x [kg.sup.-1])                ns
Fe (g x [kg.sup.-1])     [menor que o igual a] 0,01
Zn (mg x [kg.sup.-1])    [menor que o igual a] 0,05
Cu (mg x [kg.sup.-1])    [menor que o igual a] 0,01
Mn (mg x [kg.sup.-1])               ns

Medias seguidas por letras iguales no son
estadisticamente diferentes segun la prueba de Duncan

Cuadro 2. Caracteristicas biologicas del compost
de la pulpa de cafe con tres proporciones de
estiercol de caprino

Caracteristica           Tratamiento                 P
biologica

                   T1         T2       T3

MO (%)           26,00 b    31,3 a   33,1 a    [menor que o
                                               igual a] 0,01
COE (%)           3,27 a    3,23 a   3,81 a         ns
AH (%)            1,81 a    2,08 a   1,98 a         ns
AF (%)            0,65 a    0,73 a   0,70 a         ns
AH+AF              2,46      2,81     2,68          --
IH                0,35 a    0,25 b   0,31 ab   [menor que o
                                               igual a] 0,05
GH (%)           75,09 b   80,65 a   70,34 c   [menor que o
                                               igual a] 0,01

Medias seguidas por letras iguales no son
estadisticamente diferentes segun la prueba de Duncan
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Author:Pierre, Francis; Rosell, Maria; Quiroz, Ana; Granda, Yasmil
Publication:BIOAGRO
Article Type:Report
Date:Apr 1, 2009
Words:3956
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