la lombricultura en la producción agropecuaria y en el ambiente
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la lombricultura en la producción agropecuaria y en el ambiente
IR EL NOMBRE DE LA ] LA LOMBRICULTURA EN LA PRODUCCIÓN AGROPECUARIA Y EN EL AMBIENTE MONDRAGÓN-ANCELMO Jaime, ROJAS-SANDOVAL Luis Alejandro, JUÁREZ-CARATACHEA Aureliano, GUTIÉRREZ –VÁZQUEZ Ernestina*1 2011 * Instituto de Investigaciones Agropecuarias y Forestales, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo. Km 9.5, carretera Morelia Zinapécuaro, Tarímbaro, Michoacán, México. C.P: 58000. Tel. 01 (443) 32958323 y Fax: 01 RESUMEN L os desperdicios orgánicos generados por todas las actividades del hombre y del sector pecuario han causado contaminación del medio “Si la tierra y el agua son sanos, también lo estarán los seres vivos que habiten y se alimenten de ellas” ambiente, ocasionando enfermedades y el agotamiento de los recursos naturales. Por tanto, el objetivo de esta revisión fue recabar información de las diferentes investigaciones que se han realizado con respecto al uso de las lombrices de tierra. Se concluye, las lombrices de tierra permiten la obtención de fertilizante orgánico, proteína vegetal y animal. Palabras claves: Eisenia foetida, contaminación ambiental, proteína de lombriz, desechos orgánicos, lombricomposta. ABSTRACT The organic waste generated by all human activities and the livestock sector have caused environmental pollution, causing disease and depletion of natural resources. The objective of this review is to share the results of various investigations that have been made regarding the use of earthworms. The conclusion, eartworms permit to obtain organic fertilizer, plant and animal protein. Key words: Eisenia fetida, environmental pollution, earthworm proteín, organic waste, vermicomposta. Página 2 INTRODUCCIÓN E l siglo actual ha permitido en muchos países adquirir importante grado de desarrollo; sin embargo, ese desarrollo industrial y económico ha sido en la mayoría de los casos ignorante a los problemas relacionados al ambiente, contaminación del suelo, agua y aire; sin lugar a dudas, el mantenimiento y restauración del medio ambiente será probablemente unos de los grandes desafíos del siglo XXI (Rodríguez, 2002, Pacheco et al. 2002), como es el caso de los desechos orgánicos, que es uno de los principales causantes de contaminación ambiental en muchos países, incluyendo México, ya que se producen en grandes volúmenes y se acumulan en espacios inadecuados (Uicab y Sandoval, 2003). El tratamiento de los desechos orgánicos cada día reviste más importancia dada la dimensión del problema que representa, no solo por el aumento de los volúmenes producidos o por una mayor intensificación de las producciones, sino también de la aparición de nuevas enfermedades que afectan la salud humana y animal que tienen directa relación con el manejo inadecuado de los residuos orgánicos. Por citar algunos ejemplos, las camas de aves están constituidas por heces y orinas, resto de alimento y plumas; los cerdos excretan diariamente en términos de sus pesos vivo aproximadamente el 80% de nitrógeno y fosforo y el 90% de potasio de su ración (Rodríguez, 2002). Luévano y Velázquez (2001) reportaron que los bovinos de leche producen 30.9 kg/día de excretas, se tiene que al año se genera 11278.5 kg/vaca. El uso inapropiado de estas excretas pueden crear problemas tales como olor, producción de nitratos y otros elementos contaminantes de cuerpos de agua. Las excretas sólidas la mayor proporción se recicla en fresco. El manejo de las excretas en fresco agudiza aún más el riesgo de contaminación del ambiente debido a la volatilización del N; aun en las granjas donde las excretas se almacenan por varios meses, estas se deshidratan expuestas al sol y a la lluvia; no existe una infraestructura particular para este propósito como tampoco se usan materiales aislantes en la tierra o el aire. El mayor problema del reciclaje de excretas en fresco en la agricultura es el riego de transmisión de enfermedades hacia los humanos (FAO, 2002). Estudios, demuestran que las excretas causan alto índice de contaminación (Reinés et al. 2004). También promueven el “efecto invernadero”, en el que participan cuatro gases distintos, de los cuales Página 3 tres pueden provenir de las actividades ganaderas y humanas: dióxido de carbono (CO2), metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), que provocan calentamiento atmosférico (Novoa et al. 2000, Jaurlaritza, 2002; Rodríguez, 2002). Los elementos del estiércol (nitrógeno y fósforo), materia orgánica, sedimentos, patógenos, metales pesados, hormonas, antibióticos y amonio pueden contribuir a la contaminación del agua y suelo (Andriulo et al. 2003, OECD, 2004); estos elementos pueden ser peligrosos para la salud del humano, animales y plantas (Damas et al. 2004, Pérez et al. 2004, FAO, 2010); además de provocar problemas de tipo económico y social (Sandoval et al. 2003). Años recientes se han buscado diferentes alternativas para el manejo adecuado de los desperdicios orgánicos y convertirlos en productos útiles; como son la producción de compostas, que en grande rasgos, es obtenido partir del composteo (las excretas son volteadas periódicamente y cubiertas para lograr una mayor eficiencia en el proceso y evitar los malos olores) (Ozores-Hampton, 1998). También con mucho éxito, se ha elaborado el lombricompostaje o vermicompostaje, la cual es obtenido a partir del uso de la lombriz como biotransformador, organismo que permite desdoblar los desperdicios orgánicos, favoreciendo la producción de proteína vegetal y animal (Atiyeh et al. 2000, Sánchez et al. 2004). Dicha actividad es conocida como Lombricultura. El manejo de la lombriz permite transformar en biomasa alimenticia y abono orgánico las sustancias contaminantes (Zepeda, 2000, Hernández et al. 2003, Reines et al. 2004). Se trata de una actividad, que permite perfeccionar los sistemas de producción agropecuaria, obteniendo impacto positivo ambiental, social y económico. Zepeda (2000) y Reines et al. (2001) mencionaron que existen más de 3000 especies de lombrices que pertenecen al Plylum annelida, clase clitalata o gusanos redondos constituidos por anillos o metámeros y al orden oligochaetos del griego oligo (Escaso) y chaeta (pelo) y a la familia lumbricidae. Sin embargo, las razones por la que se fundamenta la utilidad de la lombriz roja californiana (Eisenia fetida) es que se adapta a amplio rango de temperaturas, un óptimo de 22 ºC, temperaturas altas y bajas cercanas a 42 y 0ºC reducen la ingesta de alimentos y reproducción (Zepeda, 2000, Reines et al. 2001). Ecosistema con características adecuadas de temperatura, humedad, pH, vitaminas, proteínas, carbohidratos y minerales, favorece en su desarrollo y adecuada reproducción (Lee, 1985). Este anélido es hermafrodita, aunque se fertiliza por fecundación cruzada, la cual ocurre a través de una estructura llamada clitelo en el que se forma el huevo o cápsula, se aparean cada 7 días después de 3 meses de edad cuando alcanzan la madurez sexual, observándose un anillo de mayor diámetro llamado clitelo, Página 4 lugar donde se conforma la cápsula que contiene los embriones (Zepeda, 2000, Reines et al. 2001). Investigaciones realizadas reportan como producto de la fecundación, una cápsula por semana con 1 a 21 lombrices por cápsula (Ferruzzi, 1987), 4 a 6 cápsulas por semana con promedio de 2,3 lombrices por cápsula (Hernández et al. 1997), 1 capsula por semana con 2 lombrices por capsula (Domínguez et al. 2005). Oliver y Toboada (2004) mencionaron que la lombriz E.fetida es la especie más cultivada en el mundo dada su rusticidad, tolerancia a los factores ambientales (pH, temperatura, humedad), potencial reproductivo y capacidad de apiñamiento. No obstante, Domínguez et al. (2005) concluyen que la lombriz E. andrei es mas recomendada por su mayor tasa de crecimiento y reproducción, comparada con la lombriz E. fetida. Por otra parte Kurien y Ramasamy (2006) indicaron que la lombriz E. eugeniae es la más eficiente en la producción de vermicomposta. Sin embargo, varios autores coinciden que estos resultados va depender del tipo y del manejo previo del sustrato que se le ofrece a las lombrices, entre otros factores, como la temperatura ambiental y la humedad principalmente. Por su parte, las lombrices Eisenia fetida fueron criadas extensivamente a partir de los años 50 en California (Estados Unidos), originaria de Eurasia, conocida y empleada por más del 80% de los criaderos del mundo, reportada por algunos investigadores como "rojo híbrido", lo que ha generado innumerables confusiones ya que no se trata de un híbrido, sino de una lombriz que al igual que el resto de sus parientes son el resultado de la selección natural (Ferruzi, 1987, Oliver y Toboada, 2004). Al respecto, James (2002) reportó que en Filipinas investigan la biodiversidad de la lombriz. Después de un año de trabajo han identificado 100 nuevas especies dentro de las que se incluyen 4 nuevos géneros. Mientras que Pavlicek et al. (2002) con trabajos realizados en Israel observaron hasta 29 especies. También Blakemore et al. (2002) señalaron que en Japón tienen una lista de 80 especies de lombrices y reconocen que en este país es incompleto el estudio taxonómico de la biodiversidad de las lombrices. Por su parte Birang et al. (2002) en Camerún encontraron 38 especies de las cuales 19 (50%) no han sido identificados. Estos resultados, precisan la necesidad de intensificar los esfuerzos sobre el trabajo de taxonomía. Las características de estructuras anatómicas son fundamentales para los estudios taxonómicos, así Página 5 para la determinación del genero Prosellodrilus, Qiu et al. (2002a) utilizaron 30 caracteres anatómicos cualitativos y cuantitativos; otros autores señalan que tomaron como base la diferenciación de algunas estructuras del aparato reproductor (Qiu et al. 2002b) o bien del aparato reproductor y excretor (Qiu et al. 2002c). Aunque, hace algunos años se han usado técnicas moleculares, por ejemplo, isoenzimas, como marcadores taxonómicos (Schmelz y Collado 2002) y técnicas basados en secuencias del DNA (Pérez-Lozada et al. 2005). Desperdicios orgánicos proporcionados como alimento a las lombrices de tierra Diferentes tipos de desechos orgánicos se han utilizado para la producción de lombricompostaje (Cuadro 1y 2), tanto industrial como en las actividades productivas (Atiyeh et al., 2002, Rodríguez et al. 2004); como son la transformación de residuos domésticos (Morales y Patrón, 2002); desechos animales (Ang López et al. 2002, Giraddi y Lingappa ,2002, Garg et al. 2005, Loh et al.2005, Durán y Henríquez, 2007, Gutiérrez et al. 2007, Sangwan et al. 2008); desechos de hongos comestibles (Ancona et al. 2004); contenido ruminal (Uicab et al. 2004); mezclas de desechos de frutas y verduras (Rodríguez et al. 2004); diferentes tipos de sustratos a la vez (Reinés et al. 2004, Santamaria y Ferrera, 2002, Gunadi y Edwads, 2003, Sogbesan y Ugwumba, 2006); cáscara de huevo (Rafael et al. 2007). Por lo tanto, el empleo de las lombrices de tierra en la descomposición de una amplia gama de residuos orgánicos, incluyendo lodos residuales de aguas negras, desechos de animales, residuos de cultivos, y residuos industriales, para generar vermicompostas se ha incrementado de manera considerable y con resultados favorables. Cuadro 1. Composición de minerales de Lombricompostaje Eisenia fetida. Ca Mg Lombricompostaje K P Fe Cu % Zn Mn mg/Kg Doméstico 3.6a 0.6c 3.3b 1.7b 5714b 47c 1118a 218d Estiércol 2.3c 0.7b 1.1cd 2.0a 6124b 64b 308b 422c Banano 1.8d 0.8a 6.8a 1.7b 5461b 48c 255b 326c Ornamental 4.0b 0.5c 1.3c 1.5c 7353b 54cb 300b 700a Broza 1.6d 0.3d 0.8d 1.3d 26489a 105a 181b 558b abcd Medias con letras iguales en la misma columna, no difieren estadísticamente (P<0.05) (Durán y Henríquez, 2007). Macrominerales: Calcio (Ca), magnesio (Mg), potasio (K), fósforo (P), Microminerales: hierro (Fe), cobre (Cu), zinc (Zn), Manganeso (Mn). Página 6 Cuadro 2. Contenido de nitrógeno (N), materia orgánica (MO), carbono orgánico (CO) y relación C/N (carbonos/nitrógeno) de Lombricompostaje de Eisenia fetida. Lombricomposta N% MO % CO % C/N Doméstico 3.1a 29.0b 16.9b 5.6c Estiércol 3.8b 33.1ab 19.2ab 10.9a Banano 2.9a 35.2a 20.5a 7.0c Ornamental 2.2b 37.1a 21.6a 10.0ab Broza 1.0b 29.3b 17.0b 9.2b abc Medias con letras iguales en la misma columna, no difieren estadísticamente (P<0.05) (Durán y Henríquez, 2007). De los resultados del Cuadro 1y 2, los autores sugirieron que el tipo de sustrato utilizado incidirá en las características finales del material, debido a que este estudio los datos mostraron variabilidad en las propiedades de los vermicompostajes evaluados, lo que sugieren la necesidad de su caracterización así como de mayor investigación de las fuentes utilizadas. Mulet et al. (2008) registraron un alto contenido de bacterias, hongos y actinomicetos en el humus de lombriz, los cuales son admisibles para la descomposición de la materia orgánica para aumentar la diversidad biológica y estabilidad del suelo. Po su parte, Delgado et al. (2004) indicaron que al utilizar lodos residuales se mejora el humus obtenido de la transformación de por medio de la lombriz Eisenia fetida, al aumentar el potasio y fósforo. Beneficios de las lombrices de tierra La lombricultura constituye una respuesta simple, ecológica (Castillo et al. 2000, Vielma et al.2003; Reyes y Rodríguez 2004); económica (García et al. 1997ª, Vielma et al. 2003); acelera el proceso de obtención de abonos orgánicos de calidad (Castillo et al.2000, Sophary et al. 2001); constituye un alimento de alta calidad disponible (Quang et al.2000, Medina et al. 2003) lo que ha constituido la elaboración de galletas enriquecidas con harina de lombriz (Sánchez et al.2005). Además, su impacto en la estructura de los suelos (Capowiez et al. 2002); su papel como biomonitores de compuestos químicos agrícolas (Reinecke y Reinecke, 2002, Rault et al.2002, Sahu y Panda, 2002, Lannacone y Alvariño, 2005, Ávila et al. 2007); la reducción de metales pesados (Delgado et al.2004, Kaushik y Garg, 2003, Sangwan et al. 2008); la reducción de patógenos en los sustratos (Murry y Hinckley 1992); su efecto en la fertilidad de los suelos (Huerta et al. 2007). Igualmente su aplicación clínica en la medicina tradicional china (Zhenjun, 2002); su efecto cicatrizante de la crema preparada con Aloe vera y Eisenia fetida (Corpollanos, 2004); su potencial acción bactericida (Aguilera et al. 2004). Página 7 Scheu (2004) indicó que los estudios sobre interacciones de las plantas y lombrices pueden contribuir a un entendimiento más completo de ecosistemas terrestres y al desarrollo de prácticas amistosas con el medio ambiente. En un estudio realizado por Arancon et al. (2004) mostraron el efecto del vermicompostaje sobre el crecimiento de tomates, fresas y pimienta, observándose aumentos significativos de peso del retoño, hojas y de frutas, comparado con aquellos tratados con fertilizantes inorgánicos, lo que sugiere que posiblemente podrían estar previstas parcialmente aumentos microbianos al suelo después de aplicar lombricompostaje, conduciendo a la producción de hormonas o humus que actúan como reguladores de crecimiento de las plantas. Herrera y Paredes (1996) mencionaron que de acuerdo a los análisis efectuados en el estudio para la producción de biofertilizante líquido a partir de estiércol de bovino, utilizando a la lombriz californiana como unidad transformadora, pudiera parcialmente suplir los nutrientes requeridos en programas integrales de fertilización foliar complementarias y suplementarias, así como también de soluciones nutritivas para cultivos hidropónicos. Estudios realizados por Castillo et al. (2000) reportaron que el fósforo del humus de las lombrices aporta cantidades importantes y resultan suficientes para suelos con déficit de este elemento. Respecto al vermicompostaje o humus, se incluyen estudios de su efecto en vegetales y plantas ornamentales (Edwars, 2002); en el crecimiento de plantas en invernadero (Lee et al. 2002); plántulas de cedro (Cedrela odorata) y primavera (Tabebuia donell smithhii) (Cuevas et al. 2004); el rendimiento y en las principales plagas insectiles en el cultivo de Phasaseolus vulgaris (Vilches et al. 2004), la calidad y maduración del vermicompostaje sobre la germinación y crecimiento de plantas (Raphanus sativus; Tapetes patula, Barbarea verna) (Ang López et al. 2002); el desarrollo del chile serrano (Martínez et al. 1999); producción de tomate en invernadero (Rodríguez et al. 2008); el crecimiento de las plantas hortícolas y forestales (Sánchez et al. 2004); producción de semilla de papa en invernadero (Patrón et al. 2002); fríjol (Sánchez et al. 2004); cultivo de maíz (Rezendiz et al. 2004); crecimiento del lechosero (Carica papaya L.) (Acevedo y Pire, 2004); la aclimatación de plantas de caña de azúcar (Díaz et al. 2005); aclimatación de vitroplantas de sábila (Aloe vera L. Burm. f) (Vílchez et al. 2007); su uso en la producción de la morera (Morus alba) (Elizondo-Salazar, 2007); en plantas medicinales (Sánchez et al. 2005) y su uso en platas florales (Milanés et al. 2005). Página 8 El trabajo realizado por Gonzalvo et al. (2001) sobre alimentos no convencionales para el consumo de animales monogástricos encontraron que la harina de lombriz contiene 88.7% de proteína. Sin embargo, Medina et al. (2003), Vielma et al. (2003a) y García et al. (2009) reportaron 61.8%, 60% y 53% respectivamente. Por otro lado, Vielma y Medina (2006) analizaron la composición química de la harina de lombriz Eisenia fetida (Cuadro 3), sin reportar diferencias entre dos métodos utilizados, destacaron que los porcentajes de nutrientes de la harina de lombriz fue satisfactoria, ya que algunos de estos valores fueron superiores a los reportados para algunos alimentos convencionales y a los reportados por investigadores que han trabajado con este tipo de lombriz. También se ha reportado que la harina de lombriz Eisenia fetida, presenta ácidos grasos tales como el linoleico y araquidónico (Vielma et al. 2003b), minerales Ca, P, Mg, K, Na, Fe, Cu, Mn, Zn (García et al. 2009) y gran cantidad de aminoácidos (Vielma et al. 2003a, García et al. 2009) los cuales son esenciales en la nutrición humana. Con estos resultados se sugiere que la proteína de la lombriz Eisenia fetida, es segura para la alimentación de los animales y posible consumo humano (Gonzalvo et al. 2001, Vielma et al.2003, Medina et al. 2003, Cova et al. 2009). Así como, para dietas de aves (Rodríguez et al. 1995, Quang et al. 2000, Thy 2001, Díaz et al. 2007); cerdos (García 1997b, García et al. 2005); conejos (Orozco et al. 1988, Nieves y Calderón 2001); trucha arcoíris (Oncorhynchus mykiss) (Bastardo et al. 2005). Morón et al. (2008) comentan que la inclusión de harina de lombriz en la dieta de las codornices puede utilizarse como una alternativa de alimentación proteica, puesto que, favorece incremento del rendimiento en canal y mayor contenido proteico en la carne de codorniz. Cuadro 3. Composición química de harina de lombriz obtenida por liofilización (HL) y secado en estufa (HSE). Componente (%) HL HSE Humedad 11,6 ± 0.1 13.5 ± 0.1 Proteína bruta 62.3 ± 0.1 61.8 ± 0.2 Lípidos 7.9 ± 0.7 11.1± 0.2 Cenizas 7.9 ± 0.1 6.0 ± 0.8 Fibra cruda 2.0 ± 0.3 3.7± 0.4 Carbohidratos solubles 8.3 ± 1.1 3.9 ± 0.3 Carbohidratos totales Fuente: (Vielma y Medina, 2006). Página 9 De acuerdo a los estudios reportados, demuestran que el uso de las lombrices de tierra y sus productos pueden ser una intervención potencial importante para la mejora de la calidad de vida de las familias de bajos recursos y permitir una alternativa sustentable de producción, que traerá como resultado la disminución de la contaminación a base de desperdicios orgánicos en el medio ambiente. No obstante, las diferentes investigaciones citados en esta revisión, es importante mencionar, que se realizaron bajo condiciones diferentes de manejo y de ambiente principalmente; factores que pueden modificar las variable estudiadas, lo que se recomienda que en el futuro se realicen mayor investigación para obtener conclusiones de acuerdo a la zona de interés. CONCLUSIONES La Lombricultura es una opción para reducir los desperdicios orgánicos que contaminan el medio ambiente generados por el hombre y el sector agropecuario, permitiendo la obtención de fertilizante orgánico para la producción de alimentos agrícolas. Además de proteína para la alimentación del cerdo, conejo, aves y peces. REFERENCIAS Acebedo I.C. y Pire R. (2004). Efectos del lombricompost como enmienda de un sustrato para el crecimiento del lechosero (Carica papaya l). Interciencia. 29, 274-279. Aguilera C.R.A., Loza LI.J.A. y Reinés A. M. (2004). 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