Introducción

Los biofertilizantes son compuestos de materia orgánica que se aplican a los cultivos para su crecimiento y salud. Sus microorganismos constituyentes interactúan biológicamente con el suelo, las raíces y las semillas de las plantas, promoviendo el crecimiento de micro flora que mejora la fertilidad del suelo. Debido a que los fertilizantes químicos causan un deterioro de la vitalidad del suelo a través del tiempo, los biofertilizantes son alternativas atractivas, beneficiando las cosechas y la tierra (Gíl, 2017).

El avance de la biotecnología ha permitido estandarizar y optimizar diversos bioprocesos destinados a la utilización de residuos orgánicos para la obtención de diversos biofertilizantes. Uno de los bioprocesos más estudiados es la producción de biogás y dos efluentes líquidos denominados biol y biosol, obtenidos como productos de la fermentación de desechos orgánicos como el estiércol de ganado vacuno. (^{Medina & Solari, 2010}).

Tanto el biol como el biosol son soluciones orgánicas que tienen valor como fertilizante y por ende pueden ser utilizados en la irrigación de los cultivos para remplazar los fertilizantes químicos. (^{Días et al., 2017}).

Estudios realizados indican que el Biol contiene macronutrientes tales como Nitrógeno (N), Fosforo (P) y Potasio (K), estos tres elementos son denominados mayores o fundamentales, porque siempre está presente alguno de los tres o los tres en cualquier fórmula de fertilizante (^{Espinoza, 2015}).

Las características de los fertilizantes orgánicos Biol y Biosol producidos dependerán de una serie de factores entre los que prevalecen el tipo de estiércol utilizado y la dilución, los fertilizantes producidos por un biodigestor alimentado con estiércol de vaca o cerdo contiene un 2 a 3% de Nitrógeno, 1 a 2% de Fósforo, 1% de Potasio y alrededor de 85% de materia orgánica. (^{Soria et al.; 2015}).

El uso del “biol”, se plantea como una alternativa tecnológica de carácter orgánico, orientada a mejorar la productividad y calidad de los cultivos, especialmente en sectores donde hay limitaciones causadas por el estrés fisiológico, actuando como biofertilizantes, estimulando el crecimiento y desarrollo de la planta, sin contaminar el ambiente. Frente a esta realidad, y teniendo en cuenta que en nuestra ciudad y en muchas ciudades del país las hortalizas de tallo corto son mayormente regadas con aguas servidas sin ningún tratamiento previo, lo cual expone a los pobladores a sufrir de afecciones gastrointestinales. Por todo ello el presente trabajo de investigación tuvo como objetivo evaluar la influencia de las concentraciones del bioabono “biol” en las características del crecimiento y desarrollo de Lactuca sativa var. longifolia (Asteraceae) “lechuga” en un medio hidropónico.

Materiales y métodos

Resultados

En la Tabla 1 se muestran los valores de pH y las concentraciones promedio en mg/L de Nitrógeno, Fósforo y Potasio presentes en el biol a los 45 días de fermentación en el biodigestor, observándose que estas aumentan a medida que aumenta el tiempo de fermentación. Se determinó de esta manera que la mayor concentración de Nitrógeno, Fósforo y Potasio en el biol correspondientes a 10,200.00, 219.10, y 1103.80 respectivamente se obtienen en el día 45 de la fermentación. Estos datos fueron corroborados por los resultados obtenidos utilizando el método ANOVA el cual demostró diferencias significativas entre los valores obtenidos en los 3 tiempos evaluados.

La Tabla 2 muestra los promedios obtenidos de peso (gramos), longitud foliar y longitud radicular (centímetros) de las plantas de Lactuca sativa “lechuga” obtenidas después de 60 días de trasplante de las mismas a las diferentes concentraciones de biol evaluadas. Se observa que el mayor peso, longitud foliar y radicular se obtuvo con una concentración de 20% de biol.

En la Tabla 3 se pueden observar los promedios de peso obtenidos en las plantas sometidas a los diferentes tratamientos con el biol, la cual nos indica que el mayor peso de las plantas de lechuga correspondiente a 224. 47 se obtuvo con una concentración de biol al 20%, este valor no presentó diferencia con los valores obtenidos en el tratamiento con solución hidropónica. Esto se corrobora en el análisis de varianza mostrado en la tabla 4.

Puesto que el valor-P de la razón-F es menor que 0.05, existe una diferencia estadísticamente significativa entre la media con un nivel del 95.0% de confianza.

Con respecto a la tabla 5,6 y 7 que nos muestran valores promedios de longitud foliar y radicular de las plantas de lechuga, se observa el mismo comportamiento de obtener mayor desarrollo a medida que va aumentando la concentración de biol hasta llegar a un máximo de 27.11 cm de longitud foliar y 45.72 de longitud radicular cuando el biol está a una concentración de 20%. Estos resultados fueron superiores a los que presentaron las plantas que formaron parte del grupo control y que estuvieron sometidas a solución hidropónica estándar y que alcanzaron 25.89 cm de longitud foliar y 35. 16 cm de longitud radicular, lo cual confirma que es posible reemplazar la solución hidropónica nutritiva comúnmente utilizada por el bioabono biol al 20 %. Igualmente se pudo corroborar con el análisis de varianza en la tabla 8.

Puesto que el valor-P de la razón-F es menor que 0.05, existe una diferencia estadísticamente significativa entre la media con un nivel del 95.0% de confianza.

Puesto que el valor-P de la razón-F es menor que 0.05, existe una diferencia estadísticamente significativa entre la media con un nivel del 95.0% de confianza.

Discusión

La digestión anaerobia es un proceso biológico degradativo en el cual, parte de la materia orgánica contenida en un sustrato es convertida en una mezcla de gases principalmente metano y dióxido de carbono, mientras que el otro producto resultante de la degradación anaerobia es la mezcla de un efluente estabilizado y la biomasa microbiana producida, para este proceso la materia orgánica debe degradarse u oxidarse mediante un mecanismo complejo que se divide en 4 etapas: hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y metanogénesis, las cuales se llevan a cabo por la acción de diversas familias de bacterias, dentro de las cuales intervienen las bacterias hidrolíticas, fermentativas, acetogénicas y metanogénicas (^{Antoni et al., 2017}).

Todos estos procesos se llevan a cabo simultáneamente dentro del digestor, al cual sólo se le alimenta de la materia prima en las condiciones adecuadas, tomando en cuenta que las bacterias son el ingrediente esencial del proceso, lo cual es necesario mantenerlas en condiciones que permitan asegurar y optimizar su ciclo biológico (^{Cabos, 2014}).

Según ^{Lawrence et al., (2011}), los factores ambientales importantes para el desarrollo de la digestión anaerobia son la temperatura y el pH, puesto que los mismos influyen en la velocidad de digestión y las variaciones bruscas de los mismos pueden provocar la desestabilización del proceso. Existen 3 rangos de temperatura en los que pueden trabajar los microorganismos y se pueda desarrollar una buena degradación de la materia orgánica: psicrófilo (por debajo de los 25ºC), mesofílico (entre 25 y 45ºC) y termófilo (entre 45 a 65ºC) (^{Díaz-Báez et al., 2012}).

El otro parámetro importante para el proceso de digestión es el pH, no debe bajar de 6 ni subir de 8; este parámetro no solo determina la buena producción de biogás y sus efluentes, sino que también determina su composición; un descenso en el pH provocaría bajas en la composición energética de los productos obtenidos a partir de la digestión del material orgánico, mientras que el aumento favorece la formación de amoniaco que, en elevadas concentraciones, es inhibidor del crecimiento microbiano (^{Patrick et al., 2016}).

Como resultado de la fermentación anaerobia del estiércol, se obtienen 2 efluentes líquidos, uno llamado biol (en mayor cantidad) y el otro biosol; donde aproximadamente el 90% del material ingresado se transforma en biol. Con respecto a la composición de este efluente referencias teóricas establecidas por ^{Potsch et al. (2014}) en Austria refieren este efluente está compuesto por macronutrientes como Nitrógeno: 2630.00 mg/L, Potasio: 2660.00 mg/L y Fósforo: 430.00 mg/L con un periodo de fermentación de 60 días.; comparando estos datos con los obtenidos en la presente investigación y mostrados en la tabla 1 se puede observar que en el biol obtenido existe una mayor concentración de nitrógeno correspondiente a 10,200.00 mg/L, valor muy superior al reportado por los autores, lo cual depende en gran parte del tipo de estiércol utilizado y el manejo que se le brinda desde que este es colectado hasta que es vertido al biodigestor. Cabe resaltar que este valor superior fue obtenido en un tiempo menor de fermentación al reportado por la bibliografía, lo cual establece una ventaja comparativa en cuanto al costo del bioproceso.

(^{Soria et al., 2015}), refiere que la fermentación anaeróbica de estiércol de vacuno para la obtención de biol varía según la estación del año y lugar, según la temperatura del medio o presión atmosférica, según la alimentación del ganado, la raza, entre otros, por ejemplo la fermentación del biol en los meses de verano es más rápido (1-2 meses) y en el invierno es lenta (2-4 meses). por lo que se optó por utilizar el biol de 45 días para proceder a su utilización como solución nutritiva para el cultivo de lechugas hidropónicas.

En los cultivos hidropónicos, todos los elementos esenciales se suministran a las plantas disolviendo las sales fertilizantes en agua, para preparar la solución de nutrientes. La elección de las sales que deberán ser usadas depende de un elevado número de factores. Una de las características que deben tener las sales fertilizantes es una elevada solubilidad o de lo contrario solo una pequeña parte se disolverá (Cabos, 2017).

La mayoría de plantas utilizan generalmente 16 elementos para su crecimiento. Estos están divididos entre macronutrientes (macro elementos), aquellos que son requeridos relativamente en gran cantidad, y los micronutrientes (elementos traza o menores), aquellos que son necesitados en considerable menor cantidad (^{Gómez, 2010}).

Cada uno de estos elementos juega un papel muy importante en la preparación y descomposición de diversos metabolitos necesarios para el crecimiento de las plantas y debe ser suministrado por el suelo mediante la fertilización del mismo. En el caso de los cultivos hidropónicos estos requerimientos nutricionales se convierten en el factor limitante para el adecuado desarrollo de las plantas puesto que las mismas están suspendidas en un medio acuoso y solo pueden absorber los nutrientes que están disueltos en el mismo. Mediante diversos estudios se ha logrado estandarizar y formular soluciones nutritivas hidropónicas con excelentes resultados que han permitido realizar esta práctica a gran escala, sin embargo, el costo de las mismas es el factor limitante cando se intenta producir a gran escala este caso. Al observar los resultados de la tabla 2 se observa que el biol se comporta de manera muy similar a las soluciones hidropónicas estandarizadas al permitir un adecuado crecimiento y desarrollo foliar y radicular. Como se muestra en las tablas 3, 5 y 7 y sus respectivos análisis de varianza en las tablas 4, 6 y 8 respectivamente.

Según ^{Aparcana et al. (2018}), el biol se caracteriza por ser promotor y fortalecedor del crecimiento de las plantas y de sus raíces gracias a la producción de hormonas, las cuales son desechos del metabolismo de las bacterias típicas de la fermentación anaeróbicas. Estos datos han sido corroborados en la presente investigación al determinar que el biol al 20% puede reemplazar a las soluciones nutritivas en el cultivo de lechugas hidropónicas, disminuyendo el costo final de producción de las mismas y cerrando el círculo de agricultura orgánica y sostenible.

Conclusiones

Las concentraciones del bioabono “biol” si influyeron en las características del crecimiento y desarrollo de Lactuca sativa var. longifolia (Asteraceae) “lechuga” en un sistema de cultivo hidropónico.

El bioabono “biol” al 20% presentó las mejores ventajas en el peso, longitud foliar y radicular de Lactuca sativa var. longifolia (Asteraceae) “lechuga”, en un sistema de cultivo hidropónico.

Debido a su alta concentración de nitrógeno, fósforo y potasio el bioabono “biol” constituye una alternativa ecológica y económicamente rentable de utilización de residuos para la fertilización de diferentes cultivos.