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EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E IDENTIFICACIÓN DEL
PLAGUICIDA DE MAYOR USO EMPLEADO EN CULTIVOS DE YUCA DEL MUNICIPIO
DE GRANADA META MEDIANTE LECHOS BIOLÓGICOS
MAYRA JINNETH NOVOA BAQUERO
ANGIE ZULEMA QUEVEDO MAYORGA
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
VILLAVICENCIO
2019
EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E IDENTIFICACIÓN DEL
PLAGUICIDA DE MAYOR USO EMPLEADO EN CULTIVOS DE YUCA DEL MUNICIPIO
DE GRANADA META MEDIANTE LECHOS BIOLÓGICOS
MAYRA JINNETH NOVOA BAQUERO
ANGIE ZULEMA QUEVEDO MAYORGA
Trabajo de grado para optar el título de ingeniera ambiental
Director
CESAR AUGUSTO RIVEROS ROMERO
Ingeniero agrónomo msc
UNIVERSIDAD SANTO TOMÁS
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
VILLAVICENCIO
2019
Autoridades Académicas
P. JUAN UBALDO LÓPEZ SALAMNCA O.P
Rector General
P. MAURICIO ANTONIO CORTÉS GALLEGO O.P.
Vicerrector Académico General
P. JOSÉ ARTURO RESTREPO RESTREPO O.P.
Rector Sede Villavicencio
P. RODRIGO GARCÍA JARA O.P.
Vicerrector Académico Sede Villavicencio
JULIETH ANDREA SIERRA TOBÓN
Secretaria de División Sede Villavicencio
YÉSICA NATALIA MOSQUERA BELTRÁN
Decana de la Facultad de Ingeniería Ambiental
Nota De Aceptación
__________________________________
__________________________________
__________________________________
________________________________
YÉSICA NATALIA MOSQUERA BELTRÁN
Decana de Facultad de ingeniería ambiental
________________________________
CESAR AUGUSTO RIVEROS ROMERO
Director Trabajo de Grado
________________________________
MARÍA ALEXANDRA MÉNDEZ LEAL
Jurado
________________________________
CHRISTIAN JOSÉ ROJAS REINA
Jurado
Villavicencio, mayo 2019
Dedicatoria
Doy gracias a Dios por sus bendiciones en este camino de formación profesional, a mis padres
por su apoyo incondicional, ya que son mi motivación y mi ejemplo a seguir, gracias a ellos he
podido cultivar conocimientos y valores para poder alcanzar uno de mis mayores sueños de ser
profesional, nuevamente gracias por su apoyo y amor incondicional.
A mi hermana por su motivación diaria, por su apoyo y acompañamiento en estos años de
formación las dos juntas cumplimos el sueño de ser profesionales a pesar de la distancia de
nuestros padres, las dos fuimos el apoyo tanto una como para la otra; finalmente, a mi
hermanito que es la alegría de nuestra familia y como hermana mayor quiero ser un ejemplo
para ti es por ende que este logro es por y para ti.
Mayra Novoa
Dios ha sido mi guía y sustento durante éste proceso, por eso agradezco a Él por permitirme
estar escribiendo estas palabras, a mi madre, mujer luchadora a quien debo lo que soy y lo que
estoy logrando, a mi padre amoroso, comprensivo y ejemplar, a mis hermanas que además de
ser mi apoyo incondicional, han sido mi ejemplo a seguir, a mis sobrinos por quienes he
conocido el amor puro, a mi hija María Paz que aún no conozco pero que me ha llenado de
valor para no decaer y a mi esposo, hombre ejemplar que me ha dado todo el apoyo que he
necesitado y me motiva a seguir aprendiendo y preparándome en este campo de la ingeniería.
Angie Quevedo
Agradecimientos
Damos gracias a Dios por sus bendiciones, gracias por permitirnos culminar y finalizar la
formación académica profesional, gracias a Dios pudimos hacer realidad este sueño de alcanzar la
meta de ser ingenieras Ambientales.
A la Universidad Santo Tomás por hacerme parte de la comunidad educativa y profesores
por la oportunidad de trasmitirnos día a día sus conocimientos que serán de gran importancia para
el desarrollo de nuestra profesión.
De igual manera al Ingeniero Cesar Riveros, director de esta investigación gracias por
brindarnos sus conocimientos, apoyo, consejos, paciencia, exigencias y principalmente por su
tiempo de dedicación, mil gracias.
Finalmente, agradecemos a nuestras familias, quienes nos brindaron su apoyo
incondicional.
Contenido
Pág.
Resumen ........................................................................................................................................ 12
Introducción .................................................................................................................................. 14
CAPITULO I ................................................................................................................................ 15
Planteamiento del Problema ......................................................................................................... 15
Descripción del problema ....................................................................................................... 15
Formulación en torno al problema ........................................................................................ 16
Objetivos ....................................................................................................................................... 17
Objetivo General ..................................................................................................................... 17
Objetivos Específicos .............................................................................................................. 17
Justificación .................................................................................................................................. 18
Alcance del Proyecto .................................................................................................................... 19
Ubicación geográfica ............................................................................................................... 19
CAPITULO II ............................................................................................................................... 21
Antecedentes ................................................................................................................................. 21
CAPITULO III .............................................................................................................................. 23
Marco de Referencia ..................................................................................................................... 23
Marco Teórico ......................................................................................................................... 23
Marco conceptual .......................................................................................................................... 25
Marco Legal ............................................................................................................................. 29
CAPITULO IV.............................................................................................................................. 34
Metodología .................................................................................................................................. 34
Diseño experimental................................................................................................................ 36
Fases metodológicas de la investigación. ............................................................................... 36
Fase I: Determinación del Producto Químico ...................................................................... 36
Fase II. Preparación y adaptación de los lechos biológicos ................................................. 37
Fase IV: Medición del pH y la viabilidad microbiana. ........................................................ 39
Fase V: Recomendaciones de manejo ................................................................................... 41
CAPITULO V ............................................................................................................................... 42
Resultados y análisis de resultado................................................................................................. 42
1. Resultados de la encuesta ................................................................................................ 42
1.1 Área destinada para el cultivo de yuca (Manihot esculenta Crantz). ..................................... 43
1.2 Frecuencia de fumigación ....................................................................................................... 45
2. Identificación de parámetros físico y microbiológico ................................................... 45
2.1. Parámetro químico ....................................................................................................... 45
2.1.1. Potencial de Hidrógeno (pH) ................................................................................... 45
3. Pruebas microbiológicas .................................................................................................. 47
3.1 Recuento en placa de Bacterias ............................................................................... 47
3.2 Recuento en placa de UFC Heterótrofos. ................................................................... 50
3.3 Recuento en placa UFC Hongos .................................................................................. 54
4. Guía de uso y manejo de los lechos Biológicos .............................................................. 57
Discusión....................................................................................................................................... 62
Conclusiones ................................................................................................................................. 64
Recomendaciones ......................................................................................................................... 65
Referencias bibliográficas ............................................................................................................. 66
Anexos .......................................................................................................................................... 72
Lista de Tablas
Pág.
Tabla 1. Marco legal normativo internacional. ............................................................................ 29
Tabla 2. Marco legal normativo nacional Colombiano para plaguicidas y fungicidas. ............... 30
Tabla 3. Marco legal normativo nacional colombiano para suelo. .............................................. 31
Tabla 4. Composición de los lechos biológicos. .......................................................................... 38
Tabla 5. Medición del pH y densidad microbiana. ...................................................................... 41
Tabla 6. Plaguicidas más utilizados en el cultivo de yuca en el municipio de Granada, Meta. ... 44
Tabla 7. Análisis de varianza para la prueba de pH, Prueba de efectos inter-sujetos. ................. 47
Tabla 8. Resultados obtenidos de la lectura de unidades formadoras de colonias para la
población de bacterias en cada lecho biológico. ........................................................................... 48
Tabla 9. Tabla Anova, Análisis de Varianza de UFC para la población de bacterias. ............... 49
Tabla 10. Cuadro de comparaciones múltiples variable dependiente UFC para poblaciones de
bacterias. ....................................................................................................................................... 50
Tabla 11. Resultados obtenidos de la lectura de unidades formadoras de colonias para la
población de heterótrofos en cada lecho biológico. ...................................................................... 51
Tabla 12. Tabla Anova análisis de Varianza para resultados de Heterótrofos. .......................... 53
Tabla 13. Cuadro de comparaciones múltiples variable dependiente UFC para poblaciones de
heterótrofos. .................................................................................................................................. 53
Tabla 14. Resultados obtenidos de la lectura de unidades formadoras de colonias para la
población de hongos en cada lecho biológico. .............................................................................. 54
Tabla 15. Tabla Anova, Análisis de Varianza para resultados de hongos. .................................. 56
Tabla 16. Cuadro de comparaciones múltiples variable dependiente UFC para poblaciones de
hongos. .......................................................................................................................................... 56
Lista de Figuras.
Pág.
Figura 1. Ubicación geográfica de la finca Las Américas. ......................................................... 20
Figura 2. Posibles fuentes de contaminación en el área de trabajo. ............................................ 23
Figura 3. Estructura física de los lechos Biológicos. .................................................................. 35
Figura 4. Distribución de los Lechos Biológicos. ....................................................................... 36
Figura 5. Materiales que conforman los lechos biológicos. ....................................................... 38
Figura 6. Técnica de recolección de muestras. ........................................................................... 39
Figura 7. Procedimiento de recuento en placa. ........................................................................... 40
Figura 8. Procedimiento de siembra en placa. ............................................................................ 40
Figura 9. Hectáreas de yuca cultivada en el municipio de Granada, Meta. ................................ 43
Figura 10. Comportamiento de pH antes y después de contaminar los lechos biológicos. ........ 46
Figura 11. Promedio de Medidas marginales de bacterias. ........................................................ 48
Figura 12. Medidas marginales de heterótrofos.......................................................................... 52
Figura 13. Medidas marginales de hongos. ................................................................................ 55
Lista de Anexos
Pág.
Anexo 1. Formato de encuesta para determinar el plaguicida a tratar. ......................................... 72
Anexo 2. Realización de las encuestas a los agricultores de yuca del municipio de Granada Meta.
....................................................................................................................................................... 73
Anexo 3. Resultados obtenidos de la encuesta realizada a los agricultores de yuca del municipio
de Granada Meta. .......................................................................................................................... 74
Anexo 4. Registro fotográfico laboratorio de microbiología........................................................ 75
Anexo 5. Certificados de realización de curso online sobre Camas Biológicas en la plataforma
virtual en CropLife. ....................................................................................................................... 75
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 12
Resumen
El uso de plaguicidas químicos y los procedimientos inadecuados en los sitios de
preparación de mezclas en las áreas de cultivo, generan riesgos para la salud humana, el medio
ambiente y la agricultura, por ende, esta investigación determino el plaguicida de mayor uso en
los cultivos de yuca (Manihot esculenta Crantz) del municipio de Granada Meta, ya que en los
últimos años el departamento del Meta es el principal productor de este cultivo; para determinar
este plaguicida se realizó una encuesta dirigida a los agricultores de yuca (Manihot esculenta
Crantz), dando como resultado el insecticida Cipermetrina, como el plaguicida más utilizado para
combatir plagas y el de mayor impacto hacia el medio ambiente.
Se usó la Cipermetrina como contamínate para evaluar la viabilidad microbiana, a través
de la determinación de recuento de unidades formadoras de colonias (UFC) de tres grupos
microbianos, por medio de cuatro lechos biológicos con dos repeticiones por cada tratamiento con
diferentes composiciones estructurados de la siguiente manera: (i) el lecho biológico número uno
(L1), está compuesto por una capa de cascarilla de arroz, de abono orgánico y suelo; (ii) el lecho
biológico dos (L2) compuesto por una capa paja de maíz, de abono orgánico y suelo, (iii) el lecho
número tres (L3), compuesto por una mezcla homogénea entre cascarilla de arroz, turba y capa de
suelo; (iv) el lecho número cuatro (L4) se compone de una mezcla homogénea de paja de maíz,
turba y capa de suelo; (v) un lecho testigo que está compuesto de suelo.
La determinación del recuento de unidades formadoras de colonias (UFC), permitió
determinar que el lecho biológico número tres (L3), presentó la mayor densidad de bacterias,
hongos y heterótrofos, a través de los cuatro meses de estudio.
Por último, al diseño experimental de bloques completos al azar, se le realizó un análisis de
varianza permitiendo evaluar la presencia y crecimiento de unidades formadoras de colonias
(UFC) para tres grupos microbianos (bacterias, hongos y heterótrofos); se evaluó las variaciones
de pH de cada lecho, haciendo el uso de software IBM SPSS Stadistics.
Palabras Claves: Lecho biológico, plaguicida, densidad microbiana, cultivo de yuca,
Cipermetrina.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 13
Abstract
Use of pesticides and inadequate chemicals in the sites of preparation of mixtures in the
areas of cultivation, risks of human health, environment and agriculture, therefore, this research
determines the pesticide most used in cassava crops ( Manihot esculenta Crantz) of the
municipality of Granada Meta, since in the last years the department of Meta is the main producer
of this crop; To determine this problem, a survey was conducted for cassava producers (Manihot
esculenta Crantz), as a result of the insecticide Cypermethrin, as the most used pesticide to combat
pests and the greatest impact on the environment.
Cypermethrin was used as a contaminant to evaluate the microbial viability, through the
determination of colony forming units (CFU) of three microbial groups, by means of four
biological beds with two repetitions for each treatment with different structured compositions of
the The following way: (i) the biological bed number one (L1), is composed of a layer of rice husk,
organic fertilizer and soil; (ii) the biological bed two (L2) composed of a straw layer of corn,
organic fertilizer and soil, (iii) bed number three (L3), composed of a homogeneous mixture
between rice husk, peat and soil layer ; (iv) treatment number four (L4) is composed of a
homogeneous mixture of corn straw, peat and soil layer; (v) a control bed that is composed of soil.
The determination of the count of colony forming units (CFU), allowed to determine that
the biological bed number three (L3), presented the highest density of bacteria, fungi and
heterotrophs, through the four months of study.
Finally, to the experimental design of randomized complete blocks, an analysis of variance
was made, allowing to evaluate the presence and growth of colony forming units (CFU) for three
microbial groups (bacteria, fungi and heterotrophs); the pH variations of each treatment were
evaluated, making use of IBM SPSS Stadistics software.
Key words: Biological bed, pesticide, microbial density, cassava culture, Cypermethrin.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 14
Introducción
Los plaguicidas son sustancias químicas producidas por el hombre y utilizadas como una
herramienta indispensable para prevenir o controlar insectos, malezas o fitopatógenos. Durante
años se ha promovido la venta y utilización de los plaguicidas debido a que el uso de estos otorgan
grandes beneficios, permitiendo lograr mejorar la producción de alimentos (Jerez et al., 2013); el
ser sustancias xenobióticas las hace que deban ser adecuadamente manipuladas, más lo masivo de
su uso hace que en ocasiones se haga de manera incorrecta, por tanto, es frecuente los derrames de
éstos compuestos durante el llenado del tanque o limpieza del equipo de fumigación (Pinto, 2016).
Ante dicho escenario las buenas prácticas agrícolas se convierten en una alternativa de mitigación
debido a que los plaguicidas son en alguna medida nocivas para los ecosistemas y la salud humana
(ICA, 2009).
Como una medida de prevención en la década de los 90 en Suecia se desarrollaron los
lechos Biológicos como una alternativa para el manejo y mitigación de posibles derrames de
plaguicidas combatiendo la contaminación puntual (Tortella & Rubilar, 2009). Estos lechos están
diseñados para que las operaciones de llenado del equipo de fumigación sean realizadas sobre estas
instalaciones reteniendo y degradando los contaminantes, evitando que una concentración de
plaguicida pueda llegar al suelo como producto de un derrame accidental(Jerez et al., 2013).
La realización de este proyecto, tiene como fin evaluar cuatro lechos biológicos con
diferentes materiales y por cada lecho se incluyó dos repeticiones, con el objetivo de identificar
cuál de estos lechos es el más eficiente en la retención y viabilidad microbiana, contaminados con
el plaguicida Cipermetrina. El cultivo de yuca (Manihot esculenta Crantz) según el DANE en
Colombia para el año 2014 se obtuvo una producción de 517.489 toneladas, con un rendimientos
promedios de 12,4 toneladas por hectárea al año; siendo el departamento del Meta el principal
productor con 174.105 toneladas que corresponden al 33,6% de la producción total(DANE, 2016),
para Granada Meta, el cultivo de yuca (Manihot esculenta Crantz) aumentó en 100 hectáreas su
área sembrada y ha mantenido el rendimiento en 12 ton/ha(Alcaldía de Granada Meta, 2016).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 15
CAPITULO I
Planteamiento del Problema
Descripción del problema
Las áreas destinadas a la producción agrícola han tenido un aumento progresivo, con el
incremento de insumos, los cuales tienen un impacto negativo al entorno que rodea estos sistemas
de producción (Jerez et al., 2013), razón por la cual se generan la pérdida de nutrientes del suelo,
reducción de la actividad microbiana del suelo, contaminación del aire, contaminación de fuentes
hídricas superficiales y subterráneas, pérdida de la capa vegetal, erosión y afectaciones en la salud
y la seguridad alimentaria de la población (Silva & Correa, 2009).
Esta contaminación por plaguicidas puede ser originada por fuentes puntuales producidas
en el lugar de preparación de mezcla o por fuentes difusas originadas durante la aplicación en el
campo, generando riesgos para la salud humana, el medio ambiente y la agricultura (Jerez et al.,
2013).
Países como Chile, Perú, República Dominicana y Colombia han incrementado su
producción agrícola, que según un estudio de la comisión económica para América Latina y el
Caribe (CEPAL), la organización de las naciones unidas para la alimentación y agricultura (FAO)
y el instituto interamericano de cooperación para la agricultura (IICA), indican que no solo ha
aumentado la producción agrícola, sino también el uso de plaguicidas (IICA, 2017). En Colombia
para el año 2014 el área total sembrada era de 5.449 millones de hectáreas, las cuales estaban
distribuidas en cultivos permanentes el 60% (3.296 millones de hectáreas), transitorios el 31%
(1,634 millones de hectáreas) y forestales 9% (519 mil hectáreas) (Minagricultura, 2015). Un
exponente relevante de cultivos transitorios es la producción de yuca (Manihot esculenta Crantz),
según la Encuesta Nacional Agropecuaria, durante el año 2014 en Colombia se obtuvó una
producción de 517.489 toneladas de yuca (Manihot esculenta Crantz), con rendimientos
promedios de 12,4 toneladas por hectárea al año; siendo el departamento del Meta el principal
productor con 174.105 toneladas que corresponden al 33,6% de la producción total nacional
(DANE, 2016), por tanto, incremento la adquisición de insumos agrícolas y plaguicidas por parte
de los productores de yuca de la región del Meta, según las estadísticas del DANE.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 16
Para contrarrestar la anterior situación, se hace necesario implementar tecnologías que
prevengan la contaminación del suelo y los cuerpos de agua por uso de agroquímicos; siendo los
lechos biológicos una matriz biológicamente activa diseñada para retener y degradar derrames de
plaguicidas durante las actividades de llenado y lavado del equipo de aplicación(FAO, 2016),
empleados para retener, evitar y reducir la contaminación puntual en el laboreo de los
cultivos(IICA, 2017).
Formulación en torno al problema
Con base a lo anterior, en el presente proyecto se realizó una investigación para determinar
a través de cuatro lechos biológicos la viabilidad de bacterias, hongos y heterótrofos ante
Cipermetrina, tras el análisis de pH y actividad microbiológica.
Se planteó la siguiente pregunta de investigación ¿Cuál es la viabilidad microbiana que
tienen cuatro lechos biológicos diferenciados en su composición, en la degradación del plaguicida
más utilizado por los agricultores de yuca en el municipio de Granada (Meta)?
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 17
Objetivos
Objetivo General
Determinar mediante la comparación de cuatro lechos biológicos, los componentes que
representan mayor eficiencia en la viabilidad microbiana con la aplicación del plaguicida que
produce más impacto en los cultivos de yuca (Manihot esculenta Crantz) del municipio de Granada
Meta, a través de análisis en laboratorio de variables como pH y actividad microbiológica.
Objetivos Específicos
I. Identificar el plaguicida más utilizado y de mayor impacto ambiental, aplicado al
cultivo de yuca (Manihot esculenta Crantz) en el municipio de Granada (Meta), para evaluar su
degradación en lechos biológicos.
II. Evaluar la capacidad de degradación del plaguicida de mayor uso en el municipio
de Granada Meta, mediante pH y análisis microbiológicos de los componentes de cuatro lechos
biológicos experimentales.
III. Generar recomendaciones de uso y manejo de lechos biológicos como
biodegradadores de plaguicidas en el municipio de Granada Meta.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 18
Justificación
Una acertada definición de plaguicida es según el capítulo 2 del Código Internacional de
Conducta para la Distribución y Utilización de Plaguicidas de la FAO, “un plaguicida es una
sustancia o mezcla de sustancias que permite prevenir, destruir o controlar cualquier plaga,
especies de plantas o animales indeseables que causan perjuicio en la producción, elaboración,
almacenamiento, transporte comercialización de alimentos, productos agrícolas y productos de
madera o alimentos para animales” (FAO, 2012).
De esta manera se considera que los excesos de plaguicidas derramados es uno de los
problemas directamente relacionados a la producción agrícola que derivan por la dispersión de sus
restos en el ambiente y se convierten en contaminantes para los sistemas bióticos, abióticos (agua,
suelo y aire) amenazando su estabilidad y representando un peligro para la salud pública(Asela et
al., 2014).
El establecimiento de lechos biológicos además de ser una técnica económica y
ambientalmente viable, ha demostrado ser altamente eficaz en la reducción de las concentraciones
de plaguicidas en las actividades de los lavados de maquinaria contaminada, preparación y mezcla,
disminuyendo incluso las concentraciones totales de plaguicidas; éste método aporta al
cumplimiento del manual de Buenas Prácticas Agrícolas de Colombia, en donde se hace énfasis
en la disposición de un área para la dosificación y preparación de mezclas de insumos agrícolas
(ICA, 2009); Es por esto y debido a la gran demanda y uso de plaguicidas que se ha tomado la
iniciativa de llevar a cabo éste estudio, para usar una tecnología que fortalezca la educación
ambiental a los agricultores y el establecimiento de una producción sostenible y ambientalmente
viable.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 19
Alcance del Proyecto
Ubicación geográfica
La propuesta de investigación se realizó en la finca Las Américas, ubicada en el kilómetro
seis vía Puente Caído, con una localización geográfica definida bajo las coordenadas 3°29'47.50
latitud norte 73°42'50.13 longitud oeste, en el municipio de Granada del departamento del Meta
(Figura1). Presenta un clima cálido tropical, cuya temperatura promedio se encuentra entre los
25°C y 30°C, la precipitación presenta valores promedios entre 2.400 y 2.800 mm por año(Alcaldía
de Granada Meta, 2011). La Humedad relativa con un promedio de 80% en los meses lluviosos,
en el período seco disminuye alcanzando valores que oscilan hasta un 70%, los valores promedios
más bajos se registran en el mes de enero y febrero, y los más altos en los meses de mayo, junio,
julio y agosto. Por otro lado, la geología se caracteriza por tener rocas metamórficas y
sedimentarias y depósitos fluviales de gravas, arenas y limos(Alcaldía de Granada Meta, 2016).
El levantamiento de la información para determinar que plaguicida se emplearía en el
derrame accidental sobre los lechos biológicos, se desarrolla a través de una encuesta (Anexo 1)
dirigida a los agricultores de yuca (Manihot esculenta Crantz) de municipio de Granada Meta.
Para tomar la decisión conveniente del número de muestreos se aplicó la fórmula de poblaciones
finitas.
El análisis microbiológico y análisis de pH, se realizó en el laboratorio de microbiología
en las instalaciones de la Universidad Santo Tomás, Campus Aguas Claras, en la ciudad de
Villavicencio al Noroccidente del departamento del Meta, zona del piedemonte llanero de la
cordillera oriental.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 20
Figura 1. Ubicación geográfica de la finca Las Américas. Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 21
CAPITULO II
Antecedentes
Actualmente uno de los problemas ambientales que enfrenta Colombia es la contaminación
por agroquímicos derivado del manejo inadecuado de plaguicidas, lavados del equipo de
fumigación y derrames, (Campos et al., 2017), es por esto que a nivel internacional se adelantan
estudios que permiten minimizar la contaminación por plaguicidas, logrando su degradación y
retención por medio de un sistema de biorremediación con lechos biológicos, que se originaron en
Suecia, en donde el Instituto Sueco de Ingeniería Agrícola y Ambiental realizó una propuesta para
dar solución a los problemas de contaminación por plaguicidas, exponiendo sistemas para la
retención y degradación de derrames a través de lechos biológicos, logrando demostrar la
eficiencia de los lechos, el uso sencillo y el bajo costo que implicaría elaborar esta tecnología
(FAO, 2016).
Tal es el caso de la investigación realizada por Pinto et al 2016, utilizó como ensayo cuatro
plaguicidas en diferentes lechos biológicos para la degradación de plaguicidas, utilizando el hongo
de la pudrición blanca Lentinula edodes, cuya función principal es descomponer lignina, debido
a que los plaguicidas de tipo herbicida son descompuestos con la maquinaria enzimática similar a
la lignina(CropLife, 2017), logrado disminuir la concentración de plaguicidas(Pinto, 2016).
El empleo de los lechos biológicos, se ha desarrollado en Suecia, Francia, Portugal y
actualmente se han implementado en varios países de América Latina como Chile, Brasil y
Guatemala(Jerez et al., 2013), dando como resultado una respuesta a degradación biológica y
mitigación de riesgos de posibles derrames o manejo de excedentes de plaguicidas por
contaminación puntual con el fin de reducir el riesgo de contaminación ambiental y proteger la
salud de la población(IICA, 2017).
En América Latina, Guatemala es pionera en la adopción de esta tecnología, se estima que
existan más de 2000 lechos biológicos en este país(Jerez et al., 2013). En el 2011 la universidad
del Valle en Guatemala evaluó la degradación de plaguicidas mediante esta técnica (Gil, 2011). Se
empleó (paja, compost y suelo). Obtuvieron la degradación de los plaguicidas estudiados en corto
tiempo, demostrando la efectividad de los lechos biológicos como un sistema de prevención de la
contaminación del suelo durante el proceso de lavado y trasvase de los plaguicidas.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 22
Igualmente, para el año 2012 en Chile, se llevó a cabo la investigación sobre la degradación
del plaguicida Clorpirifos en lechos biológicos en tres etapas de madurez. Las pruebas se realizaron
utilizando biomezcla (suelo, turba comercial y paja de trigo) en tres etapas de madurez: 0 días,
15 días y 30 días, adicionando el plaguicida clorpirifos en una concentración final de 200, 320 y
480 mg kg- 1. Encontrando una alta degradación en la mezcla biológica en la concentración
200 mg kg −1 para las tres etapas de madurez evaluadas(Tortella et al., 2012).
En Colombia se han desarrollado estudios enfocados en la degradación de plaguicidas con
diferentes tecnologías. Tal es el caso del estudio que se realizó en la Sede de Investigación de la
Universidad de Antioquia (SIU) para el año 2015, donde se buscó a través de la construcción de
lechos biológicos a escala de laboratorio evaluar la degradación del plaguicida Clorotalonilo; para
este estudio se realizó un análisis microbiológico y análisis fisicoquímico. Para el análisis
microbiológico, se estimó el efecto del plaguicida en la dinámica de crecimiento de la comunidad
de heterótrofos totales (HT) y la población de Pseudomonas spp, a través del recuento de unidades
formadoras de colonias (UFC) de estas dos poblaciones; para el análisis fisicoquímico se evaluó
la conductividad eléctrica, oxígeno disuelto y pH. Como resultado efecto del plaguicida sobre las
poblaciones microbiológica demuestran que la variación de las concentraciones de Clorotalonilo
en el tiempo, no tuvieron efecto importante sobre el crecimiento microbiano(Peñuela, 2015).
Un caso similar se presentó en el departamento de Antioquia, en el municipio de Caldas,
se llevó a cabo un estudio de biodegradación del insecticida Malatión utilizando microorganismos
nativos de suelos agrícolas. La degradación del plaguicida se estudió en condiciones de laboratorio
y de campo en un suelo destinado a ganadería de leche y a cultivo de hortalizas. Esta investigación
cuantificó la desaparición del plaguicida Malatión, en el cual se validó un método analítico, que
incluyo la extracción del suelo y cuantificación de plaguicida por cromatografía de gases y por
último se realizó el recuento de microorganismos del suelo para determinar el promedio
microbiano(Mosquera & Peñuela, 2009)
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 23
CAPITULO III
Marco de Referencia
Marco Teórico
La liberación de contaminantes al ambiente producida como consecuencia del desarrollo
industrial, ha superado los mecanismos naturales de reciclaje y autodepuración de los ecosistemas
receptores, por tanto existe la necesidad de indagar en la búsqueda de procesos que aceleren la
degradación de los contaminantes presentes en el ambiente y la prevención de los mismos (Vera,
2013).
Una de las principales fuentes de contaminación de suelo y agua en el sector agrícola, se
da por el derrame accidental de pocos mililitros durante el trasvasado de la solución del plaguicida
o lavado de los instrumentos (Gil, 2011). A continuación, en la Figura 2 se puede observar un
panorama de las principales fuentes de contaminación en el sector agrícola.
Figura 2. Posibles fuentes de contaminación en el área de trabajo. Por, (Bayer CropSciense Cherwell Study, 2011).
La biorremediación se ha centrado en la explotación de la diversidad genética y versatilidad
metabólica que caracteriza a los organismos vivos, especialmente las bacterias transformadoras de
contaminantes en productos inocuos o, en su defecto, menos tóxicos, que pueden entonces
integrarse en los ciclos biogeoquímicos naturales(Garbisu, Amézaga, & Alkorta, 2002).
derrame de los
lavados del
contenedor
8%
Agua de lavado del
tractor17%
Lodo de las llantas del tractor
10%
Sellos de aluminio
25%
Agua de enjuague
del tanque12%
Derrames durante el mezclado
28%
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 24
Los lechos biológicos fue desarrollada en Suecia como una alternativa a la degradación
biológica de plaguicidas aprovechando la capacidad que los microorganismos tienen de degradar
sustancias complejas como la celulosa(Gil, 2011).
Los lechos biológicos (biobeds) utilizados en este estudio se originaron en Suecia y son
unidades ideadas para retener y degradar derrames puntuales de plaguicidas. Su diseño original
consiste en un agujero en el suelo con una capa de arcilla al fondo, una biomezcla y una capa de
grama en la superficie. La biomezcla está compuesta por paja, suelo y turba en una proporción de
50-25-25 % en volumen. La principal actividad microbiana la da la paja al estimular la actividad
de hongos de pudrición blanca con capacidad de degradar lignina a través de la formación de
enzimas ligninolíticas, como las peroxidasas y las lacasas (actividad fenoloxidasa), las cuales han
demostrado también ser eficientes en la degradación de plaguicidas(Castillo, Torstensson, L. &
Stenström, 2008).
El suelo aporta la capacidad de adsorción y promueve la actividad microbiana y es fuente
de otros microorganismos degradadores de pesticidas, la turba contribuye con capacidad de
retención, ayuda a mantener la humedad de la mezcla y el pH apto para la actividad fúngica (Pizzul
& Castillo, 2015). La capa de arcilla al fondo del lecho actúa como una capa impermeable, en
Suecia se recomienda que las remociones de los lechos biológicos se realicen de 6 a 8 años. En la
actualidad existen más de 1500 lechos biologicos en funcionamiento en Suecia y han demostrado
contribuir a mitigar la descarga de plaguicidas al medio ambiente(Castillo, Torstensson, L. &
Stenström, 2008).
En la funcionalidad de los lechos biológicos se conocen tres principales mecanismos
enzimáticos que son empleados por los hongos de la pudrición blanca de la madera para degradar
contaminantes ambientales, dos de tipo oxidativo y uno reductivo: i) Sistema de degradación de la
lignina, que realiza ataques oxidativos a moléculas orgánicas por medio de radicales libres
generados por las enzimas ligninolíticas peroxidasas; ii) Fase I del metabolismo, mecanismo
oxidativo en que intervienen las enzimas citocromo P-450 monooxigenasas y iii) Fase II del
metabolismo donde un conjunto de enzimas cataliza reacciones de conjugación reduciendo los
contaminantes. Estos mecanismos degradan o modifican los contaminantes sin ser empleados
como substratos para su crecimiento, es decir, la degradación se hace por cometabolismo(Quintero,
2011), el cometabolismo se define como la degradación simultánea de dos compuestos, en los
cuales la degradación del segundo compuesto depende de la presencia del primer
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 25
compuesto(Riveros & Perez, 2008), por lo tanto la degradación ocurre a expensas de otros
sustratos que soportan el crecimiento microbiano(Peñuela, 2015), resultados comparables con los
de este estudio la retención del plaguicida depende de la biomezcla que conforman los lechos
biológicos.
Marco conceptual
Dispersión de contaminantes en el suelo
La velocidad de dispersión de compuestos orgánicos en el suelo depende de diferentes
procesos tales como: (1) Degradación química y biológica, (2) Escorrentía, (3) Volatilización y
(4) Lixiviación; estos dependen a su vez de la región climática, propiedades del suelo y
propiedades fisicoquímicas de las moléculas. Los contaminantes pueden movilizarse también por
cambios en parámetros geoquímicos (materia orgánica), por difusión en cuerpos de agua a causa
de gradientes de concentración, por oxidación de sedimentos anóxicos a través de resuspensión
causada por el flujo, al igual que por procesos de degradación que conduzcan a una forma más
móvil de los compuestos (Wessels, 2010). En condiciones de campo, el mayor escurrimiento de
los pesticidas está relacionado con la primera lluvia significativa luego de la aplicación(Gallo,
2011)
Tipos de lecho biológico
Dependiendo de si el fondo del lecho está aislado del ambiente, allí son dos tipos de lecho
biológico: el lecho biológico sin revestimiento y el lecho biológico forrado.
a) Lecho biológico sin revestimiento: No tiene capa sintética impermeable que
lo aísla del suelo. El biobed original diseñado por sueco pertenece a este grupo. En muchos
casos, una capa de arcilla natural está presente en el fondo de la fosa biomecánica. Si este
no es el caso, se agrega una capa de arcilla. No hay colección de drenaje de agua en este
sistema(Castillo, Torstensson, L. & Stenström, 2008).
b) Lecho biológico con revestimiento: Se parece al sueco biobed pero está
forrado por una capa impermeable sintética (plástico, hormigón, lona, etc.) que lo aísla del
suelo. Este diseño permite la recolección de agua de drenaje en especial pozos que están
construidos al costado del biobed. Las capas de drenaje (grava, macadán o arena)
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 26
generalmente se colocan debajo de la arcilla. Este diseño está en uso en el Reino
Unido(Castillo, Torstensson, L. & Stenström, 2008).
Plaguicidas
Los plaguicidas son sustancias que poseen diversas propiedades como: clasificación según
el elemento químico que los conforma, estado físico, toxicidad, persistencia, bioacumulación y
solubilidad. Así, los factores relevantes que son persistencia y toxicidad permiten determinar el
grado de afectación del recurso suelo. La toxicidad es la capacidad o la propiedad de una sustancia
de causar efectos adversos sobre la salud, tanto de personas, como de animales, vegetales,
microorganismos, entre otros; su medición se representa en Clase I: Altamente tóxico (0); Clase
II: Moderadamente tóxico (0,33); Clase III: Bajamente tóxico (0,66) y Clase IV: No tóxico (1).
Con respecto a la persistencia, puede decirse que ésta se define como el tiempo de vida media de
una sustancia; esto indica el tiempo necesario para que la mitad del residuo desaparezca bajo
condiciones normales. Su duración se expresa, según la Universidad de Hertfordshire (2005) en:
menos de 30 días, no persistente (1); entre 30 y 100 días, moderadamente persistente (0.66); entre
100 y 365, persistente (0,33), y mayor a 365, muy persistente (0) (Silva & Correa, 2009)
Cipermetrina
La cipermetrina de fórmula molecular C22H19Cl2NO3 (carboxilato de alfa-ciano-3-
fenoxibencil-2,2-dimetil-3- (2,2diclorovinil) ciclopropano) de aspecto líquido viscoso con
coloración amarillo-marrón a una masa cristalina semisólida, es un insecticida estable a la luz y es
aún más estable en un medio acido, su solubilidad en disolventes orgánicos (xileno) a temperaturas
de 20°C se disuelve <450g/litro , se descompone con el calor a una temperatura mayor de los
220°C, se absorbe fácilmente vía ingestión e inhalación y en menor proporción por la piel. Tiene
masa molar de 416,30 g/mol, presión de vapor es <10Pa y una solubilidad nula en el
agua(Programa de la salud Humana, 2013).
La Cipermetrina es un insecticida perteneciente a la familia de los Piretroides, es un
insecticida sintético altamente activo que ataca un amplio rango de plagas agrícolas y de salud
pública. En la agricultura su principal uso es contra las plagas del follaje y ciertas plagas de la
superficie del suelo(Programa de la salud Humana, 2013). Es producto efectivo para el control de
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 27
plagas insectiles como lepidópteros, coleópteros y trips. Cipermetrina posee acción por contacto,
ingestión e inhalación. Afecta el sistema nervioso central mediante la inhibición de la enzima
Acetilcolinestersa, produciendo la acumulación de Acetilcolina, dando como resultado una
sobrestimulación de los músculos seguido de la muerte del insecto (Universidad Nacional de Costa
Rica, 2018)
Efectos de los plaguicidas sobre el medo ambiente
La contaminación ambiental por plaguicidas está dada fundamentalmente por aplicaciones
directas en los cultivos agrícolas, lavado inadecuado de tanques contenedores, filtraciones en los
depósitos de almacenamiento y residuos descargados y dispuestos en el suelo, derrames
accidentales, el uso inadecuado de los mismos por parte de la población, que frecuentemente son
empleados para contener agua y alimentos en los hogares ante el desconocimiento de los efectos
adversos que provocan en la salud. La unión de estos factores provoca su distribución en la
naturaleza. Los restos de estos plaguicidas se dispersan en el ambiente y se convierten en
contaminantes para los sistemas biótico (animales y plantas principalmente) y abiótico (suelo, aire
y agua) amenazando su estabilidad y representando un peligro de salud pública (Asela et al., 2014).
Contaminación del suelo por plaguicidas
La contaminación del suelo se debe tanto a tratamientos específicos (por ejemplo:
insecticidas aplicados al suelo), como a contaminaciones provenientes de tratamientos al caer al
suelo el excedente de los plaguicidas, o ser arrastradas por las lluvias las partículas depositadas en
las plantas. La mayoría de los herbicidas, los derivados fosforados y los carbamatos, sufren
degradaciones microbianas y sus residuos desaparecen en tiempo relativamente corto. En la
acumulación de residuos de plaguicidas influye el tipo de suelo; los arcillosos y orgánicos retienen
más residuos que los arenosos. Los mayores riesgos se presentan con la aplicación de algunos
plaguicidas organoclorados, que son de eliminación más difícil, persistiendo en el suelo más
tiempo (Asela et al., 2014).
La evaluación del grado de contaminación del suelo por plaguicidas es de gran importancia
por la transferencia de ellos a los alimentos. Algunos pueden permanecer durante períodos de 5 a
30 años, como es el caso del DDT (Asela et al., 2014).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 28
Contaminación de agua por plaguicidas
Los plaguicidas imparten al agua olores y sabores desagradables, aún a bajas
concentraciones, haciendo que un agua sea impropia para el consumo desde el punto de vista
organoléptico. (Asela et al., 2014) Los plaguicidas se incorporan a las aguas mediante diferentes
mecanismos de contaminación, como son:
a) Por aplicación directa a los cursos de agua, para el control de plantas acuáticas,
insectos o peces indeseables.
b) Por infiltración a los mantos de agua subterráneos o escurrimiento superficial a ríos,
arroyos, lagos y embalses desde las zonas agrícolas vecinas. Por aplicación aérea sobre el
terreno.
c) Por descarga de aguas residuales de industrias productoras de plaguicidas.
d) Por descargas provenientes del lavado de equipos empleados en la mezcla y
aplicación de dichos productos
La solubilidad en agua es clave para el comportamiento de los plaguicidas en ese medio,
pues ella influye en la bioconcentración y la adsorción en sedimento. Es por ello que la solubilidad
en agua medida a 20-25°C y la presión de vapor constituyen los parámetros más importante para
predecir el comportamiento de un plaguicida en el ambiente(Orta Arrazcaeta, 2002).
Degradación de plaguicidas por microorganismos.
Existe un amplio rango de factores que reducen la habilidad de los microorganismos del
suelo para degradar naturalmente los contaminantes, dentro de ellos se incluye la cantidad de
nutrientes, pH, temperatura, humedad, oxígeno, características del suelo y la biodisponibilidad del
contaminante, por tanto, la optimización de estas condiciones ambientales mejoran la
biodegradación de los contaminantes en el suelo; la biodisponibilidad y el potencial tóxico de los
contaminantes varían también en relación con la fuente y calidad de la materia orgánica
(Betancourt, 2013). Los efectos de estos compuestos químicos en los microorganismos dependen
de su toxicidad inherente, además de factores externos como la temperatura, humedad, estado de
los nutrientes e interacciones entre los compuestos antropogénicos y diferentes componentes del
suelo.
La capacidad para catabolizar la celulosa y hemicelulosa es una característica común para
diversos hongos y otros microorganismos. Por el contrario, al ser la lignina un heteropolímero muy
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 29
recalcitrante, solamente es mineralizado (transformado hasta dióxido de carbono y agua) en forma
limitada por algunas bacterias y extensivamente por un grupo de hongos. Estos hongos
ligninolíticos, denominados hongos de la pudrición blanca de la madera, comprenden un grupo de
organismos cuya característica es su capacidad para mineralizar eficientemente la lignina.
Presumiblemente, esta degradación selectiva les permite tener acceso a la celulosa y hemicelulosa,
las cuales finalmente representan su fuente de carbono y energía (Gustavo Dávila & Vázquez,
2006).
Tabla 2. Continuación.
Marco Legal
Para proporcionar los alcances de la propuesta de investigación en un contexto legal, se
recopiló toda información referente al tema, desde tratados internacionales hasta leyes, normas y
resoluciones nacionales (ver Tabla 1).
Internacionales
Tabla 1. Marco legal normativo internacional.
Convenio de Rotterdam
sobre el procedimiento de
consentimiento
fundamentado previo,
aplicable a ciertos
plaguicidas y productos
químicos peligrosos objeto
de comercio internacional
(2000).
El objetivo del convenio es promover la responsabilidad
compartida y los esfuerzos conjuntos de las partes, en la
esfera del comercio internacional de ciertos productos
químicos peligrosos, a fin de proteger la salud humana y el
medio ambiente frente a posibles daños y contribuir a su
utilización ambientalmente racional (Tobergte & Curtis,
2013).
Convenio de Estocolmo
sobre reducción y
eliminación de
contaminantes orgánicos
persistentes (2005)
El objetivo del convenio es proteger la salud humana y el
medio ambiente frente a los contaminantes orgánicos
persistentes. Establece medidas para reducir o eliminar las
liberaciones derivadas de la producción y utilización
intencionales y no intencionales, y las derivadas de
existencias y desechos (SCE, 2011).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 30
Tabla 1. Continuación.
Decisión 436 de 1998.
Norma Andina para el
Registro y Control de
Plaguicidas Químicos de
Uso Agrícola
La norma Andina tiene como objetivo establecer requisitos y
procedimientos armonizados para el registro y control de
plaguicidas químicos de uso agrícola, orientar su uso y
manejo correctos para prevenir y minimizar daños a la salud
y el ambiente en las condiciones autorizadas, y facilitar su
comercio en la Subregión (Secretaria General de la
Comuniad Andina, 1998).
Nota: Normatividad internacional en base al control y protección por uso de plaguicidas. Adaptado de (Tobergte
& Curtis, 2013),(SCE, 2011) & (Secretaria General de la Comuniad Andina, 1998); Por, (Novoa & Quevedo,
2018).
Nacionales
A continuación, en la Tabla 2 recopila el contexto legal referente al tema a nivel nacional.
Tabla 2. Marco legal normativo nacional Colombiano para plaguicidas y fungicidas.
Ley 9 de
1979
La ley 9° dicta medidas de sanitarias para la protección del medio
ambiente, a través de normas para preservar, restaurar y mejorar las
condiciones sanitarias en lo que se relaciona a la salud humana (Congreso
de la República de Colombia, 2008).
De los Artículos 136 al 144, se relaciona con plaguicidas, sobre su
transporte, almacenamiento, uso, comercio y distribución, estableciendo
normas para la salvaguarda de la salud y la seguridad de las personas
(Congreso de la República de Colombia, 2008).
La ley 99 de
1993
En el Artículo 52, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial, otorgará de manera privativa la licencia ambiental para la
producción e importación de pesticidas, y de aquellas sustancias, materiales
o productos sujetos a controles por virtud de tratados, convenios y
protocolos internacionales (Ministerio del Medio Ambiente, 1993).
Ley 822 de
2003
La Ley 822 de 2003 del Instituto Colombiano Agropecuario, dicta
normas relacionadas con los agroquímicos genéricos, lo cual tiene como
objetivo establecer los requisitos y procedimientos concordados para el
registro, control y venta de agroquímicos genéricos en el territorio nacional,
incluidos sus ingredientes activos grado técnico y sus formulaciones, para
minimizar los riesgos de la salud humana y su impacto en el medio
ambiente (Instituto Colombiano Agropecuario (ICA), 2009).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 31
Tabla 2. Continuación.
Ley 1159 de
2007
Por medio de la cual se aprueba el “Convenio de Rotterdam para la
Aplicación del Procedimiento de Consentimiento Fundamentado previo a
ciertos Plaguicidas y Productos Químicos Peligrosos, objeto de Comercio
Internacional”, que tiene como objetivo, promover la responsabilidad
compartida y los esfuerzos conjuntos de las Partes en la esfera del comercio
internacional de ciertos productos químicos peligrosos a fin de proteger la
salud humana y el medio ambiente frente a posibles daños y contribuir a su
utilización ambientalmente racional (Congreso de la República de
Colombia, 2007).
Decreto 2811
de 1974
Por el cual se dicta el Código Nacional de Recursos Naturales
Renovables y de Protección al Medio Ambiente. Establece que para
prevenir el deterioro ambiental y los daños a la salud humana, se deben
establecer requisitos y condiciones para la importación, fabricación,
transporte, comercialización, manejo y disposición de sustancias y
productos tóxicos o peligrosos. (República de Colombia, 1974).
Decreto 1843
de 1991
Tiene como objetivo, el control y la vigilancia epidemiológica en el uso
y manejo de plaguicidas, deberá efectuarse con el objeto de evitar que
afecten la salud de la comunidad, la sanidad animal y vegetal o causen
deterioro del ambiente (Decreto 1843 de 1991, 1991).
Decreto 4741
de 2005
El Decreto 4741 tiene como objetivo prevenir la generación de residuos
o desechos peligrosos, así como regular el manejo de los residuos o
desechos generados, con el fin de proteger la salud humana y el ambiente
(Ministerio de Medio Ambiente, 2005a).
Decreto 1220
de 2005
El Decreto 1220 de 2005, por el cual se reglamenta la Ley 99 de 1993.
En el Artículo 8, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial, otorgará o negará de manera privativa la licencia ambiental de
la importación y producción de pesticidas y de aquellas sustancias,
materiales o productos sujetos a controles por virtud de tratados, convenios
y protocolos internacionales (Ministerio de Medio Ambiente, 2005b).
Decreto 1076
de 2015
Por medio del cual se expide el Decreto Único Reglamentario del Sector
Ambiente y Desarrollo Sostenible (Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, 2015).
Artículo 2.2.3.2.13.18. establecen que, para proteger determinadas
fuentes o depósitos de aguas, la Autoridad Ambiental competente podrá
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 32
Tabla 2. Continuación.
Decreto 1076
de 2015
alindar zonas aledañas a ellos, en las cuales se prohíba o restrinja el
ejercicio de actividades, tales como vertimiento de aguas servidas o
residuales uso de fertilizantes o plaguicidas, cría de especies de ganado
depredador y otras similares (Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, 2015).
Artículo 2.2.3.3.4.19. Se establecen, medidas exigidas por la autoridad
ambiental competente, para efectos del control de la contaminación del
agua por la aplicación de agroquímicos. Lo cual también está reglamentado
en el Decreto 3930 de 2010 articulo 40 sobre el control de contaminación
de agroquímicos, donde prohíben(Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, 2015):
La aplicación manual de agroquímicos dentro de una franja de tres
(3) metros, medida desde las orillas de todo cuerpo de agua
(Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2015).
La aplicación aérea de agroquímicos dentro de una franja de treinta
(30) metros, medida desde las orillas de todo cuerpo de agua
(Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2015).
Título 7. Prevención y control contaminación ambiental por el
manejo de plaguicidas. El presente título tiene por objeto establecer
medidas ambientales para el manejo de los plaguicidas, y para la
prevención y el manejo seguro de los desechos o residuos peligrosos
provenientes de los mismos, con el fin de proteger la salud humana y el
ambiente (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2015).
Capítulo 3. Del manejo integral plaguicidas. En el presente capitulo
trata sobre las responsabilidades de las autoridades ambientales, consumo,
almacenamiento y transporte de plaguicidas regido por el Decreto 1443 del
2004 del Artículo 13 al Artículo 19 (Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, 2015).
Nota: Normatividad para plaguicidas en Colombia. Adaptado de, (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible,
2015), (Congreso de la República de Colombia, 2008), (Ministerio del Medio Ambiente, 1993), (Instituto Colombiano
Agropecuario (ICA), 2009) & (Congreso de la República de Colombia, 2007); Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 33
Tabla 3. Marco legal normativo nacional colombiano para suelo.
Decreto - Ley 2811
de 1974
Artículo 178. Los suelos del territorio nacional deberán usarse de
acuerdo con sus condiciones y factores constitutivos. Se
determinará el uso potencial de los suelos según los factores
físicos, ecológicos y socioeconómicos de la región(Ministerio de
Ambiente y Desarrollo Sostenible, 2014).
Artículo 179. El aprovechamiento de los suelos deberá efectuarse
de tal forma que se mantenga su integridad física y su capacidad
productora, para evitar su pérdida o degradación, lograr su
recuperación y asegurar su conservación(Ministerio de Ambiente
y Desarrollo Sostenible, 2014).
Artículo 180. Es deber de todos los habitantes de la República
colaborar con las autoridades en la conservación y en el manejo
adecuado de los suelos(Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, 2014).
Las personas que realicen actividades agrícolas, pecuarias,
forestales o de infraestructura, que afecten o puedan afectar los
suelos, están obligadas a llevar a cabo las prácticas de
conservación y recuperación que se determinen de acuerdo con las
características regionales(Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, 2014).
Artículo 181. Controlar el uso de sustancias que puedan ocasionar
contaminación de los suelos(Ministerio de Ambiente y Desarrollo
Sostenible, 2014).
Artículo 182. Los suelos en estado de degradación o explotación
serán tratados para su recuperación(Ministerio de Ambiente y
Desarrollo Sostenible, 2014).
Nota: Normatividad nacional para uso de suelos. Adaptado del Código Nacional de Recursos Naturales Renovables
y de Protección al Medio Ambiente, Decreto Ley 2811 de 1974 (Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible,
2014); Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 34
CAPITULO IV
Metodología
Este proyecto teórico - práctico, se basa en la evaluación del nivel de eficiencia de cuatro
lechos biológicos compuestos por diferentes materiales (ver Tabla 4). Para la ejecución de los
objetivos trazados se llevó a cabo una metodología de tipo experimental basada en un enfoque
cualitativo y cuantitativo.
En torno al análisis estadístico se utilizó la técnica estadística de diseño por bloques
completos al azar, descrita por medio del análisis de varianza, determinando la densidad
poblacional de bacterias, hongos y heterótrofos y determinación de pH de cada uno de los lechos
por duplicado. Este método estadístico se realizó a través del uso software IBM SPSS Stadistics,
En esta investigación se planteó dos hipótesis a juzgar, la primera, efectuando una
comparación entre lechos respecto a los datos obtenidos en la toma del parámetro microbiológico
(bacterias, hongos y heterótrofos), con el fin de identificar si existe una diferencia en cuanto a la
viabilidad microbiana en cada uno de los lechos biológicos.
Ho: El efecto de los tratamientos son iguales y son todos cero, es decir, que los tratamientos no
afectan a las variables respuesta
H1: Que por lo menos uno de los tratamientos tiene un efecto sobre las variables respuesta todas
las hipótesis se juzgan con un 95% de confianza.
Esta segunda hipótesis juzga la tesis alternativa (Ho) referente haber contaminado el suelo
no tiene efecto sobre las variables respuesta, versus que las variables si se ven afectadas por el
hecho de haber contaminado el suelo, la hipótesis se juzga con un 95% de confianza.
0 1 20
0a j
H :
vs
H : Para algun bloque j
0 1 2 30
0a i
H :
vs
H : para algun tratamiento i
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 35
El segundo método estadístico se utilizó un análisis comparativo de pH entre los tres
tiempos de evaluación, para lo cual se usó el análisis de varianza mediante la cual se juzga la
siguiente hipótesis
{
𝑯0 : 𝜇1 = 𝜇2 = 𝜇3
𝑣𝑠𝑯𝑎: 𝜇𝑖 = 𝜇𝑗 𝑷𝒂𝒓𝒂 𝒂𝒍𝒈ú𝒏 𝒊≠𝒋
}
Ho: El promedio de las muestras de pH antes de contaminar resulta ser igual después de contaminar
las muestras.
H1: El Promedio de las muestras de pH antes de contaminar resulta ser diferente después de
contaminar.
Área de Estudio
El estudio se llevó a cabo de manera ex-situ, los lechos biológicos están situados en la finca
Las Américas con sus duplicados, dándole a estos las mismas condiciones ambientales a lo largo
del estudio.
La finca Las Américas está ubicada en la vereda Santa Helena del municipio de Granada
Meta, hace más de 12 años está destinada a suelos agrícolas para cultivos de maíz, plátano y yuca,
los últimos cultivos que se ha realizado son plátano y actualmente yuca.
El suelo que se utilizó en la biomezcla de los lechos biológicos fue proporcionado de la
finca Las Américas; la extracción del suelo se tomó en el área de campo a una profundidad de 50
cm y un promedio de recolección de 40. Kg de suelo.
Figura 3. Estructura física de los lechos Biológicos. Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 36
Diseño experimental
El tamaño de la muestra se encuentra mediado por el número de lechos y sus repeticiones.
Para esta investigación se contemplaron cuatro (4) lechos con dos (2) repeticiones por cada uno,
para un total de 12 lechos biológicos a los cuales se les aplicaron la misma cantidad del plaguicida
(0,6ml) (Figura 4).
Adicional a estos se tuvo un lecho testigo el cual no tuvo el contacto con el contaminante.
Figura 4. Distribución de los Lechos Biológicos. Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Fases metodológicas de la investigación.
Para el desarrollo del estudio se plantearon cinco (5) fases metodológicas, en las cuales se
establecieron los procedimientos necesarios para determinar los componentes o materiales que
presentan mayor afinidad con el crecimiento de microorganismos e identificación del plaguicida
de mayor uso por los agricultores de yuca del municipio de Granada (Meta).
Fase I: Determinación del Producto Químico
Se realizó un proceso de consulta a través de una encuesta (Ver Anexo 2) dirigida a los
agricultores de yuca (Manihot esculenta Crantz) del municipio de Granada (Meta), debido a que
en el año 2016 se registraron 260 productores, 7800 toneladas de producción y 650 hectáreas
cosechadas según el Plan de Desarrollo municipal(Alcaldía Municipal de Granada, 2016).
Se determinó la muestra mediante la fórmula de poblaciones finitas (Ecuación 1)
(Fernández, 1996), dando como resultado 57 productores a encuestar (Ecuación 2), tras la
aplicación de las encuestas se determinaron los 3 plaguicidas de mayor frecuencia de uso por parte
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 37
de los agricultores de Granada Meta en los cultivos de yuca (Manihot esculenta Crantz),
posteriormente se estableció el plaguicida con mayor uso. Este plaguicida será escogido como el
contaminante para la evaluación en los lechos biológicos.
𝑛 =𝑁 ∗ 𝑍2𝑝 ∗ 𝑞
𝑑2 ∗ (𝑁 − 1) + 𝑍2 ∗ 𝑝 ∗ 𝑞
Ecuación 1. Tamaño muestral. Por, (Fernández, 1996).
Dónde:
N: Total de población
Z: 1,96 al cuadrado (si la seguridad es del 95%)
P: Proporción esperada (en este caso 5%= 0,05)
q: 1-p
d: Precisión (5%)
𝑛 =260 ∗ (1,96)2(0,05 ) ∗ (1 − 0,05)
(0,05)2 ∗ (260 − 1) + (1,96)2 ∗ (0,05) ∗ (1 − 0,05) = 57
Fase II. Preparación y adaptación de los lechos biológicos
Los lechos biológicos se instalaron en recipientes de plástico de tipo polietileno de alta
densidad (38cmx28cmx26cm).
El ensayo incluyo cuatro lechos biológicos con diferentes compuestos y dos repeticiones
para cada uno (Figura 3), los cuales están divididos de la siguiente manera: (i) El primer lecho
consta de una capa inicial de 5cm de cascarilla de arroz, una capa de 3cm de abono orgánico, 5cm
de cascarilla de arroz, 3cm de abono orgánico y finalmente 2cm de tierra (L1), (ii) El segundo
lecho está compuesto por una capa de 5cm de paja de maíz, 3cm de abono orgánico, 5cm de paja
de maíz, 3cm de abono orgánico y por último 2cm de tierra (L2), (iii) El tercer lecho está
compuesto por 16cm de una mezcla homogénea de cascarilla de arroz y turba con 2cm de tierra en
la parte superior (L3) y (iv) El cuarto lecho biológico está compuesto por 16cm de una mezcla
homogénea de paja de maíz y turba con 2cm de tierra en la parte superior (L4). Cada lecho lleva
en su fondo una capa de 5cm de arcilla, (v) Por último se incluyó un lecho testigo que está
compuesto de suelo, con el fin de ser un lecho que serviría de comparación frente a los demás
lechos biológicos que sí estuvieron la aplicación del plaguicida a lo largo de la investigación. Para
mantener la humedad de los lechos se realizó riego por aspersión cada tres días.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 38
Tabla 4. Composición de los lechos biológicos.
Lechos Componentes
1 Cascarilla de arroz + abono
orgánico.
2 Paja de maíz + abono orgánico.
3 Cascarilla de arroz + turba.
4 Paja de maíz + turba.
5 Lecho testigo
Nota: Distribución de componentes de la biomezcla para cada lecho biológico. Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Una vez construidos los lechos se llevó un proceso de maduración de 30 días, tiempo a
partir del cual se aplicó la primera adición de 0,6ml del plaguicida Cipermetrina en cada uno de
los lechos y sus duplicaciones.
Figura 5. Materiales que conforman los lechos biológicos. Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Fase III: Recolección de muestras.
Transcurrido el tiempo de maduración de los lechos biológicos y antes de contaminar los
lechos por duplicado, se realizó el primer análisis microbiológico y de pH, recolectando muestras
de cada lecho, siguiendo la metodología SM1296H (Díaz, 1992), donde la condición de toma de
muestra es la recolección de 100 g de suelo en frascos de vidrio previamente esterilizados.
La técnica de recolección de las muestras, consistió en realizar 6 puntos al azar en cada
lecho. En cada punto se realizan cortes en forma de V con una espátula de acero inoxidable a una
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 39
profundidad de 20 cm (ver Figura 6), al momento de tomar cada muestra se desinfectó con alcohol
etílico al 75%, y para tomar y disponer la muestra final en los frascos de vidrio previamente
esterilizados(Díaz, 1992).
Figura 6. Técnica de recolección de muestras. Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Para el transporte de las muestras se debe mantener una temperatura de 4°C, con un tiempo
máximo de 24 horas para realizar el procesamiento de las muestras, se recomienda que la toma de
la muestra y el análisis en el laboratorio no supere las 24 horas(Díaz, 1992).
Fase IV: Medición del pH y la viabilidad microbiana.
Los tiempos de procesamiento para la obtención del pH y el recuento de la microbiota, se
realizó: 0 días, 3 días, 30 días, después de los 30 días de maduración de los lechos biológicos.
Para la medición de la densidad se homogenizo 10 g de la muestra en 100 ml de solución salina
0.85% durante 30 minutos, luego se realizaron diluciones en solución salina 0.85% de 10−1 hasta
10−6, y se realizaron las siembras por triplicado mediante recuento en superficie de bacterias en
agar nutritivo (AN), hongos en agar papa dextrosa (PDA) y heterótrofos en agar Plate Count (PC)
(Figura 7). Finalmente se incubaron los hongos a temperatura ambiente por 72 horas y a 34°C las
bacterias y Heterótrofos (Camacho et al., 2009)
Para la identificación de las unidades formadoras de colonias (UFC) según la NTC 4092
(Norma técnica Colombiana) se utilizó el equipo cuenta colonias, expresando la medición en
UFC/𝑚𝑙−1.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 40
Figura 7. Procedimiento de recuento en placa. Por, (Camacho et al., 2009).
Figura 8. Procedimiento de siembra en placa. Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
A continuación, se presentan las metodologías utilizadas para los análisis de pH y
microbiológicos:
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 41
Tabla 5. Medición del pH y densidad microbiana.
Parámetro Metodología
pH Siguiendo la NTC 5264 (Norma Técnica Colombiana) para pH se llenó en
un frasco tapa rosca con 10 ml de agua destilada y 10 g de la muestra de suelo,
luego se agito el frasco por un lapso de tiempo de 2 minutos, posteriormente
con la ayuda del equipo potenciómetro se determinó el pH para cada lecho y
sus debidas repeticiones.
Densidad
microbiana
Para la prueba de recuento en placa se desarrolló con base a la metodología
de recuento heterótrofos de placa del libro métodos normalizados para análisis
de agua potable y residual (Díaz, 1992) y la metodología de cuenta en placa
de bacterias de la guía técnica para el análisis microbiológico de
alimentos(Camacho et al., 2009).
Nota: Metodología de realización de los parámetros establecidos. Adaptado del método normalizado para análisis
de agua potable y residual (Camacho et al., 2009). Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Fase V: Recomendaciones de manejo
Con el fin de proponer recomendaciones del uso y manejo de lechos biológicos para
disminuir la contaminación por plaguicidas, se construyó una guía dirigida a los agricultores de
municipio de Granada (Meta), dando a conocer que son lechos biológicos, la utilidad de
implementación, ventajas, tipos de lechos, construcción de los lechos, entre otros. A partir de la
culminación de las fases anteriores, fue posible establecer los componentes y materiales óptimos
a la hora de la construcción de lechos biológicos.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 42
CAPITULO V
Resultados y análisis de resultado
El primer resultado de esta investigación es la identificación del plaguicida de mayor uso por parte
de los agricultores de yuca (Manihot esculenta Crantz) del municipio de Granada (Meta), el
segundo resultado es la medición de los parámetros químicos y microbiológicos; estos resultados
son analizados a través de un análisis de varianza, haciendo uso de software IBM SPSS Stadistics
y por último se elaboró una guía de uso y manejo de lechos biológicos dirigida a los agricultores
del municipio.
En primer lugar, se presentan los resultados de los análisis de la encuesta que se realizó a
los agricultores de yuca (Manihot esculenta Crantz) del municipio de Granada Meta, con el fin de
determinar el plaguicida de mayor uso e impacto ambiental en los cultivos de yuca (Manihot
esculenta Crantz) del municipio.
1. Resultados de la encuesta
En función de dar cumplimiento al primer objetivo de éste proyecto fue necesaria la
realización de una encuesta dirigida a los cultivadores de yuca (Manihot esculenta Crantz) del
municipio de Granada, (Meta).
Para tomar la decisión se aplicó la fórmula de poblaciones finitas, se obtuvo como resultado
un total de 57 encuestados, a partir de una población de 260 agricultores.
La aplicación de la encuesta fue realizada en el marco de una reunión de AGAMETA
(Asociación de Agricultores de Granada Meta), dirigida a los cultivadores de yuca (Manihot
esculenta), debido a que en los últimos diez (10) años el número de hectáreas destinadas a sembrar
este cultivo aumento un 30% (Alcaldía de Granada Meta, 2016), según esta referencia la mayor
producción de sus predios se dedica a la yuca (Manihot esculenta Crantz) primordialmente, además
de cultivos de plátano, maíz y cítricos. La yuca es un producto con proyección, debido a la gran
demanda a nivel nacional (DANE, 2016) ocasionando el aumento de producción de yuca (Manihot
esculenta Crantz) en la región de los Llanos y de sus subproductos.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 43
1.1 Área destinada para el cultivo de yuca (Manihot esculenta Crantz).
En los resultados obtenidos para la determinación del área destinada para el cultivo de yuca
(Manihot esculenta Crantz), se encontró que el 34% de los encuestados siembran entre 4 a 6 ha,
seguido por el 26% que siembran entre 10 a 15ha, siendo el 60% de los agricultores los que se
encuentran en estos rangos y quienes están cambiando su sistema de producción de subsistencia a
uno de comercialización, sumado al aumento del uso de agroquímicos sin recomendaciones
técnicas el otro 40% son agricultores que siembran más de 15 ha (ver Figura 9).
Figura 9. Hectáreas de yuca cultivada en el municipio de Granada, Meta. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
En cuanto al control de plagas en cultivo de yuca (Manihot esculenta Crantz), se evidenció
que el 98% de agricultores hace uso de plaguicidas y compuestos químicos, mientras que solo un
2% realiza un tipo de control orgánico, libre de agro tóxicos.
Se identificaron 18 plaguicidas (Tabla 6) aplicados en los cultivos de yuca (Manihot
esculenta Crantz) como control de plagas, principalmente Cipermetrina, Eltra, Dimetos,
Imidacopril, Malation. Según los resultados obtenido, el plaguicida más utilizado por los
agricultores de yuca (Manihot esculenta Crantz) es el insecticida Cipermetrina, con un porcentaje
de 30%, utilizado principalmente para el control de plagas más específicamente el gusano cachón
(Erinyis ello), el segundo más utilizado es el Eltra con un 16%, el tercer lugar lo ocupa el Dimetos
con un 12%, los otros 15 plaguicidas oscilan su utilización en un 2% y 4%, como se puede observar
en la siguiente tabla (ver Tabla 6).
1 a 419%
4 a 1034%
10 a 1526%
Más de 1521%
Hectáreas destinadas al cultivo de yuca
1 a 4 4 a 10 10 a 15 Más de 15
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 44
Tabla 6. Plaguicidas más utilizados en el cultivo de yuca en el municipio de Granada, Meta.
Nota: Resultado de la encuesta dirigida a los agricultores de yuca en el municipio de Granada Meta, para identificar
el plaguicida de mayor uso. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
Producto
químico
Tipo
Clase de
Toxicidad
Dosificación
según
encuesta
Agricultores
que lo aplican Porcentaje
Cipermetrina
Insecticida
Piretroide
Poco peligroso 1L/Ha 17 30%
Malation Insecticida Ligeramente
tóxico 1L/Ha 4 7%
Fipronil
Insecticida
II
Moderadamente
tóxico
1L/Ha 2 4%
Agridos Insecticida Medianamente
tóxico 1 L/Ha 1 2%
Regen Insecticida Medianamente
tóxico 1L/Ha 1 2%
Eltra Insecticida Muy tóxico 500mL/Ha 9 16%
Imidacopril Insecticida
Neonicotinoide
Moderadamente
tóxico 1L/Ha 3 5%
Bingo Insecticida Moderadamente
tóxico 500mL /Ha 2 4%
Lambdaciarotrina Insecticida Moderadamente
tóxico 1 2%
Glifosato Herbicida Altamente
tóxico 1L/Ha 1 2%
Dimetos Insecticida Moderadamente
peligroso 1L/Ha 7 12%
Vertime Insecticida Altamente
tóxico 1L/Ha 3 4%
Monocrotofos Insecticida
organofosforado
Extremadamente
tóxico 1L/Ha 1 2%
Proclaim Insecticida
Avermectinas
Altamente
tóxico 1L/Ha 1 2%
Roxión Insecticida
fosforado
Altamente
tóxico 1L/Ha 2 4%
Lorsban Insecticida
organofosforado
Moderadamente
tóxico 1L/Ha 2 4%
Dimetoato
Insecticida,
acaricida
organofosforado
Ligeramente
tóxico
1L/Ha 1 2%
TOTAL 57 100%
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 45
El plaguicida seleccionado es la Cipermetrina Agrícola debido a que es el de mayor uso en
el cultivo de yuca en el municipio de Granada (Meta).
1.2 Frecuencia de fumigación
La frecuencia de fumigación tiene un papel importante en el control de plagas, se estima que
de los agricultores encuestados el 37% realiza fumigación cada 20 días, el 25% cada 15 días, el 21%
entre los 21 y los 30 días y el 16% cada mes, solo un 3% fumiga cada ocho (8) días dadas las
condiciones del predio sembrado. La dosis que aplican es de uno (1) a tres (3) Litros por hectárea.
Como la yuca (Manihot esculenta Crantz) es un cultivo de un período vegetativo largo, el cultivo
puede ser atacado continuamente por un grupo de insectos y ácaros plaga que causan diferentes tipos
de daño (Belloty, Herrera, & Melo, 2012).
2. Identificación de parámetros físico y microbiológico
La medición de los parámetros químico y microbiológicos se realizó en el Laboratorio de
Microbiología de la USTA Villavicencio, estos análisis sirven como indicadores de la capacidad
de los componentes de la biomezcla de los lechos biológicos con respecto al crecimiento y
presencia de densidad de Colonias de tres grupos microbianos (bacterias, hongos y heterótrofos)
y el comportamiento del pH de los lechos biológicos antes y después de su contaminación.
2.1. Parámetro químico
2.1.1. Potencial de Hidrógeno (pH)
Se determinó a través del equipo multiparámetros. La Figura 10 muestra los valores de pH
para cada lecho antes y después de la contaminación simulada. Se observa que al adicionar el
plaguicida ocurrió una leve disminución en los valores del pH en relación con los lechos sin
contaminar. Sin embargo, los lechos 1,2 y 4 mantuvieron un rango ácido (< 6,5) lo cual favorece
la actividad de degradación de este compuesto (Jerez et al., 2013), mientras que el lecho tres (L3)
mantuvo un rango neutro, indicando favorabilidad de las condiciones microbiológicas del sustrato
de este lecho como lo muestra la Figura 10. Al comparar estos resultados esta afirmación con el
estudio realizado por (Hernández-ruiz, Álvarez-orozco, & Ríos-osorio, 2017) en donde se evaluó
la biorremediación de organoclorados por hongos y bacterias en suelos agrícolas, se confirma que
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 46
para la mayoría de estos compuestos, existe una favorabilidad en la degradación de los plaguicidas
en condiciones de pH neutros a temperaturas de 30°C.
Por otra parte de acuerdo a (Piedrahita, 2009)Los microorganismos del suelo no funcionan
con eficacia en suelos ácidos. A medida que disminuye el pH del suelo disminuye también la
actividad de los microorganismos que descomponen la materia orgánica y proveen nutrientes a las
plantas. Aunque estos organismos funcionan mejor en niveles de pH del suelo neutros, su eficacia
no cae rápidamente hasta que los niveles del pH están por debajo de 6.0. La descomposición de la
materia orgánica no solo provee nutrientes, sino que también contribuye a la agregación
(agrupamiento) de las partículas del suelo que genera estructura, aireación y drenaje del suelo.
A continuación, en la Figura 10 se puede apreciar el comportamiento del pH en cada una
de las mediciones.
Figura 10. Comportamiento de pH antes y después de contaminar los lechos biológicos. Por, (Novoa & Quevedo,
2019).
En la Tabla 7 se puede observar los niveles de significancia, se aprecia que los valores son
relativamente muy pequeños, dado a que estos valores son menores que 0,05, por ende, se rechaza
la hipótesis nula (Ho), luego se acepta la hipótesis alternativa que afirma que dos de las medidas
marginales difieren significativamente, por lo tanto, la contaminación de los lechos biológicos
afecta el pH y de éste depende el nivel de crecimiento de los microorganismos.
L1 L2 L3 L4 LT
Sin Contaminar 6 6,2 7,4 6,7 5,5
Contaminado 5,8 6,1 7 5,8 5,4
5
5,3
5,6
5,9
6,2
6,5
6,8
7,1
7,4
7,7
pH
pH
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 47
Tabla 7. Análisis de varianza para la prueba de pH, Prueba de efectos inter-sujetos.
Variable dependiente: PH
Origen Suma de
cuadrados gl
Media
cuadrática F
p-valor
Sig.
Tamaño del
efecto
Modelo 1569,001a 3 523,000 1469,878 ,000 ,992
Trat 1569,001 3 523,000 1469,878 ,000 ,992
Error 12,809 36 ,356
Total 1581,810 39
a. R al cuadrado = ,992 (R al cuadrado ajustada = ,991)
Nota: Resultados de análisis de varianza para el parámetro de pH. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
3. Pruebas microbiológicas
En esta sección se muestra los resultados obtenidos de la técnica recuento en placa de los
diferentes grupos microbianos analizados en el laboratorio. Para este análisis se tomaron muestras
de cada lecho con sus debidas repeticiones y en cada tiempo de aplicación del plaguicida. Los
resultados se presentan teniendo en cuenta el crecimiento de poblaciones de cada uno de los grupos
microbiológicos (bacterias, hongos y heterótrofos) a través del conteo de las unidades formadoras
de colonias (UFC).
3.1 Recuento en placa de Bacterias
En la Tabla 8 se observan los valores abreviados de los promedios de densidades de
Colonias de bacterias para cada uno de los lechos biológicos y sus respectivas repeticiones. El
promedio más alto de densidades de colonias para bacterias antes de contaminar los lechos
biológicos fue 6,9x105 UFC𝑚𝑙−1 correspondiente al lecho 3, en el siguiente tiempo control, es
decir en la primera aplicación del plaguicida, el promedio más alto alcanzo un recuento de
4,6x105 UFC𝑚𝑙−1 en el lecho 2, valor no muy distante de la densidad microbiana mostrada por
el Lecho 3, que fue 4,5x105 UFC𝑚𝑙−1 indicando que hubo poca resistencia por parte de las
bacterias a la hora de aplicar la dosis de Cipermetrina y finalmente en la segunda aplicación del
plaguicida (30 días después de la primera aplicación) el promedio más alto de crecimiento de la
población fue en el lecho 1 con un 7,4x106 UFC𝑚𝑙−1, incrementando nuevamente los valores de
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 48
densidades de microorganismos y demostrando la efectividad de la investigación a lo largo del
tiempo. El lecho control registró valores inferiores a los demás lechos, manteniendo en el tiempo
bajos crecimientos bacteriano e indicando que, a bajas concentraciones de materia orgánica o falta
de componentes ricos en lignina, los microorganismos requieren de mayor tiempo para metabolizar
o transformar el plaguicida(Peñuela, 2015).
Tabla 8. Resultados obtenidos de la lectura de unidades formadoras de colonias para la población de bacterias en
cada lecho biológico.
Bacterias (AN) ) UFC𝒎𝒍−𝟏
Lechos Sin contaminar
UFC
Prueba 1
UFC
Prueba 2
UFC
L1 2,6E+04 3,3E+05 7,4E+06
L2 7,0E+04 4,6E+05 2,1E+05
L3 6,9E+05 4,5E+05 4,1E+06
L4 9,1E+04 2,2E+05 9,2E+04
LT 4,7E+03 2,2E+03 7,3E+03
Nota: Valores obtenidos en el recuento de bacterias, donde: L1, L2, L3 y L4 representan la media total de cada
duplicado. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
A continuación, en la Figura 11, se ilustran los resultados obtenidos a lo largo del proceso
de laboratorio para la prueba de recuento en placa de bacterias, antes de contaminar, después de
contaminar y a los 30 días posteriores.
Figura 11. Promedio de Medidas marginales de bacterias. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 49
En (Figura 11) se obtiene este diagrama de patrones donde se puede identificar que el lecho
control difiere significativamente de los demás, quedando con baja presencia de UFC y no existe
diferencia significativa entre lechos es decir que cualquiera de estos presenta resultados
satisfactorios, puesto que las bacterias están asociadas a la degradación de diferentes compuestos
tóxicos (Peñuela, 2015), aunque el lecho tres (3), de color rojo presenta resultados superiores a
los demás lechos, debido a que está formada por compuestos que tiene beneficios de absorción de
humedad, filtración de nutrientes, aireación y además el incremento de la actividad macro y
microbiológica(Ambiental, 2015).
Este análisis de varianza (Tabla 9) se resume los resultados del modelo estadístico
implementado, en esta tabla dos columnas que se deben analizar, para la presentación de
resultados. En la columna de color azul, se observa el nivel de significancia de la investigación,
este valor de significancia debe ser inferior a los 0,05 ya que las hipótesis se están juzgando a un
95% de confianza, se evidencio que todos los tres (3) valores de descritos en la columna azul
resultan ser menores a 0,05, es decir que el modelo se ajusta a explicar la viabilidad (99%).
Tabla 9. Tabla Anova, Análisis de Varianza de UFC para la población de bacterias.
Variable dependiente: Promedio UFC población de Bacterias
Origen Suma de
cuadrados Gl
Media
cuadrática F
p-valor
sig.
Tamaño del
efecto
Modelo 5488,270a 7 784,039 373,199 ,000 ,988
Tratamiento 34,723 4 8,681 4,132 ,008 ,341
Tiempo 17,629 2 8,815 4,196 ,024 ,208
Error 67,227 32 2,101
Total 5555,497 39
a. R al cuadrado = ,988 (R al cuadrado ajustada = ,985)
Nota: Resultados de análisis de varianza para la población de bacterias. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
Se encuentra una columna adicional de color naranja en esta se puede apreciar el tamaño
del efecto, este expresa lo relevante que resulta la diferencia significativa de la prueba para la
investigación, es decir explica si hay un efecto entre los tratamientos y que tanto afecta los
tratamientos a la variable respuesta, si se tienen valores superiores a 0.14 se empieza a considerar
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 50
que el tamaño del efecto es grande, lo cual para esta investigación se obtiene el 53% de efecto,
dejando en evidencia que los factores medidos resultan de gran importancia para la investigación.
Se logró determinar que, si existe diferencia significativa en el lecho control con los demás
lechos biológicos, indicando que cualquier lecho biológico diferente al control es apropiado para
retención del plaguicida.
En la Tabla 10 se refleja un cuadro comparativo de cada lecho, esta tabla da a conocer los
lechos que más difieren en la investigación relacionado a UFC de las poblaciones de bacterias.
Tabla 10. Cuadro de comparaciones múltiples variable dependiente UFC para poblaciones de bacterias.
(I)
Lec
hos
(J)
Tra
tam
ien
t
o
Diferencia
de medias (I-
J)
Error
estándar Sig.
Intervalo de
confianza al
95%
Límite
inferior
Lecho 1
Lecho 2 ,1767 ,68327 ,798 -1,2150
Lecho 3 -,2884 ,68327 ,676 -1,6801
Lecho 4 ,5796 ,68327 ,403 -,8122
Lecho control 3,4716* ,96629 ,001 1,5033
Lecho 2
Lecho 1 -,1767 ,68327 ,798 -1,5685
Lecho 3 -,4651 ,68327 ,501 -1,8569
Lecho 4 ,4028 ,68327 ,560 -,9889
Lecho control 3,2948* ,96629 ,002 1,3266
Lecho 3
Lecho 1 ,2884 ,68327 ,676 -1,1034
Lecho 2 ,4651 ,68327 ,501 -,9267
Lecho 4 ,8679 ,68327 ,213 -,5239
Lecho control 3,7599* ,96629 ,000 1,7917
Lecho 4
Lecho 1 -,5796 ,68327 ,403 -1,9713
Lecho 2 -,4028 ,68327 ,560 -1,7946
Lecho 3 -,8679 ,68327 ,213 -2,2597
Lecho control 2,8920* ,96629 ,005 ,9238
Lecho control
Lecho 1 -3,4716* ,96629 ,001 -5,4398
Lecho 2 -3,2948* ,96629 ,002 -5,2631
Lecho 3 -3,7599* ,96629 ,000 -5,7282
Lecho 4 -2,8920* ,96629 ,005 -4,8603 Nota: Comparación de lechos biológicos contra lechos para la población de bacterias. Por, (Novoa & Quevedo,
2019).
3.2 Recuento en placa de UFC Heterótrofos.
En la Tabla 11 y la Figura 12 se presentan los resultados de las unidades formadoras de
colonias (UFC) heterótrofos que crecieron en cada lecho y en cada repetición, con el fin de
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 51
reconocer que lecho biológico es el más efectivo en cuanto a rendimiento de degradación y
retención del plaguicida.
Tabla 11. Resultados obtenidos de la lectura de unidades formadoras de colonias para la población de heterótrofos
en cada lecho biológico.
Heterótrofos (APC) UFC𝒎𝒍−𝟏
Lechos
Sin contaminar
UFC
Prueba 1
UFC
Prueba 2
UFC
1 L1 6,7E+04 1,2E+06 2,0E+05
2 L2 1,6E+05 1,7E+05 2,5+05
3 L3 3,8E+04 8,3E+06 2,4E+06
4 L4 1,8E+05 7,4E+04 8,6E+04
5 LT 4,1E+03 4,4E+03 6,7E+03
Nota: Valores obtenidos en el recuento de heterótrofos, donde: L1, L2, L3 y L4 representan la media total de cada
duplicado., Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
El crecimiento de la comunidad de heterótrofos antes de contaminar los lechos biológicos
alcanzó un efecto significativo sobre la formación de colonias con un valor máximo de 1,8x105
UFC𝑚𝑙−1 en el lecho 4 (L4) evidenciando que a media que pasaba el tiempo de maduración la
población crecía. Pasando los 30 días de maduración se aplicó por primera vez el plaguicida,
reportando un mayor crecimiento en el lecho 3 (L3) con una densidad microbiana de 8,3x106
UFC𝑚𝑙−1, 30 días después de esta aplicación obtuvo como resultado que el Lecho 3 seguía siendo
el que presentaba mayor densidad de heterótrofos, aunque disminuyó con respecto al segundo
recuento, siendo contados un total de 2,4x106 UFC𝑚𝑙−1, los valores de crecimiento de densidad
de organismos del lecho testigo fueron en general los más bajos con respecto a los demás lecchos;
indicando que a bajas concentraciones de fuentes de carbono, la comunidad microbiana necesitan
de mayor tiempo para metabolizar o degradar el plaguicida(Zhang, Lu, Wu, Chang, & Jr, 2007).
Con respecto a los valores anteriores se obtuvo como resultado la siguiente gráfica:
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 52
Figura 12. Medidas marginales de heterótrofos. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
En el grafico anterior (Figura 12) se observa que la muestra sin contaminar presenta los
niveles más bajos de UFC heterótrofos, y además que en el lecho control es donde se tienen las
mediciones de crecimiento más pequeñas de la investigación, debido a que el lecho control solo
estaba compuesta por el suelo y que en ninguno de los tres (3) tiempos de evaluación se contamino
con el plaguicida establecido. Se puede concluir que el lecho control tiene un efecto significativo
sobre los demás lechos biológicos, es decir que fue el lecho donde menos actividad microbiológica
hubo en el tiempo de evaluación.
Por otro lado, los resultados de los demás lechos biológicos demuestran que la variación
de la aplicación del plaguicida Cipermetrina en el tiempo, si tuvieron un efecto estadísticamente
importante sobre el crecimiento de la comunidad de heterótrofos. Como resultado, el lecho 1 y 3
mantienen los niveles de crecimiento de la población más elevados esto se debe a que los dos
lechos está compuesto por un componente rico en materia orgánica como es la cascarilla de arroz,
lo cual favorece el crecimiento de microorganismos y retención de humedad(Páez et al., 2016).
Según Peñuela 2015 los heterótrofos emplean compuestos orgánicos preformados y reducidos
como fuente de carbono, y son indicadoras de amplia diversidad de rutas metabólicas y alta
actividad dependiente de la carga orgánica
La Tabla 12 nos muestra el modelo de análisis de varianza, este modelo se ajusta a explicar
la viabilidad de la investigación con un 95 % de confianza y un 0,05 de significancia.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 53
Tabla 12. Tabla Anova análisis de Varianza para resultados de Heterótrofos.
Variable dependiente: Promedio de Heterótrofos (APC).
Origen suma de
cuadrados Gl
Media
cuadrática F
p-valor
Sig.
Tamaño
del efecto
Modelo 5228,712a 7 746,959 305,389 ,000 ,985
Tratamiento 34,990 4 8,747 3,576 ,016 ,309
Bloque 21,389 2 10,695 4,372 ,021 ,215
Error 78,270 32 2,446
Total 5306,982 39
a. R al cuadrado = ,985 (R al cuadrado ajustada = ,982)
Nota: Resultados de análisis de varianza para la población de heterótrofos. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
En la Tabla 12 se puede observar como todos los valores de color azul tienen eficiencia
con el modelo estadístico, es decir que el modelo es correcto para predecir los efectos de los
factores que influyen en la investigación, además este modelo recoge un 98,2% de la variabilidad
total y la explica de manera eficiente.
Respecto al juzgamiento de las hipótesis se puede apreciar que los valores de los
tratamientos y de los bloques son inferiores a 0.05, afirmando estadística que existe por lo menos
un tratamiento y un bloque que difieren significativamente.
Asumiendo que la varianza es de un 95% y que el valor de significancia es menor a 0,05
en la Tabla 13 nos muestra la comparación de cada lecho con los demás, dando como resultado
que el lecho control difiere sobre los demás lechos, es decir que el lecho control es el tratamiento
que menos factibilidad tiene en la investigación y comprobando que los lechos biológicos a pesar
de tener diferentes biomezclas crecen efectivamente unidades formadoras de colonias.
Tabla 13. Cuadro de comparaciones múltiples variable dependiente UFC para poblaciones de heterótrofos.
(I)
Lec
ho
s
(J)
Tra
tam
ien
to
Diferencia
de medias
(I-J)
Error
estándar Sig.
Intervalo de
confianza al
95%
Límite
inferior
Lecho 1
Lecho 2 ,2990 ,73725 ,688 -1,2027
Lecho 3 -,0536 ,73725 ,942 -1,5554
Lecho 4 ,9298 ,73725 ,216 -,5719
Lecho control 3,5569* 1,04263 ,002 1,4331
Lecho 2
Lecho 1 -,2990 ,73725 ,688 -1,8007
Lecho 3 -,3527 ,73725 ,636 -1,8544
Lecho 4 ,6308 ,73725 ,399 -,8709
Lecho control 3,2579* 1,04263 ,004 1,1341
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 54
Tabla 13. Continuación.
Lecho 3
Lecho 1 ,0536 ,73725 ,942 -1,4481
Lecho 2 ,3527 ,73725 ,636 -1,1491
Lecho 4 ,9834 ,73725 ,192 -,5183
Lecho control 3,6105* 1,04263 ,002 1,4867
Lecho 4
Lecho 1 -,9298 ,73725 ,216 -2,4315
Lecho 2 -,6308 ,73725 ,399 -2,1325
Lecho 3 -,9834 ,73725 ,192 -2,4852
Lecho control 2,6271* 1,04263 ,017 ,5033
Lecho control
Lecho 1 -3,5569* 1,04263 ,002 -5,6806
Lecho 2 -3,2579* 1,04263 ,004 -5,3816
Lecho 3 -3,6105* 1,04263 ,002 -5,7343
Lecho 4 -2,6271* 1,04263 ,017 -4,7508
Nota: Comparación de lechos biológicos contra lechos para la población de heterótrofos. Por, (Novoa & Quevedo,
2019).
3.3 Recuento en placa UFC Hongos
En la Tabla 14 se encuentran los datos para la prueba de recuento en placa de hongos para
cada lecho y sus respectivas repeticiones.
Tabla 14. Resultados obtenidos de la lectura de unidades formadoras de colonias para la población de hongos en
cada lecho biológico.
Hongos (PDA) UFC𝒎𝒍−𝟏
Lechos Sin contaminar
UFC
Prueba 1
UFC
Prueba 2
UFC
1 L1 3,0E+05 3,5E+05 8,2E+05
2 L2 7,5E+04 3,6E+05 6,2E+05
3 L3 2,0E+05 3,8E+05 1,2E+06
4 L4 1,2E+05 1,5E+05 2,3E+05
5 LT 1,6E+04 1,6E+04 1,8E+04
NOTA: Valores obtenidos en el recuento de hongos, donde: L1, L2, L3 y L4 representan la media total de cada
duplicado. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
El crecimiento de la comunidad de hongos antes de contaminar los lechos alcanzo un efecto
significativo en la formación de colonias en un promedio general de 1,4x 105 UFC𝑚𝑙−1, siendo
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 55
el más alto crecimiento de densidad de microorganismos para el lecho 1 (L1) con un valor de
3,0x105 UFC𝑚𝑙−1 evidenciando que a media que pasaba el tiempo la población crecía. Pasado el
tiempo maduración de los lechos y aplicando accidentalmente por primera vez el plaguicida se
reportó un crecimiento general de 2,39x105 UFC𝑚𝑙−1, siendo el de mayor densidad el lecho 3
(L3), pasados 30 días se realizó el tercer recuento de microorganismos, aportando a la
investigación que el lecho 3 (L3) continuaba presentando mayor crecimiento de hongos con
1,2x106 UFC𝑚𝑙−1, seguido del lecho 1 con valor de 8,2x105 UFC𝑚𝑙−1
Las gráficas en los dos (2) casos anteriores, son muy similares a la gráfica de recuento de
hongos, se aprecia que existe un crecimiento poblacional de cada una de las variables a través del
tiempo, luego se puede afirmar que después de contaminado el suelo, la densidad poblacional de
hongos continúan en crecimiento y que los resultados para el lecho control siempre son los más
bajos.
Figura 13. Medidas marginales de hongos. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
Finalmente el lecho testigo es el presenta las más bajas densidades de los
microorganismos en estudio y es el lecho tres el que ha mantenido los resultados más altos tanto
en bacterias, heterótrofos y hongos, por lo cual se puede afirmar que aunque no existe una
diferencia significativa entre los lechos biológicos utilizados, es el lecho tres en el que se
obtuvieron los mejores resultados en la pruebas realizadas, debido a su composición de cascarilla
de arroz que aporta nutrientes como Nitrógeno, Fosforo, Zinc, Hierro, Manganesio.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 56
Tabla 15. Tabla Anova, Análisis de Varianza para resultados de hongos.
Variable dependiente: Promedio de Hongo (PDA)
Origen Suma de
cuadrados Gl
Media
cuadrática F
p-valor
Sig.
Tamaño del
efecto
Modelo 5823,145a 7 831,878 1279,076 ,000 ,996
Trat 24,355 4 6,089 9,362 ,000 ,539
Bloque 13,877 2 6,939 10,669 ,000 ,400
Error 20,812 32 ,650
Total 5843,957 39
a. R al cuadrado = ,996 (R al cuadrado ajustada = ,996) Nota: Resultados de análisis de varianza para la población de hongos. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
Los análisis de los efectos que tuvieron sobre cada una de las variables los lechos y la
contaminación de los lechos, en esta tabla ANOVA (Tabla 15) se puede apreciar que comparando
los valores de la columna azul con 0.05 de significancia resultan todos menores y muy pequeños
lo cual implica que existe evidencia estadística para rechazar las hipótesis nulas.
Con lo anterior lo que se concluye es que existe por lo menos uno de los lechos
biológicos que influye significativamente en la presencia de densidades de la población hongos en
los lechos, al igual que en una de las medidas respecto al tiempo de contaminado tiene un efecto
considerable sobre la variable y aporta información esencial para la investigación.
En la siguiente Tabla 16 se puede observar la comparación de cada lecho con los demás
y verificar la significancia de cada lecho en esta investigación, como resultado se obtuvo que el
lecho control es el que menos factibilidad tiene en la investigación y que adicionalmente el lecho
tres (3) difiere significativamente con el lecho cuatro (4), debido a que cada lecho está compuesto
por diferentes compuestos en su biomezcla.
Tabla 16. Cuadro de comparaciones múltiples variable dependiente UFC para poblaciones de hongos.
(I)
Lec
hos
(J)
Tra
tam
ien
t
o Diferencia de
medias (I-J)
Error
estándar Sig.
Intervalo de
confianza al
95%
Límite
inferior
Lecho 1
Lecho 2 ,3417 ,38017 ,375 -,4326
Lecho 3 -,1637 ,38017 ,670 -,9381
Lecho 4 ,7566 ,38017 ,055 -,0177
Lecho control 2,9127* ,53764 ,000 1,8176
Lecho 2
Lecho 1 -,3417 ,38017 ,375 -1,1161
Lecho 3 -,5055 ,38017 ,193 -1,2799
Lecho 4 ,4149 ,38017 ,283 -,3595
Lecho control 2,5710* ,53764 ,000 1,4758
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 57
Tabla 17. Continuación.
Lecho 3
Lecho 1 ,1637 ,38017 ,670 -,6106
Lecho 2 ,5055 ,38017 ,193 -,2689
Lecho 4 ,9204* ,38017 ,021 ,1460
Lecho control 3,0764* ,53764 ,000 1,9813
Lecho 4
Lecho 1 -,7566 ,38017 ,055 -1,5310
Lecho 2 -,4149 ,38017 ,283 -1,1893
Lecho 3 -,9204* ,38017 ,021 -1,6948
Lecho control 2,1561* ,53764 ,000 1,0609
Lecho control
Lecho 1 -2,9127* ,53764 ,000 -4,0078
Lecho 2 -2,5710* ,53764 ,000 -3,6661
Lecho 3 -3,0764* ,53764 ,000 -4,1716
Lecho 4 -2,1561* ,53764 ,000 -3,2512 Nota: Comparación de lechos biológicos contra lechos para la población de hongos. Por, (Novoa & Quevedo, 2019).
4. Guía de uso y manejo de los lechos Biológicos
A continuación, se presenta una propuesta acerca del uso de los lechos biológicos como
una tecnología económica y viable para evitar y reducir la contaminación por plaguicidas a fuentes
puntuales en el suelo y cuerpos hídricos.
La cartilla de construcción y operación de lechos biológicos explica que son los lechos
biológicos, los tipos de lechos que hay, sus ventajas y utilidades, como funcionan, los elementos
que conforman los lechos biológicos, como se construyen y un ejemplo del funcionamiento de
estos lechos biológicos como se puede observar en las siguientes imágenes:
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 58
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 59
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 60
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 61
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 62
Discusión
Con base a los resultados obtenidos de los parámetros microbiológicos y la pertinente
técnica estadística, se pudo rechazar la hipótesis nula (Ho) que afirma que los efectos de los
tratamientos son iguales y son todos cero, es decir, que los tratamientos no afectan a las variables
respuesta y se acepta la hipótesis alternativa que establece que por lo menos uno de los tratamientos
tiene un efecto sobre las variables respuesta. Igualmente se acepta la segunda hipótesis que
establece que las variables si se ven afectadas por el hecho de haber contaminado el suelo con el
plaguicida.
Con relación a lo anterior se acepta la hipótesis alternativa debido a que el lecho control
siempre mostro resultados significativos sobre los demás lechos, arrojando bajas densidades de los
tres grupos microbianos y el pH más bajo de la investigación. Debido ea que este lecho control
solo estaba compuesto por el componente suelo, que se adquirió en la finca las Américas, predio
establecido sola para la agricultura. Según los estudios realizados por (Mendoza & Vélez, 2018)
la calidad de éste suelo de tipo limoso presenta bajo contenido de macronutrientes y la baja
acumulación de materia orgánica.
Por otra parte, se estableció que, de los cuatro lechos biológicos, el lecho número tres fue
el que presentó mayor efectividad, debido a que superó los números de unidades formadoras de
colonias a lo largo del procedimiento experimental con respecto a los demás lechos biológicos,
éste lecho está compuesto por cascarilla de arroz, turba y estos compuestos están mezclados
homogéneamente. Los beneficios que tuvo este lecho biológico se debe a que la cascarilla de arroz
tiene menor tamaño en sus dimensiones y que es un componente rico en materia orgánica, mejora
las características físicas del suelo facilitando la aireación, absorción de humedad y el filtraje de
nutrientes (Ambiental, 2015), además que la turba tiene la importante función de retener o adsorber
los plaguicidas, para facilitar su degradación por los microorganismos (Jerez et al., 2013)
Contrastando éste resultado con lo expuesto por (Páez et al., 2016) se puede evidenciar que
la cascarilla de arroz en una mezcla homogénea con turba y tierra, su eficiencia se debe al
contenido elevado de tejido vegetal lignocelulósico constituido por un 85% de material orgánico
representado por celulosa y a la alta cantidad de carbono presente en la turba, características por
las cuales se acelera el movimiento de las enzimas fenoloxidasas (peroxidasas y lacasas) , las
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 63
cuales logran incoroporar oxígenos a los compuestos químicos, lo que ocasionan desequilibrio de
la estructura química original, ocasionando que pueda ser metabolizada o cometabolizada por la
microbiota presente en los lechos biológicos en las biomezcla, dadas las condiciones ambientales
como temperatura y humedad para el dinamismo biológico (Carrillo, Torstensson, L & Stenstrom,
2008)
Los lechos biológicos 2 y 4 que se componen de paja de maíz como fuente de
lignocelulósica, obtuvieron menos crecimiento de unidades formadoras de colonias probablemente
puede estar ocasionado por el tamaño del sustrato ya que la paja de maíz es mayor que el de la
cascarilla de arroz, esto según el manual de diseño de lechos biológicos altera el funcionamiento
de la biomezcla, se recomienda para éste tipo de material fraccionarlo en partes iguales o menores
a 5cm (Jerez et al., 2013).
No obstante, con base a los resultados obtenidos en el parámetro químico (pH) y la
pertinente técnica estadística se rechaza la hipótesis nula (Ho), que afirma que el promedio de las
muestras de pH antes de contaminar resulta ser igual después de contaminar las muestras y se
acepta la hipótesis alternativa (Hi) que establece que el promedio de las muestras de pH antes de
contaminar resulta ser diferente después de contaminar.
Referente a lo anterior se observa que al adicionar el plaguicida causo un leve
decremento en los valores del pH comparándose con los lechos sin contaminar. Sin embargo, los
lechos 1,2 y 4 obtuvieron un pH ácido con rangos entre 5,8 para el lecho cuatro y 6,1 para el lecho
dos, 5,8 para el lecho 1 es decir que desarrollaron un pH ácido, condición por la cual los
microorganismos se pueden ver afectados y provocar disminución en los recuentos de colonias
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 64
Conclusiones
No se observaron diferencias significativas, es decir con cualquiera de las matrices
biológicas resulta viable realizar los lechos biológicos, aunque se resalta que el lecho compuesto
de cascarilla de arroz y turba, presentó una densidad mayor de carga microbiana.
En la mayoría de lechos sin contaminar se observó un cambio de pH tendiente a
modificarse de valores ácidos a neutros, el lecho número 3 con y sin contaminar obtuvo los
mayores niveles para un pH neutro (7 -7,5) favoreciendo el crecimiento de las densidades
microbianas.
A partir de los resultados obtenidos, además de los bajos costos de establecimiento y
facilidad de operación se recomienda el uso de lechos biológicos con el fin de evitar la
contaminación del suelo con plaguicidas de origen sintético, en condiciones climáticas y
ambientales como las del piedemonte llanero.
Evitar la contaminación del suelo con plaguicidas de origen sintético
Dada la alta cantidad de plaguicidas utilizados en los cultivos de yuca en el municipio de
Granada, Meta, es necesario tomar medidas que contribuyan a la disminución de impactos
ambientales adversos.
A través de la búsqueda de información, se evidenció que en Colombia aún no se han
desarrollado investigaciones para la implementación de lechos biológicos.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 65
Recomendaciones
Si en la finca solamente se dispone de paja de maíz como aportante lignocelulósico para
realizar el llenado del lecho biológico, se recomienda fraccionar en partes de menos de 5 cm para
obtener mejores resultados y mayor rendimiento en la degradación del plaguicida, de igual manera
es posible reemplazar la turba por carbón vegetal y no habría modificación en su capacidad de
retención y degradación de plaguicidas.
Cuando se desea cuantificar el número de bacterias presentes en múltiples muestras, el
procedimiento suele consumir mucho tiempo, lo que puede influir en que en este periodo se puedan
modificar las poblaciones.
Este estudio se realizó con concentraciones elevadas del plaguicida, simulando un derrame
accidental en un corto periodo de degradación, en situaciones reales se recomienda que el lecho
biológico cuente con un periodo de reposo para que la actividad biológica de la matriz se recupere.
Se recomienda implementar buenas prácticas agrícolas que optimicen las producciones
agrícolas, a través de estas nuevas tecnologías, para contribuir con el cuidado del medio ambiente.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 66
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Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 72
Anexos
Anexo 1. Formato de encuesta para determinar el plaguicida a tratar.
ENCUESTA: DETERMINACIÓN DEL PLAGUICIDA MÁS UTILIZADO EN
CULTIVOS TRANSITORIOS EN EL MUNICIPIO DE GRANADA META
Nombre del agricultor ______________________________________________
Nombre y ubicación de la Finca____________________________________
1. ¿Qué tipos de cultivos realiza?
Yuca
Plátano
Cacao
Maracuyá
Otros
2. ¿Cuántas hectáreas de su finca destina para los cultivos?
1 - 4
5 - 10
10 - 15
Más de 15
3. ¿Utiliza plaguicidas para el control de vectores de los cultivos?
Si
No
4. ¿Qué plaguicida es el que más utiliza?
___________________
5. ¿Con que frecuencia realiza las fumigaciones de ese plaguicida?
Cada 8 días
Cada 15 días
Cada mes
Otro_____________
6. ¿Cuántos Litros aplica por Hectárea?
1-3
4-6
6-10
Otro ____________
7. ¿Utiliza algún método de protección del suelo en el sitio de preparación de
mezclas de fumigación?
Si
No
Cual __________________
Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 73
Anexo 2. Realización de las encuestas a los agricultores de yuca del municipio de Granada Meta.
Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 74
Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Nombre Vereda de
Produccion Cultivo
Area
sembrada
(Hectárias)
Utiliza
plaguicidas
Nombre del
plaguicida
mas utilizado
Frecuencia de uso del
plaguicida
Dosis por
hectaria
Utiliza
algun
metodo de
protección
1 Elias Perdomo Los Mangos Yuca 30 Si Imidacopril Cada mes 1 litro No
2 William Corredor La Mariela Yuca 15 Si Eltra Cada dos meses 500mL Ha No
3 Hermides Garzon La Cubillera Yuca 6 Si Regen Depende de los insectos 1 litro No
4 Saul Quintero Los Andes Yuca 7 Si Agridos Cada 20 dias 1 litro No
5 Eurifides Garzon Los Andes Yuca 10 Si Eltra Cada 20 dias 1 litro No
6 Gregorio Diaz Guape Yuca 32 Si Cipermetrina Cada 20 dias 500mL Ha No
7 Eliel Garzon La Isla Yuca 8 Si Eltra Cada 20 dias 1 litro No
8 Carlos Rodriguez Altos del Irique Yuca 12 Si Regen Depende de la plaga 1 litro No
9 Ana Dilma Rodriguez Los Andes Yuca 10 Si Cipermetrina Cada 15 dias 1 litro No
10 Luis Novoa Santa Helena Yuca 12 Si Fipronil Depende de los insectos 1 litro No
11 Chain Santa Helena Yuca 20 Si Eltra Cada mes 1 litro No
12 Jhon Quevedo La Mariela Yuca 6 Si Cipermetrina Cada 15 dias 1 litro No
13 Marco Tulio Diaz La Mariela Yuca 15 Si Cipermetrina Cada mes 1 litro No
14 Jose Diaz Guape Yuca 20 Si Cipermetrina Cada mes 1 litro No
15 Grabiel Parra Rivera Yuca 10 Si Roxion Depende de la plaga 1 litro No
16 Hernan Victoria Rivera Yuca 12 Si Fipronil Depende de los insectos 200cm Ha No
17 Edison Reinoso La Cubillera Yuca 10 Si Cipermetrina Cada mes 1 litro Si
18 Vicente Bonilla Los Maracos Yuca 4 Si Cipermetrina Cada 15 dias 1 litro No
19 Jaiber Echeverry Guape Yuca 5 Si Cipermetrina Cada 20 dias 250 mL Ha No
20 Hector Bohorquez Rivera Yuca 10 Si Roxion Cada 15 dias 1 litro No
21 Gener Perez Trocha 9 Yuca 10 Si Cipermetrina Cada 20 dias 1 litro No
22 Noel Prada Los Mangos Yuca 5 Si Monoprotofol Cada 20 dias 1 litro No
23 Jorge Corredor Santa Helena Yuca 40 Si Cipermetrina Cada 15 dias 1 litro No
24 Hubides Sabala Los Andes Yuca 5 Si Vertime Cada mes 3 Dosis de 200L Ha No
25 Antonio Mendoza Rivera Yuca 2 Si Imidacopril Cada mes 3,3 Litros No
26 Parmenio Bernal Guayaquil Yuca 12 Si Cipermetrina Cada mes 1 litro No
27 Magniel Popayan Altos del Irique Yuca 4 Si Cipermetrina Depende de la plaga 1 litro No
28 Mario Salazar La playa Yuca 4 Si Malation Cada 15 dias 1 litro No
29 Juaquin Ayala Santa Helena Yuca 20 Si Bingo Depende de la plaga 2 Dosis No
30 Carlos Abel Parra La Mariela Yuca 38 Si Landacelotrina Depende de los insectos 1 litro No
31 Luis Felipe Martinez Guape Yuca 30 Si Bingo Cada 20 dias 250gr Ha No
32 Fabiola Baquero Santa Helena Yuca 15 Si Cipermetrina Cada 15 dias 1 litro No
33 Jose Lugo Los Mangos Yuca 2 Si Glifosato Cada 20 dias 1 litro No
34 Enrique Segura Puerto Esperanza Yuca 10 Si Dimetos Depende de la plaga 1/2 litro No
35 Rafael Rodriguez Los Andes Yuca 10 Si Lorban Cada mes 1 litro No
36 Fernando Alvarez Puerto Santander Yuca 20 Si Malation Cada 15 dias 1 litro No
37 Guillermo Baquero Los Andes Yuca 15 Si Lorban Cada mes 1 litro No
38 Albeiro Lopez La playa Yuca 5 Si Dimetos Depende de la plaga 250 mL Ha No
39 Jaime Mendez La Mariela Yuca 3 Si Cipermetrina Depende de los insectos 1 litro No
40 Enrique Manrrique Los Mangos Yuca 11 Si Dimetos Cada 20 dias 1/2 litro No
41 Medardo Valderrama Trocha 9 Yuca 3 Si Dimetoato Antes de los 4 meses 1 litro No
42 Javier Moreno Caño Rojo Yuca 10 Si Imidacopril Cada mes 3 litro No
43 Victor Parra Los Mangos Yuca 2 Si Cipermetrina Cada 15 dias 1 litro No
44 Omar Garzon La playa Yuca 3 Si Malation Cada mes 1 litro No
45 Marcos Torres Canaguaro Yuca 1 Si Lorban Depende de la plaga 1 litro No
46 Norma Cardona La Mariela Yuca 1 Si Eltra Cada 15 dias 1 litro No
47 Estiven Navarro Santa Helena Yuca 20 Si Regen Depende de los insectos 1 litro No
48 Henry Vargas Los Andes Yuca 11 Si Malation Cada 15 dias 1 litro No
49 Wilfrido Valbuena Caño Rojo Yuca 15 Si Cipermetrina Cada 20 dias 1 litro No
50 Leonardo Lamprera Rivera Yuca 12 Si Lorban Cada 20 dias 1 litro No
51 Andres Castañeda La playa Yuca 15 Si Bingo Depende de la plaga 1 litro No
52 Eliecer Guarin Guape Yuca 22 Si Imidacopril Cada mes 1 litro No
53 Gerardo Avila Guape Yuca 12 Si Cipermetrina Cada 15 dias 1 litro No
54 Marisol Giraldo La Mariela Yuca 1 Si Eltra Cada 20 dias 1 litro No
55 Nelly Hernandez Santa Helena Yuca 28 Si Cipermetrina Cada 15 dias 1 litro No
56 Gustavo Velez Caño Rojo Yuca 15 Si Regen Depende de los insectos 1 litro No
57 Ana Paola Garcia Canaguaro Yuca 5 Si Eltra Cada 20 dias 500mL Ha No
691Total de Areas Sembradas
Anexo 3. Resultados obtenidos de la encuesta realizada a los agricultores de yuca del municipio de
Granada Meta.
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 75
Anexo 4. Registro fotográfico laboratorio de microbiología.
Por, (Novoa & Quevedo, 2018).
Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 76
Anexo 5. Certificados de realización de curso online sobre Camas Biológicas en la plataforma
virtual en CropLife.
Por, ( Página virtual CropLife, 2018).
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