EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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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

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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

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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

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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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

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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.

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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.

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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).

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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.

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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)?

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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.

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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.

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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.

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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).

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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.

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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)

Page 23: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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%

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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

Page 25: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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)

Page 26: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 27: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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).

Page 28: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

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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).

Page 30: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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).

Page 31: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 32: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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).

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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).

Page 34: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 35: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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).

Page 36: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 37: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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.

Page 38: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 39: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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.

Page 40: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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:

Page 41: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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.

Page 42: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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.

Page 43: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 44: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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%

Page 45: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 46: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 47: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 48: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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).

Page 49: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 50: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 51: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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:

Page 52: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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.

Page 53: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 54: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

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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.

Page 56: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 57: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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:

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Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 58

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Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 59

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Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 60

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Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 61

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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

Page 63: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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

Page 64: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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.

Page 65: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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.

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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).

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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).

Page 74: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

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.

Page 75: EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD MICROBIANA E …

Evaluación de la viabilidad microbiana e identificación del plaguicida de mayor uso 75

Anexo 4. Registro fotográfico laboratorio de microbiología.

Por, (Novoa & Quevedo, 2018).

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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).