Lignocellulose degradation and humus modification by the fungus Paecilomyces inflatus

Composting is the biological conversion of solid organic waste into usable end products such as fertilizers, substrates for mushroom production and biogas. Although composts are highly variable in their bulk composition, composting material is generally based on lignocellulose compounds derived from agricultural, forestry, fruit and vegetable processing, household and municipal wastes. Lignocellulose is very recalcitrant; however it is rich and abundant source of carbon and energy. Therefore lignocellulose degradation is essential for maintaining the global carbon cycle. In compost, the active component involved in the biodegradation and conversion processes is the resident microbial population, among which microfungi play a very important role. In composting pile the warm, humid, and aerobic environment provides the optimal conditions for their development. Microfungi use many carbon sources, including lignocellulosic polymers and can survive in extreme conditions. Typically microfungi are responsible for compost maturation. In order to improve the composting process, more information is needed about the microbial degradation process. Better knowledge on the lignocellulose degradation by microfungi could be used to optimize the composting process. Thus, this thesis focused on lignocellulose and humic compounds degradation by a microfungus Paecilomyces inflatus, which belongs to a flora of common microbial compost, soil and decaying plant remains. It is a very common species in Europe, North America and Asia. The lignocellulose and humic compounds degradation was studied using several methods including measurements of carbon release from 14C-labelled compounds, such as synthetic lignin (dehydrogenative polymer, DHP) and humic acids, as well as by determination of fibre composition using chemical detergents and sulphuric acid. Spectrophotometric enzyme assays were conducted to detect extracellular lignocellulose-degrading hydrolytic and oxidative enzymes. Paecilomyces inflatus secreted clearly extracellular laccase to the culture media. Laccase was involved in the degradation process of lignin and humic acids. In compost P. inflatus mineralised 6-10% of 14C-labelled DHP into carbon dioxide. About 15% of labelled DHP was converted into water-soluble compounds. Also humic acids were partly mineralised and converted into water-soluble material, such as low-molecular mass fulvic acid-like compounds. Although laccase activity in aromatics-rich compost media clearly is connected with the degradation process of lignin and lignin-like compounds, it may preferentially effect the polymerisation and/or detoxification of such aromatic compounds. P. inflatus can degrade lignin and carbohydrates also while growing in straw and in wood. The cellulolytic enzyme system includes endoglucanase and β-glucosidase. In P. inflatus the secretion of these enzymes was stimulated by low-molecular-weight aromatics, such as soil humic acid and veratric acid. When strains of P. inflatus from different ecophysiological origins were compared, indications were found that specific adaptation strategies needed for lignocellulosics degradation may operate in P. inflatus. The degradative features of these microfungi are on relevance for lignocellulose decomposition in nature, especially in soil and compost environments, where basidiomycetes are not established. The results of this study may help to understand, control and better design the process of plant polymer conversion in compost environment, with a special emphasis on the role of ubiquitous microfungi.

Efecto de la fertilización orgánica utilizando humus de cachaza de caña de azúcar (Sacharum officinarum L.) en el cultivo de ajonjoli (Sesamun indicum L.)

El presente trabajo se realizó con la finalidad de determinar el efecto de siete niveles de fertilización sobre el crecimiento, desarrollo y rendimiento del cultivo del ajonjolí (Sesamun indicum L.) variedad Precoz rama, bajo las condiciones ecológicas de la finca El Ojochito, Managua. El ensayo se estableció en la siembra de postrera de 1997 (septiembre - diciembre), utilizándose un diseño experimental de bloques completos al azar, con siete tratamientos y cuatro repeticiones, encontrándose que de los componentes de crecimiento y desarrollo del cultivo, la altura de la planta y el número de hojas por planta, presentaron diferencias significativas. De las variables evaluadas para el rendimiento y sus principales componentes se encontró diferencias significativas en: altura de inserción de la primera cápsula, número de cápsulas por planta, peso de 1000 granos; en donde el número de cápsulas por planta fue el principal componente del rendimiento, además se presentó diferencias significativas en el rendimiento en el cual el tratamiento T5 a razón de 3 243.09 kg/ha de humus dio el mayor rendimiento agrícola con 1 205.00 kg/ha. Así mismo se observó que existe una relación directamente proporcional entre las diferentes dosis de fertilización orgánica utilizada y el rendimiento agrícola. En cuanto al análisis económico se demostró que económicamente el tratamiento T1 a razón de 646.91 kg/ha de humus fue el mejor, presentando una tasa de retomo marginal de 280 por ciento, superior a la tasa de retorno mínima de comparación, la cual es de 130 por ciento. Se demostró de esta manera que si se puede producir sin el uso de agroquímicos y obtener buenos rendimientos y productos de mayor calidad, sin contaminar el medio ambiente.

Evaluación de dosis y momentos de aplicación del humus de lombriz sobre el crecimiento y rendimiento del cultivo del ajonjolí (Sesamum indicum L) variedad cuyumaquis

El presente trabajo se planificó con el propósito de determinar la influencia de diferentes dosis (a2,a3 y a4) de humus de lombriz y dos momentos de aplicación (b1 y b2) sobre el crecimiento y rendimiento del cultivo del ajonjolí(Sesamum indicun L), variedad Cuyumaqui, bajo las condiciones ecológicas de la finca La Concepción, Nagarote, León. El ensayo se estableció en la época de primera del año 2004, utilizándose un diseño de bloques completos al azar con arreglos en parcelas divididas con cuatro repeticiones. Se encontró que las variables número de semillas por cápsulas y peso de mil semillas resultaron no significativas, pero si se encontró diferencias estadísticas para la altura de planta, el diámetro del tallo, el número de hojas por planta, el número de cápsulas por planta y el rendimiento de grano los que mostraron un efecto significativo ante los niveles del Factor A (dosis de humus de lombriz), del Factor B (momento de aplicación) y la interacción dosis de humus de lombriz por momento de aplicación. Para el rendimiento de grano, los niveles nivel a2,a3 y a4 del Factor A, el nivel b2 del Factor B y las interacciones a3 b2 y a2 b2 indujeron a obtener los mayores rendimiento de grano de 1 161.70 y 1 158.70 kg-1.

Evaluación de dosis y momentos de aplicación del humus de lombriz sobre el crecimiento y rendimiento del cultivo del maiz (Zea mays L.) variedad NB-S

El presente trabajo se planificó con el propósito de determinar la influencia de diferentes dosis (3, 4 y 5 t ha-1) de humus de lombriz y dos momentos de aplicación (100 % a los 25 dds y 50 % a los 25 dds y 50 % a los 45 dds) sobre el crecimiento y rendimiento del cultivo de maíz (Zea mays L), variedad NB-S, bajo las condiciones ecológicas de la finca La Concepción, Nagarote León. El ensayo se estableció en la época de Primera del año 2004, utilizándose un diseño de bloques completos al azar con arreglos en parcelas divididas y estableciéndose cuatro repeticiones. Se encontró que las variables altura de planta y diámetro del tallo, mostraron efecto significativo para el Factor A (Dosis de Humus de lombriz), Factor B (Momento de aplicación) y la interacción de ambos factores solamente a los 45 y 60 dds; así mismo, el diámetro del tallo y el peso de 1000 granos en gramos mostraron efecto no significativo para el efecto de los niveles de los Factor A (Dosis de Humus de lombriz), B (Momento de aplicación) y la interacción dosis de humus de lombriz y momento de aplicación; los resultados para las variables altura de inserción de mazorca, plantas acamadas, plantas cosechadas, diámetro de la mazorca, longitud de mazorca y el numero de hileras por mazorca mostraron diferencias estadísticas ante el efecto de las dosis de humus de lombriz y la interacción dosis fraccionamiento. Para el rendimiento de grano, los niveles a 2(3 t ha-1), a 3(4 t ha-1) y a 4(5 t ha-1) del Factor A (dosis de humus de lombriz), b 2 (momento aplicación: 50 por ciento a los 25 dds y 50 % a los 45 dds) del Factor B y la interacción a 3b2 indujeron obtener los mayores rendimiento de grano, y cuando se aplicaron 3, 4 y 5 t ha-1 de humus de lombriz, fraccionado 50 % a los 25 dds y 50 % a los 45 dds (tratamientos a 3b2, a 4b2 y a 2b2) se obtuvieron rendimientos de grano de 4 600, 4 580 y 4 500 kg ha-1.

Efecto de distintos porcentajes de humus de lombriz, compost y suelo, como sustrato en la producción de plántulas de café (Coffea arabica L.) variedad caturra

El presente trabajo experimental se efectuó en el Centro Experimental de café del Pacífico de Nicar agua UNICAFE (Jardín Botánico), ubicado en el municipio de Masatepe, Mas aya, desde Junio a Diciembre de 2005, con el objetivo de determinar el efecto de diferentes porcentajes de sustrato de humus de lombriz, compost y suelo en la producción de plántulas d e café. El ensayo se enmarco en un diseño experimental completamente al azar, con un total de diez tratamientos y cuatro repeticiones, utilizando la variedad de café Caturra. Los tratamientos evaluados fueron el T 1 : H umus de lombriz (25% ) + suelo (75%) , T 2 : Humus de lombriz ( 50% ) + suelo ( 50% ); T 3 : Humus de lombriz ( 75% ) + suelo ( 25% ); T 4 : Humus de lombriz (100%); T 5 C ompost (25% ) + suelo (75%); T 6 :Compost 50% + suelo (50%); T 7 : Compost (75%) + suelo ( 25% ); T 8 : Compost (100%); T 9 : Suelo (100%); T 10 : Hum us de lombriz + Compost + Suelo ( 33.3% c/u). Los datos obtenidos de las variables altura de planta, diámetro de tall o y promedio de hojas se analizaron por medio del análisis de mediciones repetidas en el tiempo y para las variables longitud de raíz, peso fresco y seco de planta y promedio de crucetas se realizó el análisis de varianza. Los tratamientos que mejor se comportaron en cuanto a altura de planta fueron el T 5 y T 7 , con alturas promedios de 29.46 y 30.71 cm respectivamente. En el diámetro de tallo los mejores resultados se presentaron en los tratamientos T 5 y el T 7 , alcanzando diám etros promedios de 0.44 y 0.43 c m res pectivamente. En cuanto al promedio de hojas el T 3 mostró siempre el mayor promedio de hojas con 1 5 hojas seguido del T 5 con 13 hojas . En cuanto al promedio de crucetas el T 3 y el T 5 presentaron el mayor promedio de crucetas con 1.42 y 1.25 respectivamente. En la variable longitud de raíz los tratamientos no presentaron diferencias significativas; sin embargo los mayores promedios lo obtuvieron los tratamientos T 3 con 20.12 cm y el T 5 con 19.41 cm. En el peso fresco de las plantas los tratamientos que presentaron mejor efecto fueron el T 3 y el T 7 , con 73 g y 63 g, respectivamente. En cuanto al peso seco los mejores tratamientos fuer on el T 3 y el T 7 , con 28.25 g y 26.5 g, respectivamente. El análisis económico mo stró que el T 5 obtuvo el mayor b eneficio neto con 0.07 dolares por planta vendida

Microbiología, rendimiento y análisis económico en el cultivo de guayaba (Psidium guajava L.) utilizando tres dosis de humus de lombriz, Managua, 2013 -2014

En la Universidad Nacional Agraria (UNA) ubicada en el kilómetro 12 ½ carretera Norte Managua, en el año 2013 , se realizó el estudio en una plantación de guayaba establecida desde el 2009; ubicada en el área de la parcela agroecológica. La finalidad de la investigación consistió en realizar análisis microbiológico del suelo, evaluar el rendimiento y rentabilidad del cultivo de guayaba variedad taiwanesa, usando tres dosis de humus de lombriz 10, 15 y 20 t (ha año) -1, aplicadas cada dos meses , en el período lluvioso y época seca 2013 – 2014.El diseño de campo utilizado fue el de franjas emparejadas en un área de 240m2, donde se encuentran establecidas 27 plantas distribuidas en 3 surcos con 9 plantas cada surco. Las variables evaluadas para el análisis microbiológico fueron el número de unidades formadoras de colonias (UFC) para hongos, bacterias y actinomicetos, organismos identificados, entre ellos los hongos. Aspergillus sp y Penicillium sp ; en el género de bacterias: Bacillums sp, Sarcina flava y Actinomycetes. Con las dosis aplicadas de humus de lombriz, no hubo incremento de la diversidad de microorganismos en el suelo. Las variables del rendimiento evaluadas fueron número de frutos cosechados, peso de frutos, diámetro ecuatorial y diámetro polar. Para el análisis económico se utilizó la metodología de CIMMYT (1988) modificada. Se realizó un análisis paramétrico (ANDEVA con separación de medias según Tukey al 95 % de confianza): mostrando que no hubo diferencias estadísticas significativas para las variables evaluadas de rendimiento. Resultando la mayor rentabilidad en el tratamiento de 10 t (ha)-1: C$ 1,250,868.68 afirmando que el tratamiento 10 t (ha)-1 es más rentable por generar C$ 2.13 por cada córdoba invertido en comparación con los demás tratamientos de 15-20 t (ha año) -1 los que obtuvieron valores inferiores de C$ 1.23 y C$ 1.19 por cada córdoba invertido

Optical properties of the organic substances from aqueous humus surface waters. [Translation from: Gidrochim. Mat. 23, 31-35, 1955]

Dissolved organic matter, especially turf and peat, is repsonsible for the colouration of water. The reported study tried to determine the nature of the colouring agent or organic matter by the establishment of a relationship between the intensity of colouration and the total organic matter content. 44 waters from different sources were examined.

Cinética de la lombriz de tierra Eisenia fetida (Edwards y Bholen, 1996) en la generación de Humus para la producción de nopal verdura

Tesis ( Maestro en Ciencias de Producción Agrícola) U.A.N.L.

Aspekte des Prozesses der N-Freisetzung aus Humus-Vorratsabbau

In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen von Umweltveränderungen in einem N-gesättigten Buchenwaldökosystem über Basalt (Braunerde) untersucht. Unter veränderten Umweltbedingungen sind hier vor allem Bestandesdachauflösung, immissions- oder waldbaulich bedingt, und Klimaveränderung zu verstehen, die eine Erwärmung des Oberbodens zur Folge haben. Die Änderungen der Umweltbedingungen werden in diesem Versuchsansatz durch einen waldbaulichen Eingriff simuliert, durch den eine Bestandeslücke entsteht, die in einer Erwärmung des Bodens resultieren und damit den Wasser- und Elementhaushalt insgesamt beeinflussen. Es wird deutlich, dass die in der vorliegenden Arbeit untersuchten Flächen als N-gesättigt bezeichnet werden können, da die N-Verluste aus dem System die Größe der Einträge überschreiten. In der Folge ist es zu einer Entkopplung des Stoffhaushalts und damit zu erhöhter N-Mobilisierung gekommen. Diese konnte vor allem im hydrologischen Jahr 1996 dokumentiert werden; der Überschuss-N-Output liegt auf der Auflichtungsfläche bei bis zu 50 kg N/(ha*a)! Die beobachteten hohen N-Austräge erfolgten trotz eines ebenfalls beobachteten Anwachsens des mikrobiellen Stickstoff-Pools und des Aufwachsens einer krautigen und strauchigen Vegetation auf der Auflichtungsfläche. Im Jahresgang konnten auf der Auflichtungsfläche in 0 - 30 cm Bodentiefe maximale Änderungen im Nmic-Vorrat von 130 kg N/(ha*a) beobachtet werden. Das im Frühjahr beginnende quantitative Anwachsen des mikrobiellen Stickstoff-Pools mit dem Jahresgang zeigt vor allem dessen Temperaturabhängigkeit auf. Die am Ende der Vegetationsperiode deutlich ansteigenden Austragsraten zeigen jedoch an, dass der freigesetzte Stickstoff auch von den Mikroorganismen nicht dauerhaft im System gehalten werden kann, da mit fallender Temperatur auch die Mikroorganismen absterben und der in ihrer Biomasse gespeicherte Stickstoff freigesetzt wird. Aufwachsende Vegetation auf der Auflichtungsfläche konnte einen Großteil des Netto-Stickstoff-Jahreseintrages aufnehmen. Da die "Netto-Jahres-Mineralisation" 1996 leicht über der Wurzelaufnahme liegt, verbleibt ein Rest, der nicht von der aufwachsenden krautigen Vegetation der Auflichtungsfläche aufgenommen werden kann. Ergebnis ist damit, dass die auf Lochhieben aufwachsende krautige und strauchige Vegetation eine temperaturbedingte Stickstoffmobilisierung nur teilweise kompensieren kann. Allein aufwachsende verholzende Vegetation kann Stickstoff langfristig im System binden.

Estudio de prefactibilidad del cultivo de lombrices para la producción y comercialización de humus en Acacías Meta

El proyecto comprende una descripción de los aspectos generales que hacen referencia al sector de los abonos orgánicos en Colombia, abarcando temas como: su comportamiento, volúmenes históricos de producción a nivel nacional y los resultados de encuesta aplicada al mercado objetivo del proyecto. Después viene el desarrollo de los estudios que componen la formulación del proyecto como: Mercado (determinación del mercado objetivo, descripción del producto, el precio y estrategias de comercialización), Técnico (descripción del proceso productivo, proyección de costos, plan de inversiones, etc.), Administrativos (determinación de personal, tipo de contrato y remuneración del trabajo), Legal (se menciona el marco regulatorio de los abonos orgánicos, beneficios fiscales), Ambiental (licencias, permisos para el desarrollo del proyecto) y Financiero (supuestos, flujo de caja, escenarios y los resultados derivados de estos).

Aquatic humus from an unpolluted Brazilian dark-brown stream: general characterization and size fractionation of bound heavy metals

The main pool of dissolved organic carbon in tropical aquatic environments, notably in dark-coloured streams, is concentrated in humic substances (HS). Aquatic HS are large organic molecules formed by micro-biotic degradation of biopolymers and polymerization of smaller organic molecules. From an environmental point of view, the study of metal-humic interactions is often aimed at predicting the effect of aquatic HS on the bioavailability of heavy metal ions in the environment. In the present work the aquatic humic substances (HS) isolated from a dark-brown stream (located in an environmental protection area near Cubatao city in São Paulo-State, Brazil) by means of the collector XAD-8 were investigated. FTIR studies showed that the carboxylic carbons are probably the most important binding sites for Hg(II) ions within humic molecules. C-13-NMR and H-1-NMR studies of aquatic HS showed the presence of constituents with a high degree of aromaticity (40% of carbons) and small substitution. A special five-stage tangential-flow ultrafiltration device (UF) was used for size fractionation of the aquatic HS under study and for their metal species in the molecular size range 1-100 kDa (six fractions). The fractionation patterns showed that metal traces remaining in aquatic HS after their XAD-8 isolation have different distributions. Generally, the major percentage of traces of Mn, Cd and Ni (determined by ICP-AES) was preferably complexed by molecules with relatively high molecular size. Cu was bound by fractions with low molecular size and Co showed no preferential binding site in the various humic fractions. Moreover, the species formed between aquatic HS and Hg(II), prepared by spiking (determined by CVAAS), appeared to be concentrated in the relatively high molecular size fraction F-1 (> 100 kDa).

Soil humus characteristics in virgin and cleared areas of the paraná river basin in Brazil

A study of the characteristics and distribution of the soil humus fractions in representative ecosystems of central Brazil was carried out with special emphasis on the comparison between the soils under virgin vegetation-Cerrado-and those subjected to cultivation. In spite of the contrasted vegetation and cultural practices in the sites studied, the soil humus showed analogous characteristics: there was a negligible amount of plant residues, the humic and fulvic acids amounted to approximately 70% of the total organic carbon, and about 40% of these humic substances were in extremely stable association with the soil mineral fraction, the HCl-HF treatment being required for their extraction. The stability of such organo-mineral complexes increased slightly in the cultured sites. The study of the humic acid fraction showed increased oxidation and aromaticity in most of the cultivated sites: the lowest values for the IR alkyl vibrations and H/C atomic ratios and the highest ones for the optical density at 465 nm were observed in sites transformed into orchards, whereas the above changes were small in those used as pasture. The 14C NMR spectra confirmed that the proportion of polyalkyl structures decreased in the humic acids of soils subjected to cultivation, as opposed to that of carboxyl groups. In spite of the high stability inferred for the organic matter throughout the wide area examined, the samples from the original Cerrado as well as from those transformed into pastures showed, in laboratory conditions, higher mineralization rates than those from the sites subjected to cultivation. This is partly attributed to the decreased proportions of extractable humic substances in the latter. © 1992.

Über den Einfluß des Humus, sowie einer Kohlensäuredüngung auf das Wachstum der Pflanzen

Von Prof. Dr. L. Hiltner