Caracterización de comunidades microbianas asociadas a prácticas agrícolas y usos del suelo de la vereda El Bosque - Parque Nacional Natural de los Nevados

La presente investigación evaluó los cambios de las comunidades microbianas asociados al cultivo de papa y la ganadería en suelos de páramo de la vereda El Bosque del Parque Nacional Natural de Los Nevados (PNN Los Nevados). La evaluacion se realizó bajo un enfoque agroecologico en donde no solo se realizó la caracterización de los microorganismos del suelo sino tambien se llevaron a cabo estudios sobre los conflictos entre las comunidades del páramo y las autoridades ambientales, asì como la caracterización socioeconómica y agropecuaria de la zona. Para esto, se elaboraron siete capítulos, escritos a manera de artículos, en donde el primero se presenta bajo la forma de artículo de reflexión, en el cual se ilustran las alternativas ante el conflicto entre autoridades ambientales y comunidades que habitan al interior de los páramos en Colombia. En el segundo, se caracterizaon las condiciones socioeconómicas y prácticas agropecuarias asociadas al cultivo de papa y la ganadería desarrolladas en la zona y se relacionaron aspectos del primer capítulo con la situación específica del PNN Los Nevados. En el tercer capítulo y como parte del análisis a nivel de procesos del suelo, se evaluaron los parámetros físico-químicos y las actividades enzimáticas de diferentes ciclos biogeoquímicos en los suelos bajo cultivo de papa, ganadería y páramo en conservación. Este capítulo también reporta, la clasificación taxonómica de los suelos de estudio. Posteriormente, y como parte de la caracterización a nivel de diversidad funcional de la comunidad microbiana mediante métodos cultivo dependientes, se elaboraron los artículos cuarto y quinto. El cuarto se presenta bajo la forma de Artículo de Datos ó DataPaper en el cual se reportaron los registros biológicos de los microorganismos aislados e identificados con base en la determinación de grupos funcionales. En el quinto, se reportan los resultados y análisis de riqueza, abundancia y composición de los microorganismos cultivables asociados a los grupos funcionales del ciclo del nitrógeno (fijadores de nitrógeno), fósforo (solubilizadores de fosfato) y carbono (celulolíticos). Adicional a estos dos capítulos se evaluó la abundancia de microorganismos asociados al ciclo del nitrógeno tales como amonificantes, denitrificantes, oxidantes de amonio, oxidantes de nitrito y proteolíticos en los mismos suelos mediante la técnica del Número Mas Probable (Anexo A). En el sexto capítulo, se presenta el análisis de la diversidad microbiana del suelo mediante el uso de técnicas independientes de cultivo, especificamente se reporta el uso de la región V5-V6 del gen 16S rRNA y pirosecuenciación. Finalmente, en el séptimo artículo se realizó un análisis integrado de las diferentes estrategias empleadas para la evaluación de las comunidades microbianas en suelos bajo cultivo de papa, ganadería y páramo.Abstract. This thesis evaluated possible changes on soil microbial communities in soils with three uses: potato crop, livestock and páramo (low intervention zones) in the Nevados National Natural Park, Colombia. The assessment is developed under an agroecological approach where not only the characterization of soil microorganisms was performed but also has conducted a research on conflicts between communities and environmental authorities, as well as, a the socioeconomic and agricultural characterization. The thesis is divided in seven chapters that were written as papers. The first chapter is focused in the conflict between environmental authorities and communities that are living in the páramos in Colombia. The second chapter presents a characterization of the agricultural practices of potato crop and livestock in this area. The third chapter, it was evaluated the physicochemical parameters and enzymatic activities of different biogeochemical cycles belong to soils under potato crop, livestock and paramo.The fourth paper was conducted in the form of DataPaper in which biological records of microorganisms were isolated, purified and identified according to functional groups related with phosphorus (P), nitrogen (N) and carbon (C). The fifth article shows the results and analysis of richness, abundance and functional composition of nitrogen fixers, phosphate solubilizers, and cellulolytic soil microorganisms. In addition to these two papers, it is presented a scientific published paper, in which it was estimated the abundance of amonifier, denitrifying, ammonium oxidizing, nitrite oxidizing and proteolytic microorganisms in the same soils (Annex A). The sixth chapeter is focused in the culture-independent techniques analysis in which the soil microbial diversity was characterized using the V5-V6 region 16S rRNA gene and pyrosequencing. Finally, the seventh chapter shows an integrated analysis of the diferent strategies that was performed for evaluating microbial communities in soils with potato crop, livestock and páramo uses.Doctorad

Efecto de la aplicación de hongos micorrízicos arbusculares sobre microorganismos del ciclo del nitrógeno en suelos cultivados con café

Abstract: Mycorrhizae are associations between plants and beneficial fungi. They are the most active components of the plant’s nutrient absorption organs. On the other hand, soil microorganisms are fundamental for their functioning and dynamics as a living system. This research aimed to evaluate the effects of applying arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) to the abundance of functional groups associated with the nitrogen cycle of soils with coffee plantations in Sasaima, Cundinamarca, Colombia. The soil samples were collected from four study plots during months 0, 2, and 8 and handled as follows: Plot 1. Application of liquid AMF (75-80 spores/gram of dry powder); Plot 2. Application of AMF in solid formulation (300 spores/gram); Plot 3. Application of native AMF, extracted from the soil under study (25 spores/gram); and Plot 4. Control, no application of AMF . The abundance of soil microorganisms associated with the nitrogen cycle was estimated using the most probable number technique to quantify ammonifying, proteolytic, ammonium-oxidizing, nitrite-oxidizing, and denitrifying microorganisms. The standard physicochemical parameters of the soil were measured. Afterward, univariate and multivariate analyses of the data were performed. The results showed a positive correlation between the application of AMF, organic carbon, and phosphorus, higher in the plots with native AMF. However, the abundance of functional groups of the nitrogen cycle did not show significant differences among the treatments; still, the principal components analysis showed a correlation between the plots with liquid and solid AMF, ammonifying microorganisms, and ammonium-oxidizing bacteria.Resumen: Las micorrizas son asociaciones entre plantas y hongos benéficos y se consideran los componentes más activos de los órganos de absorción de nutrientes de la planta. Por otro lado, los microorganismos del suelo son pieza fundamental para su funcionamiento y dinámica como sistema vivo. El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto de la aplicación de hongos micorrízicos arbusculares sobre la abundancia de grupos funcionales asociados al ciclo nitrógeno de suelos cultivados con café en Sasaima, Cundinamarca, Colombia. Se recolectaron muestras de suelo durante los meses 0, 2, y 8 en cuatro parcelas de estudio, que tuvieron el siguiente manejo: Parcela 1. Aplicación de hongos micorrízicos arbusculares en suspensión, con una relación de 75-80 esporas/gramo de polvo seco; Parcela 2. Aplicación de hongos micorrízicos arbusculares en formulación sólida, 300 esporas/gramo; Parcela 3. Aplicación de hongos micorrízicos arbusculares nativos, extraídas del suelo de estudio 25 esporas/gramo; Parcela 4. Control, sin aplicación de hongos micorrízicos arbusculares. La abundancia de los microorganismos del suelo asociados al ciclo del nitrógeno se estimó mediante la técnica del número más probable para cuantificar los microorganismos amonificantes, proteolíticos, oxidantes de amonio, oxidantes de nitrito y desnitrificantes. Se midieron los parámetros fisicoquímicos estándares del suelo Y, posteriormente, se realizaron análisis univariados y multivariados de los datos. Los resultados mostraron una correlación positiva entre la aplicación de hongos micorrízicos arbusculares, el carbono orgánico y el fósforo, siendo mayor en las parcelas con aplicación de hongos micorrízicos arbusculares nativos. No obstante, la abundancia de los grupos funcionales del ciclo del nitrógeno no presentó diferencias significativas entre los tratamientos; aun así, el análisis de componentes principales mostró una correlación entre las parcelas con aplicación de hongos micorrízicos arbusculares en suspensión y sólidas, los microorganismos amonificantes y las bacterias oxidantes de amonio

Cambios en calidad del suelo asociados a la aplicación de técnicas de agricultura ecológica en plantas café bajo diferentes coberturas

The aim of this research was to evaluate the changes in the soil quality associated with the implementation of ecological agriculture (EA) techniques in coffee plantations under different coverings (banana, mandarin, and a mix of citrus fruits) in San José de Pare, Boyacá. To this effect, changes in physicochemical parameters, the abundance of functional groups of microorganisms (phosphate solubilizers, cellulolytic microorganisms, nitrogen fixers), and enzymatic activities (acid and alkaline phosphatase, β-glucosidase, urease, and protease) were determined. The soil samples were collected on a bimonthly basis for a period of ten months in plots cultivated with coffee plantations with three different coverings: banana, mandarin, and a mix of citrus fruits. The results showed modifications in the soil quality indicators as a consequence of the application of EA techniques, finding a significant increase in the content of phosphorus, carbon, phosphate solubilizing bacteria and fungi, and cellulolytic fungi. In contrast, no significant changes were observed for enzymatic activity.La presente investigación tuvo como objetivo evaluar cambios de la calidad del suelo asociados a la implementación de técnicas de agricultura ecológica (AE) en cafetales bajo diferentes coberturas en San José de Pare, Boyacá. Para el cumplimiento de este objetivo se determinaron cambios en parámetros fisicoquímicos, abundancia de grupos funcionales de microorganismos (solubilizadores de fosfatos, celulolíticos, fijadores de nitrógeno) y actividades enzimáticas (fosfatasa acida y alcalina, β -glucosidasa, ureasa y proteasa). Las muestras de suelo se recolectaron de manera bimensual durante un periodo de diez meses en parcelas con cultivo de café con tres diferentes coberturas: plátano, mandarina y una mezcla de cítricos. Los resultados mostraron modificaciones de los indicadores de calidad del suelo como consecuencia de la aplicación de técnicas de AE, encontrando un aumento significativo en el contenido de fósforo, carbono, bacterias y hongos solubilizadores de fosfato y hongos celulolíticos. En contraste, no se observaron cambios significativamente relevantes en la actividad enzimática

Indicadores de calidad del suelo asociados a la aplicación de hongos micorrizales en plantaciones de café

Introduction: This article is the result of the research work “Evaluation of the quality of the soil associated with the use of mycorrhizae in coffee plantations in the Municipality of Sasaima, Cundinamarca” carried out duringthe years 2018 and 2019 at the Universidad Libre. Problem: Several investigations report the use of mycorrhizal fungi in plant development, however, there are few studies regarding the relationship between mycorrhizae and soil quality indicators. Methodology: Four plots were evaluated, applying: 1) Control; 2) Local native mycorrhizae isolated by the authors; 3) Commercial liquid mycorrhizae; and 4) Commercial solid mycorrhizae. The samples of the rhizosphericsoils were taken and bimonthly monitoring was applied until 5 collection cycles were obtained. The physicochemical parameters, abundance of functional groups of microorganisms, and enzymatic activities ofthe soil were determined and analyzed by means of univariate and multivariate statistical analysis. Conclusion: The research hypothesis was validated since the mycorrhizae inoculation significantly increased the values of the soil quality indicators, namely organic carbon (14%), moisture (19%), phosphorus (30%), abundanceof nitrogen-fixing bacteria (5.5%), phosphate-solubilizing bacteria (7.8%), cellulolytic bacteria (9.3%), and phosphate-solubilizing fungi (2.6%). In addition, the local native mycorrhizae that were isolated by theauthors showed greater benefits than those of the commercial mycorrhizae. Originality: This research reveals the impact of mycorrhizae on the soil quality indicators over time during thefirst year of application, especially on the microbial and enzymatic parameters. Limitations: Several authors have investigated the importance of the mycorrhizae on the physicochemical parameters of the plant, and not on the microbial and enzymatic parameters of the soil.Introducción: El presente artículo es producto de la investigación “Evaluación de la calidad del suelo asociado al uso de micorrizas en cafetales del Municipio de Sasaima, Cundinamarca” realizado durante el año 2018 y 2019 en la Universidad Libre.   Problema de investigación: Diversas investigaciones reportan el uso de micorrizas en el desarrollo de plantas, sin embargo, se presentan pocos estudios en cuanto a las relaciones ente las micorrizas y los indicadores de calidad del suelo.   Metodología: Se evaluaron cuatro parcelas en las cuales se aplicó: 1). Control, 2). Micorrizas autóctonas de la zona aisladas por las autoras, 3). Micorrizas líquidas comerciales y 4). Micorrizas sólidas comerciales. Se realizó muestreo de suelos rizosféricos con seguimiento bimensual hasta obtener 5 ciclos de colecta. Se determinaron parámetros fisicoquímicos, abundancia de grupos funcionales de microorganismos y actividades enzimáticas del suelo, los cuales fueron analizados mediante análisis estadístico: univariado y multivariado.   Conclusión: La hipótesis de investigación fue validada ya que la inoculación de micorrizas aumentó significativamente los valores de los indicadores de calidad del suelo como el carbono orgánico (14%), humedad (19%), fósforo (30%), abundancia de bacterias fijadoras de nitrógeno (5.5%), bacterias solubilizadoras de fosfato (7.8%), bacterias celulolíticas (9.3%) y hongos solubilizadores de fosfato (2.6%). Adicionalmente, las micorrizas autóctonas de la zona de estudio, aisladas por las autoras presentaron mayores beneficios con respecto a las micorrizas comerciales.   Originalidad: Esta investigación revela el impacto de las micorrizas en los indicadores de calidad del suelo, especialmente en los parámetros microbianos y enzimáticos a lo largo del tiempo durante el primer año de aplicación.   Limitaciones: Los reportes de diversos autores investigan la importancia de las micorrizas en los parámetros fisicoquímicos de la planta y no sobre los parámetros microbianos y enzimáticos del suelo. &nbsp

Effect of ecological and conventional managements on soil enzymatic activities in coffee agroecosystems

Understanding the impacts of agricultural practices on soil quality indicators, such as enzymatic activities, is of great importance, in order to advance in their diagnosis and sustainable management. This study aimed to evaluate the effect of ecological and conventional agricultural managements on enzymatic activities of a soil under coffee agroecosystems. The enzymatic activities were associated with the biogeochemical cycles of nitrogen (urease and protease), phosphorus (acid and alkaline phosphatase) and carbon (β-glucosidase), during the rainy and dry seasons. Physical-chemical soil proprieties were also assessed and related to resilience scores linked to the climatic variability reported for the areas under study. The activities of urease, alkaline and acid phosphatase and ß-glucosidase were statistically higher in ecological agroecosystems than in conventional ones. This may be attributed to the greater application of organic waste in the ecological environment, as well as to the absence of pesticides and synthetic fertilizers, which allow better conditions for the microbial activity. The resilience scores to the climate variability that showed the highest correlations with the assessed enzymatic activities were: the farmers' knowledge on soil microorganisms, non-use of pesticides and synthetic fertilizers and non-dependence on external supplies. It was concluded that the enzymatic activities are modified by the management systems, being specifically favored by the ecological management. This agroecosystem, in the long term, ensures an efficient use of the soil resources, with a lower degradation and contamination

Carotenoids, chlorophylls and pectins during ripening of guava (Psidium guajava L.) from Santander, Colombia

1 recurso en línea (páginas 379-389).We evaluated the contents of carotenoids, chlorophyll and pectin in guava fruit, Psidium guajava L., in three locations (Barbosa, Puente Nacional, and Velez) in Santander Department, Colombia in four varieties (Regional Blanca, Raquira Blanca, Guavata Victoria, Regional Roja) for four stages of maturity (green, physiological maturity, semi-ripe, ripe). The total carotenoids and chlorophyll were determined with spectrophotometry, differentiating the endocarp, exocarp and pectins using the gravimetric method. The results were statistically significant (P≤0.05), obtaining the highest contents of carotenoids in the variety Regional Roja (166.3 mg/100 g, semi-rate state in Barbosa), the highest chlorophyll in Guavata Victoria (39.87 mg/100 g, green state in Vélez) and the highest pectins in Regional Blanca (1.79%p/p, physiological maturity state, in Puente Nacional). The white fleshed varieties (Regional Blanca, Ráquira Blanca and Guavatá Victoria) had higher contents of carotenoids in the exocarp (11.19 mg/100 g), unlike the Regional Roja variety, which had a high content in the endocarp (13.06 mg/100 g). The principal component analysis (PCA) and cluster analysis showed a direct relationship between the carotenoids, chlorophyll and pectin in white-fleshed varieties, in contrast to in the inverse relationship found in the Regional Roja variety.Se evaluó el contenido de carotenoides, clorofila y pectinas en frutos de guayaba Psidium guajava L. en tres localidades del departamento de Santander, Colombia (Barbosa, Puente Nacional y Vélez), en cuatro variedades (Regional Blanca, Ráquira Blanca, Guavatá Victoria y Regional Roja) y en cuatro estados de madurez (verde, madurez fisiológica, pintón y maduro). Los contenidos de carotenoides y clorofilas totales fueron determinados por espectrofotometría en endocarpo y exocarpo. Los contenidos de pectina se determinaron por el método gravimétrico. Los resultados fueron estadísticamente significativos (P≤0,05), obteniendo los mayores contenidos de carotenoides en la variedad Regional Roja (166,3 mg/100 g, estado pintón, en Barbosa), de clorofila en Guavatá Victoria (39,87 mg/100 g, estado verde, en Vélez) y de pectinas en Regional Blanca (1.79% p/p, estado madurez fisiológica, en Puente Nacional). Las variedades de pulpa Blanca (Regional Blanca, Ráquira Blanca y Guavatá Victoria) presentaron mayores contenidos de carotenoides en el exocarpo (11,19 mg/100 g), a diferencia de la variedad Regional Roja cuyo contenido fue mayor en endocarpo (13,06 mg/100 g). Los análisis de componentes principales (ACP) y análisis de conglomerado jerárquico, evidenciaron una relación directa entre carotenoides, clorofila y pectinas en las variedades de pulpa blanca (Regional Blanca, Ráquira Blanca y Guavatá Victoria); a diferencia de la relación inversa encontrada en la variedad Regional Roja.Bibliografía: páginas 387-38

Actividades enzimáticas en consorcios bacterianos de suelos bajo cultivo de papa con manejo convencional y bajo pastizal

Resumen. Se evaluaron las actividades enzimáticas (ureasa, proteasa, fosfatasa ácida y alcalina, fosfodiesterasa, β-glucosidasa y arilsulfatasa) en consorcios bacterianos (Bacillus subtilis, Brevundimonas diminuta, Flavimonas oryzihabitants) de suelos bajo cultivo de papa variedad Parda Pastusa, con manejo convencional de aplicación de agroinsumos (PCA) y en suelos bajo pastizal sin aplicación de agroinsumos (PSA), en fincas de tres localidades del departamento de Cundinamarca (Tausa, Villapinzón y Zipaquirá), Colombia. Se encontraron efectos por la aplicación de insumos de síntesis química y el tipo de uso del suelo, sobre las actividades enzimáticas; sin embargo, estos fueron diferentes para cada una de las enzimas y localidades. Para el municipio de Villapinzón la actividad de ureasa, fosfatasa ácida, fosfodiesterasa y β-glucosidasa, fue mayor en las muestras PCA con respecto a las PSA en un 89, 71, 67 y 75% respectivamente; para el municipio de Zipaquirá se presentó la misma tendencia en la actividad ureasa, β-glucosidasa y arilsulfatasa con un 50, 71 y 68% respectivamente; finalmente en el municipio de Tausa se mantuvo el mismo comportamiento para la actividad de proteasa, fosfatasa ácida, fosfatasa alcalina, fosfodiesterasa, β-glucosidasa, con un 55, 20, 75, 82 y 87% de mayor actividad en las muestras PCA en relación con las de PS

Agricultura y vida en el páramo: una mirada desde la vereda El Bosque (Parque Nacional Natural de Los Nevados)

Se analizaron las prácticas agrícolas y condiciones de vida de la comunidad de la vereda El Bosque en el Parque Nacional los Nevados, Colombia. Se aplicaron varias herramientas como la observación participante, entrevistas semiestructuradas, líneas de tiempo, mapas por vereda, por finca, calendarios agrícolas, relojes de actividades por género y cuestionarios estructurados. Se determinó que el cultivo de papa y la ganadería se desarrollan como estrategia de supervivencia y herencia cultural paramuna, prácticas aprendidas desde la revolución verde y los saberes propios. Estas prácticas agrícolas han generado contradicciones entre la conservación del ecosistema y el mejoramiento de la calidad de vida de sus habitantes. A partir de la investigación se propone implementar planes de manejo comunitarios, modelos agroecológicos, rescate de memoria biocultural y transformaciones en la estructura agraria

Agricultura y vida en el páramo: una mirada desde la vereda El Bosque (Parque Nacional Natural de Los Nevados)

Se analizaron las prácticas agrícolas y condiciones de vida de la comunidad de la vereda El Bosque en el Parque Nacional los Nevados, Colombia. Se aplicaron varias herramientas como la observación participante, entrevistas semiestructuradas, líneas de tiempo, mapas por vereda, por finca, calendarios agrícolas, relojes de actividades por género y cuestionarios estructurados. Se determinó que el cultivo de papa y la ganadería se desarrollan como estrategia de supervivencia y herencia cultural paramuna, prácticas aprendidas desde la revolución verde y los saberes propios. Estas prácticas agrícolas han generado contradicciones entre la conservación del ecosistema y el mejoramiento de la calidad de vida de sus habitantes. A partir de la investigación se propone implementar planes de manejo comunitarios, modelos agroecológicos, rescate de memoria biocultural y transformaciones en la estructura agraria