Estrategias para la optimización de la fertilización nitrogenada y reducción de la lixiviación de nitratos en sistemas productivos de plantas aromáticas

Esta tesis doctoral tuvo como objetivo proponer un plan de manejo integral para la optimización de la fertilización nitrogenada (FN) en plantas aromáticas para reducir la lixiviación de nitratos. El trabajo se realizó en seis etapas: 1) usando lisímetros de drenaje (LD) se determinaron curvas de la constante del cultivo (Kc). 2) se instalaron LD y se evaluaron dosis nitrogenadas (DN) usando urea como fertilizante, 3) se valoraron fertilizantes orgánicos e inorgánicos de liberación lenta (FLL) y se determinaron curvas de mineralización, 4) se evaluó una enmienda órgano-mineral y su efecto en la lixiviación de nitrógeno (N) 5) se evaluó la aplicación de consorcios diazótrofos (CD) en la reducción de la DN, y 6) se evaluó un plan de manejo integral que combinó las estrategias estudiadas. Como resultados obtenidos se tienen las curvas del Kc. Se obtuvieron las DN adecuadas de fertilizante teniendo en cuenta la mejor respuesta de la planta y la menor pérdida de nitratos por lixiviación, usando fertilizantes convencionales y abonos orgánicos. Las curvas de mineralización mostraron que la época adecuada de aplicación de abonos orgánicos es antes de tres semanas al trasplante. La proporción de la enmienda órgano mineral, en relación abono: bentonita fue de 1:1; las dosis de enmienda órgano mineral con mejores resultados fueron 1,34 y 2,68 Mg¿ha-1. El CD logró reducir la DN en 25% para estevia y albahaca. Se presentó una propuesta de plan de manejo para mejorar la eficiencia de la FN teniendo en cuenta todas las estrategias evaluadasDoctoradoDOCTOR(A) EN INGENIERÍ

Efecto de materiales orgánicos e inorgánicos sobre las fracciones de fósforo de un oxisol de los llanos orientales colombianos

Uno de los mayores problemas de la fertilidad de los suelos de los Llanos Orientales, en la Orinoquia colombiana, es la alta fijación del fósforo ocasionada principalmente por los compuestos presentes en su fracción arcilla. El uso de mezclas de materiales orgánicos y minerales puede ayudar a disminuir esta fijación, para lo que se utilizaron dos materiales orgánicos –gallinaza y compost– y dos materiales inorgánicos –cal y superfosfato triple (SPT)– y se estableció un total de 13 tratamientos dispuestos en bloques al azar y compuestos por las diferentes combinaciones entre fertilizantes minerales y orgánicos. La medición del fraccionamiento de P se hizo al momento de la siembra y a las 10 semanas de ésta, utilizando la secuencia propuesta por Hedley. Las variables de respuesta del experimento fueron el P disponible, biológicamente disponible, orgánico fácilmente mineralizable, inorgánico ligado a óxidos de Fe y Al, orgánico ligado a sustancias húmicas, inorgánico ligado al calcio y no disponible. Los valores más altos en todas las fracciones de P correspondieron a los tratamientos que combinan  un material orgánico y un fertilizante mineral, mejorando la disponibilidad de P para las plantas. El uso de materiales orgánicos con fuentes minerales hizo disminuir la retención de P por parte de óxidos  de Fe y Al, aumentando el P disponible en el suelo yel P total. No se logró modificar la cantidad inicial y la cantidad final de P no disponible, así como tampoco se  encontraron diferencias significativas entre tratamientos en esta fracción

Aplicación de un fertilizante enriquecido con silicio y materia orgánica en arroz (oryza sativa l.) cultivado en ibagué y el guamo (tolima, colombia).

Este trabajo tuvo como objetivo evaluar el efecto de diferentes dosis y épocas de aplicación de un suplemento fertilizante enriquecido con silicio, materia orgánica y elementos menores en el cultivo de arroz variedad Fedearroz 50. El diseño experimental fue completamente al azar con factorial de 2 dosis (20 y 40 kg•ha-1) y 5 combinaciones de época y dosis de aplicación (100% Presiembra, 50% Presiembra + 50% 1ª abonada, 100% a la 1a abonada, 50% Presiembra + 50% 2ª abonada, 100% a la 2a abonada) comparados contra un testigo comercial (40 kg de SiO2) y un testigo tradicional de la zona. Las aplicaciones en segunda abonada del fertilizante generaron un incremento en el número de panículas. Se encontró que un mayor número de panículas correlaciona con un menor número de espiguillas llenas y un mayor porcentaje de vaneamiento, aunque este se vió disminuido con aplicaciones tempranas del fertilizante y factores climáticos. En la localidad de El Guamo la dosis de fertilizante más adecuada fue de 20 kg en primer abonada con rendimientos de 6906 kg•ha-1de arroz paddy, mientras que en Ibagué con 40 kg en segunda abonada se obtuvieron rendimientos de 9270 kg•ha-1. El modelo matemático sugiere que aplicaciones de 66,9 kg•ha-1 del fertilizante para la localidad de Ibagué incrementaran la producción de arroz a 8876 kg•ha-1en promedio

Selección de sistemas agroambientales con potencial uso del compost de biorresiduos municipales

Los biorresiduos constituyen la mayor fracción de los residuos sólidos municipales (RSM). El compostaje es una opción promisoria para su manejo, ya que genera un producto (compost) de valor agronómico que ayuda a conservar las propiedades del suelo. La previa selección de Sistemas Agroambientales (SA) con potencial para el uso de este subproducto, permite orientar el proceso de compostaje hacia la generación de un material que satisfaga los requerimientos de calidad de estos sistemas. En este estudio se evaluó la aplicación de una propuesta metodológica para la selección de los SA, la cual incorpora variables ambientales, técnicas, socioeconómicas e institucionales. La aplicación se realizó en el municipio de Versalles, departamento del Valle del Cauca, Colombia, que cuenta con una planta de compostaje de biorresiduos. El estudio permitió identificar, en su orden, el cultivo de café, áreas con pasturas dedicadas a la ganadería y las áreas degradadas, como los SA con mayor potencial para la aplicación de este compost en la zona de estudio. La aplicación de la herramienta puede permitir a los operadores de las instalaciones del compostaje de biorresiduos la planeación estratégica del proceso, contribuyendo a su mejoramiento y sostenibilidad

Efecto de la aplicación de zeolita en la recuperación de nitrógeno y el rendimiento de maíz

La baja eficiencia de la fertilización nitrogenada ocasiona altos costos de producción y contaminación ambiental por lo que estrategias como la aplicación de zeolitas pueden reducir pérdidas de nitrógeno (N) en sistemas productivos. Empleando un diseño experimental de bloques completos al azar con cuatro repeticiones, se evaluó el efecto de la aplicación de zeolita (clinoptilolita) en la recuperación de nitrógeno (N) y el rendimiento de maíz (Zea Mays L.) mediante la adición del mineral (15, 25 y 35 kg ha-1) y de 100kg/ha de N proveniente de urea. El aporte de zeolita incidió significativamente (

Efecto de aplicación de biosólidos sobre las propiedades físicas de un suelo cultivado con caña de azúcar

The effects of the biosolids applications on physical properties (bulk density, porosity and soil structural stability) in a soil of sugarcane crop and crop yield were evaluated. The experiment was carried out in the in the Cañaveralejo wastewater treatment plant at Cali, Colombia using a randomized complete block experimental design, two replications and eight treatments: (soil without biosolids application and without mineral fertilization (To), and soil with mineral fertilization (FM)), and six treatments with biosolids application to 100% and 200% of the dose required nitrogen by the crop as follows: BD100-BD200 dehydrated biosolids, BST100-BST200 thermally dried biosolids, and BA100-BA200 alkalinized biosolids. Results showed that significant differences were not found in soil physical properties and crop yield but trends to decrease the values of bulk density (1.33 Mg m-3 to 1.29 Mg m-3) and microporosity (48.8% to 45.8%), and to increase the values of structural stability (1.8 mm to 3.1 mm) and macroporosity (2% to 5%) were identified, which favor the water-air relation in the soil.Se evaluó el efecto de la aplicación de biosólidos resultantes de la Planta de Tratamiento de Aguas Residuales (PTAR) Cañaveralejo, Cali, Colombia, sobre las propiedades físicas (densidad aparente, porosidad y estabilidad estructural) de un suelo Vertic endoaquepts con características vérticas, sembrado con caña de azúcar, así como la influencia sobre el rendimiento del cultivo. Se utilizó un diseño experimental de bloques completos al azar con dos repeticiones y ocho tratamientos: dos testigos (suelo sin biosólido y sin fertilización mineral (To)) y suelo con fertilización mineral (FM) y seis tratamientos con biosólidos aplicando 100% y 200% de la dosis de nitrógeno requerida por el cultivo así: BD100 y BD200 biosólidos deshidratados, BST100 y BST200 biosólidos deshidratados secados térmicamente y BA100 y BA200 biosólidos alcalinizados. Los resultados mostraron cambios ligeros en las propiedades físicas del suelo y en el rendimiento del cultivo. Se observó una tendencia en los tratamientos con biosólidos de disminuir la densidad aparente (de 1.33 Mg m-3 a 1.29 Mg m-3 ) y la microporosidad (48.8% a 45.8%) y de aumentar la estabilidad estructural (1.8 mm a 3.1 mm) y la macroporosidad (2.0% a 5.0%)

Evaluación de la mineralización del nitrógeno en un suelo ácido bajo fertilización inorgánica y orgánica

Context: The population increase and the demand for food generate greater demands on productivity, which stimulates the use of inorganic fertilizers as a common practice in agricultural systems, thus generating potential risks of contamination by nutrient leaching, in addition to high costs that can affect the profitability of production systems. The application of organic materials from the composting of organic substrates is a common source of fertilization in clean, organic production systems with lower costs. Method: This study evaluated the effect of fertilization with an Organic Amendment (EO) from the composting of Municipal Biowaste-BW mixed with cachaça on the mineralization of nitrogen (Nmineralized) in an acidic soil through six treatments: three controls (T1: 100% soil; T2: 100% EO; T3: 100% ureainorganic fertilization: F) and three EO( %):F( %) proportions (T4: 50-50, T5: 75-25, T6: 25-75) during an incubation period of 16 weeks. Results: Four mineralization models were applied (Stanford & Smith, Broadbent, linear, and polynomial Exponential), and it was found that T4 allowed to achieve a contribution of Nmineralized (12.546,39 mg/kg) similar to inorganic fertilization (T3: 13.931,05 mg/kg); the Broadbent (R2 >0,98) and linear (R2 >0,90) models achieved the best fit. Conclusions: This partial inorganic fertilizer replacement strategy can achieve up to 50% inorganic fertilizer replacement.Contexto: El incremento poblacional y la demanda de alimentos generan mayores demandas en la productividad, lo que estimula el uso de fertilizantes inorgánicos como una práctica habitual en los sistemas agrícolas, generando potenciales riesgos de contaminación por lixiviación de nutrientes, además de altos costos que pueden afectar la rentabilidad de los sistemas productivos. La aplicación de materiales orgánicos procedentes del compostaje de sustratos orgánicos es una fuente de fertilización común en sistemas de producción limpia, orgánica y con menores costos. Método: En este estudio se evaluó el efecto de la fertilización con una enmienda orgánica (EO) procedente del compostaje de biorresiduos de origen municipal (BOM) mezclados con cachaza, sobre la mineralización del nitrógeno (Nmineralizado) de un suelo ácido, evaluando seis tratamientos (tres controles: T1: 100% suelo; T2: 100% EO; T3: 100% urea-fertilización inorgánica: F) y 3 proporciones EO ( %): F ( %) (T4: 50-50, T5: 75-25, T6: 25-75) en un periodo de incubación de 16 semanas. Resultados: Se aplicaron los modelos de mineralización de Stanford y Smith, Broadbent, Lineal y Polinomial-Exponencial, encontrándose que T4 permitió alcanzar un aporte de Nmineralizado (12.546,39 mg/kg), el cual es un valor muy cercano al resultado obtenido por fertilización inorgánica (T3: 13.931,05 mg/kg); los modelos de Broadbent (R2 >0,98) y Lineal (R2 >0,90) alcanzaron los mejores ajustes. Conclusiones: Esta estrategia de reemplazo parcial del fertilizante inorgánico puede lograr hasta un 50% de reemplazo del fertilizante inorgánico

Sistema aéreo autónomo para el mapeo del contenido de nitrógeno de un cultivo usando microsensores espectrales.

El desarrollo de nuevas técnicas y tecnologías en agricultura ha permitido un mejoramiento substancial de la productividad del sector agroindustrial en cultivos de gran escala. Estas técnicas y tecnologías también pueden incrementar la competitividad y productividad de pequeños agricultores optimizando el rendimiento y maximizando la calidad de los productos. Colombia es un país de vocación fundamentalmente agrícola, con una necesidad real de mejorar la eficiencia y los índices de productividad para competir en los mercados nacionales e internacionales. Además de las nuevas tecnologías ligadas directamente a la agronomía, a la biología y la química, existen hoy técnicas ópticas y electrónicas que combinadas, permiten el seguimiento espacial y periódico de los cultivos, a través del sensado remoto, con el subsecuente beneficio de disponer de información confiable y en tiempo real que facilite la trazabilidad y el manejo adecuado de los sistemas productivos agrícolas. Sin embargo, la aplicación de este tipo de nuevas técnicas es l imitada por las condiciones geográficas del sector agrícola (alta nubosidad, tierras escarpadas, etc.) y la precaria situación socioeconómica en Colombia, que hacen que el censado remoto satelital o aerotransportado tenga muchas limitaciones por su falta de disponibilidad real, alto costo y complejidad operativa. Una aplicación potencial del sensado remoto, que hasta el momento está sin desarrollar en la región, es la que utiliza en combinación microsensores espectrales y plataformas aéreas autónomos de baja altitud, con el objetivo de conformar programas preventivos bajo el concepto de agricultura de precisión, al detectar tensiones ambientales como deficiencias nutricionales; con ello, es posible diagnosticar a tiempo y asegurar la calidad y cantidad de la producción por área cultivada, independiente de la configuración geográfica de una zona. Dado el desarrollo de los últimos años en microsensores óptico-electrónicos y plataformas aéreas autónomas, el propósito de este proyecto es desarrollar un sistema aéreo autónomo, integrado con microsensores espectrales, para mapear el contenido de nitrógeno de un cultivo específico, en condiciones experimentales. Los resultados esperados de este proyecto son: una plataforma aérea autónoma integrada con microsensores espectrales para el monitoreo de un cultivo, un sistema de gestión y planificación de vuelo del sistema autónomo para la captura georreferenciada de datos del cultivo, la definición de bioindicadores espectrales de contenido de nitrógeno del cultivo y su correlación con parámetros propios del cultivo y una metodología para el procesamiento, análisis y presentación de información del comportamiento espectral sobre un área de cultivo definida

La zeolita y su efecto en la eficiencia del nitrógeno en arroz y maíz

Este trabajo evaluó el efecto de la zeolita en las reducciones de volatilización del nitrógeno amoniacal (RVNA) y volumen de lixiviados (RVL) así como en rendimientos de arroz Oryza sativa L. y maíz Zea mays L. En el primer experimento bajo un Diseño Completamente al Azar (DCA) se evaluó el tamaño de partícula de zeolita (< 1 mm, 1 - 2 mm, 2 - 3 mm y 3-5 mm) en RVNA. El segundo experimento, consistió en evaluar RVL con la aplicación de cuatro tratamientos: testigo (T), zeolita (Z), urea (U) y urea + zeolita (UZ). El tercer experimento se desarrolló en un cultivo de arroz, donde se evaluaron dos métodos de aplicación (al voleo y trasplante) con cuatro tratamientos (T, U, UZ10% y UZ15%) y su efecto en el rendimiento del cultivo. El cuarto experimento realizado en un campo de maíz con dos tratamientos (U y UZ15%) evaluó el rendimiento del cultivo en dos suelos (aluvial y esquelético). Los tamaños de partícula entre 3 y 5 mm obtuvieron RVNA del 50% y RVL del 48%. La aplicación de zeolita en arroz obtuvo RVNA de 60% y mejoró los rendimientos sin encontrar diferencias entre método de aplicación. También su aplicación mejoró el peso de grano por mazorca y el peso seco de grano de maíz. La zeolita mejoró la eficiencia de la fertilización nitrogenada

Evaluación de enmiendas en el proceso de compostaje de residuos de curtiembres

Introduction. Leather industries are known as a contaminant business, especially due to remains comprised of fat, hair and heavy metals that finally go to water bodies. Objective. To evaluate the composting process of selected remains, by the use of amendments, in a leather industry from El Cerrito, Valle del Cauca, Colombia. Materials and methods. Three treatments were established by assembling compost stashes: swine manure and grass (Cynodon nlemfuensis) with and without inoculated microorganisms (T1 and T2) and wood chips (T3). A follow up to the temperature and the pH during the composting process was performed and the germination rate was determined by the use of radish seeds (Raphanus Sativus).The final products of the treatment were evaluated to be applied on soils, according to the technical Colombian rule NTC 5167, 2011. Results. The behavior of the temperature was not the usual one found in the composting process, reaching a maximum temperature of 67 °C, which did not allow the product to be hygienic enough. The pH values reached were above 7, an alkaline behavior that could affect the microbiological activity during the process. The germination rates were located between 60 % and 80 %,which means the presence of phytotoxic compounds that can influence the quality of the final product for its application in soils. Conclusion. The product obtained can become an organic amendment, according the NTC 5167 rule of 2004, especially for its use in the recovery of degraded soils.Introdução. A indústria de curtumes é reconhecida por ser contaminante, principalmente pelo despejo de resíduos de gordura, pelo e metais pesados aos corpos de água. Objetivo. Avaliar o processo de compostagem de resíduos selecionados com o uso de emendas em uma curtume do município de El Cerrito, Valle del Cauca (Colômbia). Materiais e métodos. Para isto se estabeleceram três tratamentos mediante a montagem de pilas de compostagem: esterco de porco e pasto (Cynodon nlemfuensis) com e sem inoculo de microrganismos (T1 e T2) e palha de madeira (T3). Se realizou seguimento à temperatura e o pH durante o processo de compostagem e se determinou o índice de germinação utilizando sementes de rabanete (Raphanus Sativus). Os produtos finais do tratamento foram avaliados para aplicação em solos, segundo a norma técnica Colombiana NTC 5167 de 2011. Resultados. O comportamento da temperatura não foi o típico encontrado durante a compostagem, alcançando temperaturas máximas de 67 °C que não permitiram a suficiente higienização do produto. Os valores de pH alcançados estiveram por encima de 7, comportamento alcalino que pôde afetar a atividade microbiológica durante o processo. Os índices de germinação estiveram entre 60 % e 80 % indicando a presença de compostos fitotóxicos que podem incidir na qualidade do produto final para sua aplicação em solos. Conclusão. O produto obtido seria viável como emenda orgânica não húmica segundo, a NTC 5167 de 2004, especialmente para usar em recuperação de solos degradados.Introducción. La industria de curtiembres es reconocida por ser contaminante, principalmente por el vertimiento de residuos de grasas, pelo y metales pesados a los cuerpos de agua. Objetivo. Evaluar el proceso de compostaje de residuos seleccionados con el uso de enmiendas en una curtiembre del municipio de El Cerrito, Valle del Cauca. Materiales y métodos. Para ello se establecieron tres tratamientos mediante el montaje de pilas de compostaje: estiércol de cerdo y pasto (Cynodon nlemfuensis) con y sin inóculo de microorganismos (T1 y T2) y viruta de madera (T3). Se realizó seguimiento a la temperatura y el pH durante el proceso de compostaje y se determinó el índice de germinación utilizando semillas de rábano (Raphanus Sativus). Los productos finales del tratamiento fueron evaluados para aplicación en suelos, según la Norma Técnica Colombiana NTC 5167 del 2011. Resultados. El comportamiento de la temperatura no fue el típico encontrado durante el compostaje, alcanzando temperaturas máximas de 67 °C que no permitieron la suficiente higienización del producto. Los valores de pH alcanzados estuvieron por encima de 7, comportamiento alcalino que pudo afectar la actividad microbiológica durante el proceso. Los índices de germinación estuvieron entre 60 % y 80 % indicando la presencia de compuestos fitotóxicos que pueden incidir en la calidad del producto final para su aplicación en suelos. Conclusión. El producto obtenido sería viable como enmienda orgánica no húmica según, la NTC 5167 del 2004, especialmente para usar en recuperación de suelos degradados