Indicadores de sostenibilidad agrícola asociados a propiedades, procesos y manejo del suelo

  Sustainability assessments are the most appropriate mechanism to determine if a crop production method, alternative, or tendency is environmentally, economically, and socially viable. These assessments are carried out using indicator-based tools; some are associated with soil properties, composition, processes, and management practices. This review provides an overview of the effect of soil management practices on agricultural system sustainability and describes the soil indicators used in agricultural sustainability assessments. We analyzed 28 indicators divided into soil-inherent indicators (16) and process indicators related to soil-water (3), soil-atmosphere (5), and soil-plant (4) systems. We suggest measuring at least one indicator per soil indicator group associated with soil properties and processes, including indicators considering future climate change scenarios, and adapting current tools to evaluate the sustainability of various production alternatives.Las evaluaciones de sostenibilidad son el mecanismo más adecuado para determinar si un método, alternativa o tendencia de producción de cultivos es viable desde el punto de vista ambiental, económico y social. Estas evaluaciones se realizan por medio de herramientas basadas en indicadores, algunos asociados con las propiedades, la composición, los procesos y el manejo del suelo. En esta revisión se ofrece una visión global del efecto de las actividades de manejo del suelo sobre la sostenibilidad de los sistemas de producción agrícola y se hace una descripción general de los indicadores de suelo que se han utilizado en evaluaciones de sostenibilidad agrícola. Se han utilizado 28 indicadores, agrupados en indicadores inherentes al suelo (16) e indicadores de procesos relacionados con los sistemas suelo-agua (3), suelo-atmósfera (5) y suelo-planta (4). Se sugiere la medición de al menos un indicador por cada grupo de indicadores asociados a propiedades y procesos del suelo, la inclusión de indicadores que tengan en cuenta escenarios futuros de cambio climático, así como la adaptación de las herramientas actuales para evaluar la sostenibilidad de diversas alternativas de producción

Determinación del comportamiento térmico de un invernadero espacial colombiano mediante dinámica de fluidos computacional

En Colombia, la producción de flores se lleva a cabo en invernaderos de diferentes tipos y formas geométricas, pero con la una característica común de usar ventilación natural, para control de clima. En la actualidad, el conocimiento sobre el desempeño climático de estas estructuras es escaso. El objetivo del trabajo consistió en evaluar el comportamiento térmico de un invernadero espacial en condiciones de clima diurno y nocturno. La evaluación realizada, mediante modelado computacional, empleó la dinámica de fluidos computacional (CFD, en idioma inglés), aplicada a un invernadero dedicado a la producción de clavel (Dianthus caryophyllus), bajo las condiciones meteorológicas de la Sabana de Bogotá (Colombia). Este enfoque metodológico permitió obtener los patrones de distribución térmica en el interior del invernadero, encontrando que, para las condiciones meteorológicas evaluadas, el invernadero genera unas condiciones térmicas inadecuadas para el desarrollo del cultivo. La validación del modelo CFD, se realizó comparando los resultados de las simulaciones y las temperaturas registradas en el prototipo real del invernadero, obteniendo un grado de ajuste adecuado entre los valores simulados y medidos

Generic modeling approaches to technical sustainability assessment on field level for farming systems in the high Andean tropics

Duurzaamheid wordt tegenwoordig beschouwd als één van de hoofdonderwerpen in het onderzoek omtrent landbouw-productie-systemen. Verscheidene benaderingen en methodologieën werden ontwikkeld rondom de drie algemeen aanvaardde pijlers van duurzaamheid (d.i. economische, sociale en duurzaamheid van de natuurlijke omgeving). In dit werk wordt de duurzaamheid van landbouwsystemen geanalyseerd met behulp van de introductie van het concept technische duurzaamheid . Dit wordt gedefinieerd als zijnde de mogelijkheid van een biologisch productiesysteem tot het efficiente gebruik van beschikbare bronnen met het oog op een maximalisatie van diens economische output binnenin een set van oncontroleerbare biofysische beperkingen. Efficiëntie in deze definitie impliceert eveneens de omgevingsdimensie van duurzaamheid, aangezien het overdadige gebruik of misbruik van de bronnen zoveel mogelijk dient vermeden te worden. Op dezelfde manier houdt een efficiënt gebruik van de middelen nodig voor een landbouwkundig proces, in rekening te houden met de noden van toekomstige teeltseizoenen. Deze thesis benadrukt het feit dat een maximale algemene duurzaamheid van een landbouwsysteem alleen kan gerealiseerd worden als de technische duurzaamheid en bijhorende technische efficiëntie op veldniveau optimaal gecontroleerd worden. De algemene doelstelling van dit werk bestaat erin het ontwerpen van een generische methodologie om de technische duurzaamheid van kleine tropische productiesystemen op veldniveau te analyseren. Omwille van de inherente variabiliteit van een landbouwkundig productieproces werd een onzekerheidanalyse uitgevoerd op de verzamelde data, wat eveneens één van de hoekstenen vormt van dit schrijven. Als voorbeeld voor de in dit werk geëvalueerde methoden werd gebruik gemaakt van data, die verzameld werd van 2005 tot 2009 bij drie verschillende landbouwsystemen, gelegen in het berggebied van Colombia en de Peruviaanse Andes. De geanalyseerde productiesystemen bestonden in Colombia uit de tuinbouwzone rond Bogota en tomatenteelt in serres, terwijl in Peru de landbouwzone van de Mantarovallei bestudeerd werd. De landbouwers van deze productiesystemen worden vooral gekarakteriseerd als kleine producenten met veel verworven kennis, door jarenlange ervaring, maar met beperkte toegang tot technische informatie of advies. Wekelijks of tweewekelijks werd data over de biofysische gewaskarakteristieken verzamelt, zonder enige rol te spelen in het beslissingsproces van de telers wat betreft gewasmanagement. Bij elk bezoek werden de telers bevraagd naar de toegepaste teeltpraktijken sinds het vorige bezoek. In tegenstelling tot gelijkaardige onderzoeken, werd kwaliteit van data verkozen boven kwantiteit, zodoende een zo hoog mogelijke graad van accuraatheid te behouden. Drie belangrijke methodecategorieën, nl. multivariate exploratieve data analyse, voorspellende statistische modellen en systeemanalyse, werden geëvalueerd als instrument voor het bepalen van de technische efficiëntie van een productiesysteem. In de groep van multivariate exploratieve analyse werden principiële component analyse, canonieke correlatie analyse en canonieke discriminantanalyse geselecteerd. Met behulp van deze strategieën werd het mogelijk efficiëntiegradiënten in de gegevens vast te stellen en deze studie dient tezelfdertijd als voorbeeld voor de mogelijkheden van zulke analyses, in het geval van correcte standaardisatie van de ruwe data. De grafische biplots die met de resultaten van de analyse konden worden opgesteld, vertegenwoordigen een extra krachtig hulpmiddel voor het interpreteren van de uitkomst van de analyse. In het deel van de voorspellende statistische modelling van vaste parameters meegerekend maar ook de willekeurige effecten gebaseerd op de structuur van de data. Deze modellen gaven een betere fit vergeleken met het traditionele vaste parameters model en bij verkenning van de datastructuur werd er met dit soort model een beter begrijpbaar overzicht van de bestudeerde populatie bereikt. De onzekerheidanalyse bij de modellen, gekalibreerd voor relatieve bodembedekking van aardappelplanten in de Mantarovallei en voor de opbrengst in de serretomatenteelt, werd uitgevoerd met als doel betrouwbaarheidsregio s te bepalen voor de voorspellingen gedaan door deze modellen. Met behulp van gemengde modellen werd eveneens de informatie van experimentele metingen in tomatenserres, waarbij de gegevens van potentiële productie gesimuleerd werd, geïntegreerd, met als objectief het verschil tussen de geobserveerde systemen en diens optimale potentiële productie te kwantificeren. De simulaties werden uitgevoerd met het Tomgro v.2.0 tomaat gewas- en ontwikkelingsmodel, gekalibreerd naar de lokale condities. Voor de integratie werd gebruik gemaakt van non-lineaire gemengde modellen. De volgende twee methodes, energieverbruik- en levenscyclusanalyse, werden beoordeeld in het deel systeemanalyse. De beoordelingsmethode voor energieverbruik, toegepast op de tuinbouwzone rond Bogota, had het voordeel dat alle inputs en outputs tot één unieke energetische eenheid konden herleid worden. Hierdoor werd de vergelijking van de resultaten vergemakkelijkt en de berekening van de relatieve indexen tot de efficiëntie van de energie bevat in elk van de componenten van het productiesysteem vereenvoudigd. Een traditionele Monte Carlo simulatie werd afzonderlijk uitgevoerd op de invoerdata en op de transformatiefactors met doel als de foutpropagatie op de uitkomst van de analyse te determineren. De resultaten van de onzekerheidsanalyse duidden aan dat speciale aandacht dient gegeven te worden aan de selectie van energie-equivalenten voor die inputs met het hoogste aandeel in het energieverbruikprofiel. Levenscyclusanalyse is een van de instrumenten bij uitstek voor de kwantificatie van omgevingslasten, veroorzaakt door het fabricageproces van een goed of dienst. De goede documentatie en de algemene toepassing van deze methodologie over de hele wereld, ook in de landbouwsector, maakt het gebruik van zulk een methode, als deel van een totale duurzaamheidsanalyse gemakkelijker. Desalniettemin, de variatie in de tijd en geografische variatie van het landbouwkundig productieproces, d.i. inherente variatie omwille van veranderende biofysische condities, maakt het noodzakelijk de onderliggende data, gebruikt om de verschillende omgevingsimpactcategorieën onder lokale voorwaarden te bepalen, te bestuderen en te kalibreren, vooral voor gebieden bestudeerd in dit werk. De onzekerheidanalyse in deze methode concentreert zich op het bestuderen van het effect van de aanwezigheid van correlatie tussen de input productiefactoren, inclusief opbrengst. Wanneer er correlatie aanwezig is, blijk dat de onzekerheid op het resultaat voor sommige impactcategorieën gereduceerd wordt, terwijl deze factor bij andere geen invloed heeft op het eindresultaat. De technische efficiëntie van de beschreven landbouwsystemen blijft laag, omwille van incorrect gebruik van overvloedige bronnen in enkele gevallen, terwijl bij andere de reden vooral ligt bij het gebrek aan informatie en/of de beschikbaarheid van externe inputs om toe te laten de huidige opbrengstniveaus op te krikken. De analyse van de variabiliteit van de bestudeerde systemen toont aan dat een verbetering van huidige productiesyste, onder de nu heersende voorwaarden en aanwezige middelen, mogelijk is. Er is meer controle van debiofysische omgeving van het productieproces nodig, maar dit wordt alleen haalbaar als informatie op een optimale manier naar de telers wordt overgebracht, zodanig ze hiermee hun beslissingsmakingsproces kunnen verrijken.status: publishe

A tailor-made crop growth model for the tomato production systems in Colombia

Potential crop models simulate the plant growth under nonlimiting biophysical conditions with no other factor than the climate to which the plants are exposed to. These models may fail to adequately represent the crop performance if they are not adapted to the local conditions. The particularities of Colombian tomato systems (greenhouse and open field) demand the recalibration of existing models to make a more realistic representation of those systems. Therefore, a locally calibrated crop model was proposed considering both production systems. To this purpose, four on-farm calibration experiments were carried out, two under greenhouse conditions with average temperatures of 17.4 and 17.9ºC in Santa Sofía (Boyacá) and two under open field conditions in Páramo and San Gil (Santander), with average temperatures of 20.6 and 24.0ºC, respectively. The crops were commercially managed according to the local practices. Plant data was collected through destructive measurements carried out on a fortnightly basis, while climate data were collected for the entire crop growth cycle. Independent calibration of the dry matter fractions allocated at the plant organs in function of thermal time resulted in an acceptable model performance. The calibration of the model under commercial conditions gave a better representation of the local systems but at the expense of accuracy since on-farm experiments cannot be controlled as those performed in research facilities

Influencia del nitrógeno en la producción del tomate (Lycopersicum esculentum L) sembrado en sustrato en Sutamarchán (Boyacá)

Nitrogen is needed in the plantations, but due to their ineffectiveness to absorb it, only a small percentage is assimilated by the plant and the remainder is released in the ambient. The work presented here is focussed in the assessment of the environmental pollution impact by the fertilizer nitrogen, in the hydroponic tomato production. For this study weekly samples of the nutrient solution were taken, from the substrate used, the drained water, and from the plant material, like stem, leaves and fruits, in order to determine the useful nitrogen concentration in the hydroponic tomato growing plant, in Sutamarchán (Boyacá) township. The contents of nitrogen applied to the plant, expressed in relation to the total accumulation, were of 37.93 g. equivalent to 100 % of the N applied. From this 100 % applied only 36% is absorved by the plant and the rest, is discharged. Of the total N application the 0.22051 g (0.6%) is drained, 13,665 (36%) g is absorbed by the plant and the remaining 24.049 g (63.4%) accumulates in the substrate. The investigation determined that there are significant deficiencies in the N application as from 100% applied, only 36% is assimilated by the plant. This indicates that a reduction should be made in the application of nitrogen fertilizers, by rationalizing the nutrients supply to the tomato crop, in order to reduce the environmental impacts and optimize the use of resources. In this sense, the research direction on the best fertirrigation management in recirculating hydroponic systems, will contribute to a more sustainable development.El nitrógeno es necesario para las plantas, pero debido a la ineficacia de estas para absorberlo, tan solo un bajo porcentaje es asimilado, y el restante es liberado al ambiente. El trabajo que aquí se presenta se enfocó en determinar la dinámica del nitrógeno en la producción de tomate hidropónico con sistema de drenaje abierto y bajo condiciones de invernadero en la finca Hortifresh S.A., ubicada en el municipio de Sutamarchán (Boyacá). Para el desarrollo de este trabajo se realizaron semanalmente muestreos de la solución nutritiva, del sustrato utilizado, del agua de drenaje y del material vegetal (tallo, hojas y frutos), con el fin de determinar la concentración de nitrógeno aprovechable por la planta en el cultivo de tomate hidropónico. Los contenidos de N aplicados a la planta, expresados en relación con la acumulación total, fueron de 37,93 g, que equivalen al 100% del N aplicado. Del N total aplicado, el 0,6% (0,22051 g) es drenado, el 36% (13,665 g) es absorbido por la planta y el restante 63,4% (24,049 g) se acumula en el sustrato. Que solo el 36% del N aplicado sea asimilado por la planta, según la investigación, indica que se debe reducir la aplicación de fertilizantes nitrogenados y hacer uso racional del suministro de nutrientes que el cultivo de tomate necesita, con el propósito de reducir el impacto ambiental y optimizar el aprovechamiento de los recursos, en este sentido, la investigación sobre el mejor manejo de la fertirrigación en sistemas hidropónicos con recirculación contribuirá a un desarrollo más sostenible de estos

Influencia del nitrógeno en la producción del tomate (Lycopersicum esculentum L) sembrado en sustrato en Sutamarchán (Boyacá)

El nitrógeno es necesario para las plantas, pero debido a la ineficacia de estas para absorberlo, tan solo un bajo porcentaje es asimilado, y el restante es liberado al ambiente. El trabajo que aquí se presenta se enfocó en determinar la dinámica del nitrógeno en la producción de tomate hidropónico con sistema de drenaje abierto y bajo condiciones de invernadero en la finca Hortifresh S.A., ubicada en el municipio de Sutamarchán (Boyacá). Para el desarrollo de este trabajo se realizaron semanalmente muestreos de la solución nutritiva, del sustrato utilizado, del agua de drenaje y del material vegetal (tallo, hojas y frutos), con el fin de determinar la concentración de nitrógeno aprovechable por la planta en el cultivo de tomate hidropónico. Los contenidos de N aplicados a la planta, expresados en relación con la acumulación total, fueron de 37,93 g, que equivalen al 100% del N aplicado. Del N total aplicado, el 0,6% (0,22051 g) es drenado, el 36% (13,665 g) es absorbido por la planta y el restante 63,4% (24,049 g) se acumula en el sustrato. Que solo el 36% del N aplicado sea asimilado por la planta, según la investigación, indica que se debe reducir la aplicación de fertilizantes nitrogenados y hacer uso racional del suministro de nutrientes que el cultivo de tomate necesita, con el propósito de reducir el impacto ambiental y optimizar el aprovechamiento de los recursos; en este sentido, la investigación sobre el mejor manejo de la fertirrigación en sistemas hidropónicos con recirculación contribuirá a un desarrollo más sostenible de estos.</p

Influencia del nitrógeno en la producción del tomate (Lycopersicum esculentum L) sembrado en sustrato en Sutamarchán (Boyacá)

El nitrógeno es necesario para las plantas, pero debido a la ineficacia de estas para absorberlo, tan solo un bajo porcentaje es asimilado, y el restante es liberado al ambiente. El trabajo que aquí se presenta se enfocó en determinar la dinámica del nitrógeno en la producción de tomate hidropónico con sistema de drenaje abierto y bajo condiciones de invernadero en la finca Hortifresh S.A., ubicada en el municipio de Sutamarchán (Boyacá). Para el desarrollo de este trabajo se realizaron semanalmente muestreos de la solución nutritiva, del sustrato utilizado, del agua de drenaje y del material vegetal (tallo, hojas y frutos), con el fin de determinar la concentración de nitrógeno aprovechable por la planta en el cultivo de tomate hidropónico. Los contenidos de N aplicados a la planta, expresados en relación con la acumulación total, fueron de 37,93 g, que equivalen al 100% del N aplicado. Del N total aplicado, el 0,6% (0,22051 g) es drenado, el 36% (13,665 g) es absorbido por la planta y el restante 63,4% (24,049 g) se acumula en el sustrato. Que solo el 36% del N aplicado sea asimilado por la planta, según la investigación, indica que se debe reducir la aplicación de fertilizantes nitrogenados y hacer uso racional del suministro de nutrientes que el cultivo de tomate necesita, con el propósito de reducir el impacto ambiental y optimizar el aprovechamiento de los recursos; en este sentido, la investigación sobre el mejor manejo de la fertirrigación en sistemas hidropónicos con recirculación contribuirá a un desarrollo más sostenible de estos

Simulación numérica del comportamiento térmico de un macro túnel utilizado para la producción de hongos comestibles bajo condiciones de clima tropical

The study of the thermic behavior of protected agriculture structures passive type stablished on tropical weather conditions still being relevant when adequate micro climate conditions are guaranteed for growth and development of the plants. In Colombia that behavior and the natural ventilation phenomenon has not been studied for warm weather conditions. The goal of this study is to determine the thermic behavior and the macro tunnel structure renovation for edible fungus index, which was determined through numeric models CFD 3D. The results obtained gave an adequate thermic behavior on the macro tunnel for the predominant meteorological conditions on site. The obtained renovation index oscillates between 22.5 and 45.6 renovations/hour for simulated cases. The CFD model was validated registering the temperature values in the structure built at full scale, the results obtained shown an adequate adjustment between simulated data and registered dataEl estudio del comportamiento térmico de las estructuras de agricultura protegida de tipo pasivo establecidas en condiciones de clima tropical sigue siendo un aspecto relevante, esto con el fin de garantizar las condiciones micro climáticas adecuadas para el crecimiento y desarrollo de las plantas. En Colombia este comportamiento al igual que el del fenómeno de ventilación natural es aun poco estudiado para condiciones de clima cálido. El objetivo de este trabajo fue determinar el comportamiento térmico y los índices de renovación de una estructura de macro túnel usada para la producción de hongos comestibles, este comportamiento se determinó a través de modelaciones numéricas CFD 3D. los resultados obtenidos mostraron un comportamiento térmico adecuado del macro túnel para las condiciones meteorológicas predominantes de la zona de estudio. Los índices de renovación obtenidos oscilaron entre 22.5 y 45.6 renovaciones hora para los casos simulados. El modelo CFD fue validado a través de registro del valor de la variable temperatura en la estructura construida a escala real y los resultados obtenidos mostraron un ajuste adecuado entre los datos simulados y los registrados