Ciencia y Tecnología Agropecuaria

Ajuste de un modelo matemático para la combustión de bagazo de caña en una cámara Ward-Cimpa

La agroindustria panelera colombiana utiliza el bagazo de caña, subproducto de la etapa de molienda, como combustible en hornos de lecho fijo para obtener la energía necesaria en el proceso de producción de panela. El horno más eficiente con que se cuenta en el momento es la cámara de combustión Ward-Cimpa; sin embargo, su diseño y construcción se realizan empíricamente, ya que no existen modelos matemáticos detallados que describan la combustión de la biomasa en estos hornos. Esto ocasiona en muchos casos diseños inadecuados que generan pérdidas por combustión incompleta de 10% y material inquemado hasta de 40%. En la presente investigación se propone un modelo matemático -que involucra expresiones cinéticas- para las etapas de secado, de desvolatilización y de oxidación de volátiles y material carbonizado, a partir de los balances de masa, energía y cantidad de movimiento, para la fase sólida y la fase gaseosa. Los parámetros cinéticos se ajustaron con datos experimentales utilizando el algoritmo de optimización estocástica: recocido simulado. El modelo ajustado describe con un error promedio de 11% la tasa de combustión, la temperatura del lecho y la concentración de CO2 y O2 en los gases de combustión, en función del flujo de aire primario y la fracción másica de humedad. No obstante, el modelo sobreestima en 50% la concentración de CO.

Colombian panela agroindustry uses bagasse, a milling byproduct, as fuel for fixed bed furnaces to obtain the energ y required in the panela production process. At the moment, the Ward-Cimpa combustion chamber is the most efficient furnace available; but, it is empirically designed and constructed, since detailed mathematical models describing the combustion of biomass in these furnaces are not reported. This situation leads in many cases to inappropriate designs, which generate losses of 10% by incomplete combustion and of 40% unburned material. This research proposes a mathematical model -which involves kinetic expressions- for drying, devolatilization and oxidation of volatiles and carbonized material stages, based on the mass, energy and momentum balances for the solid and gaseous phases. The kinetic parameters were fitted to expermental data using the stochastic optimization algorithm: simulated annealing. The fitted model describes with an average error of 11%, the combustion rate, bed temperature and CO2 and O2 concentration in the flue gas, depending on the primary air flow and the moisture mass fraction. However, the model overestimated the CO concentration by about 50%.

Efectos de la presión de evaporación y la concentración de antiespumante y del uso de floculante y coadyuvante en la calidad de la miel y la panela

La implementación de evaporadores multiefecto en el proceso panelero requiere, además del ajuste tecnológico, mantener las características del producto; esta condición develó el desconocimiento del efecto de la presión de evaporación sobre la calidad de la panela. Para llenar parte de este vacío, se buscó determinar el efecto tanto de la concentración de antiespumante como del uso de floculante (Heliocarpus popayanensis Kunth) y coadyuvante (cal) sobre la calidad de la miel y la panela, cuando la evaporación se realiza a presiones diferentes a la atmosférica. Para ello, se trabajó en dos diseños experimentales completamente al azar, con cuatro repeticiones, una densidad de flujo calórico de evaporación de 27,78 kW/m² y jugo de la variedad CC85-46. En el primero se estudiaron las variables presión de evaporación y uso de floculante y coadyuvante, con un arreglo factorial de 4x2x2 y sin antiespumante. En el segundo, se estudiaron las variables presión de evaporación y cantidad de antiespumante, con un arreglo factorial de 4x3 y sin floculante ni coadyuvante. Los resultados permiten concluir que la calidad del producto se deteriora en sistemas presurizados (se incrementa el coeficiente glucósido hasta en 200%), no se afecta con el uso de hasta 50 mL de antiespumante por litro de jugo clarificado y mejora con el uso de floculante (se disminuye la turbidez en 55%). La solidificación y la dureza mejoran con el coadyuvante, pero este incrementa 48% el color y 24% la turbidez.

The implementation of multi-effect evaporators on panela (unrefined whole cane sugar) production process requires, besides the technological adjustment, to maintain product characteristics; this condition revealed the lack of knowledge of the effect of evaporation pressure on the quality of panela. In order to fill part of this gap, this study sought to determine the effect of both the concentration of antifoam and the use of a flocculant (Heliocarpus popayanensis Kunth) and an adjuvant (lime) on the quality of sugar honey and panela, when evaporation is performed at different atmospheric pressures. In order to achieve this, the present study worked on two completely randomized experimental designs with four replications, a density of evaporation heat flow of 27.78 kW/m² and juice from the CC85-46 variety. In the first design, two variables were studied: evaporation pressure and use of flocculant and adjuvant with a 4x2x2 factorial arrangement without antifoam. In the second design, variables evaporation pressure and quantity of antifoam with a 4x3 factorial arrangement without flocculant nor adjuvant were studied. The results show that the quality of the product deteriorates in pressurized systems (glucoside coefficient increases up to 200%), is not affected by the use of 50 μL of antifoam per liter of clarified juice and improved by the use of flocculant (turbidity is reduced by 55%). Solidification and hardness improve with the addition of the adjuvant, but this increased 48% color and 24% turbidity.

Corpoica H5: primer híbrido de maíz amarillo de alta calidad de proteína (QPM) para la altillanura plana colombiana

Colombia tiene un déficit anual de maíz para satisfacer la industria de alimentos balanceados; en el 2012, produjo solo 20,2% del maíz requerido por la industria, y 1,0% de esta producción se obtiene en la altillanura plana (20.000 hectáreas); no obstante, esta región tiene una extensión de 500 mil hectáreas aptas para el cultivo del maíz. Para satisfacer la demanda nacional, el gobierno implementó el Plan País Maíz, una estrategia de fomento e investigación para la evaluación e identificación de híbridos con atributos de rendimiento y calidad que permitan la competitividad de este cultivo. En ese contexto se realizó la presente investigación, que permitió identificar el híbrido de maíz H5 con las siguientes características: alta calidad proteínica; rendimiento de grano de 5,05 t/ha, estadísticamente igual al obtenido con los testigos comerciales; floración masculina y femenina de 56 y 57 días; período de siembra a cosecha de 112 días; altura de planta y de mazorca de 185 y 94 cm, respectivamente; y resistencia al volcamiento de tallo y raíz y a Cercospora sp. y Phaeosphaeria sp. El híbrido H5 presentó por cada 100 g de proteína 4,10 g de lisina y 0,87 g de triptófano; valores superiores en 1,7 y 2,0 veces al obtenido por el maíz convencional (P30K73) que presenta 2,32 g de lisina y 0,43 g de triptófano. Estas características de textura de grano cristalino y alta calidad proteínica le confieren recomendación comercial, por ser apropiado para la industria de alimentos balanceados.

Colombia has an annual deficit of maize to meet the feed industry. In 2012, the country produced only 20.2% of the corn required by the industry; 1.0% of this production is obtained on the Colombian high plains (20,000 hectares); however, this region has an area of 500,000 hectares suitable for growing corn. To meet domestic demand, the government implemented the National Maize Plan (Plan País Maíz): a promoting and research strateg y to assess and identify hybrids with yield and quality attributes that allow the competitiveness of this crop. In this context the present research was conducted, which identified the maize hybrid H5, with the following characteristics: high quality protein; grain yield of 5.05 t/ha, statistically similar to that obtained with commercial controls; male and female flowering of 56 and 57 days; period from planting to harvest of 112 days; plant height and cob of 185 and 94 cm, respectively; resistance to stem and root tumble, and to Cercospora sp. and Phaeosphaeria sp. Hybrid H5 showed per 100 g of protein, 4.10 g of lysine and 0.87 g of tryptophan; these values were higher by 1.7 and 2.0 times than those obtained by conventional maize (P30K73) having 2.32 g of lysine and 0.43 g of tryptophan. These characteristics of crystalline grain texture and high quality protein confer it commercial recommendation, because it is appropriate for the feed industry

Comportamiento agroindustrial de diez variedades de caña de azúcar para producción de panela en Santander, Colombia

El cultivo de caña de azúcar en la zona geográfica denominada Hoya del Río Suárez, en los departamentos de Boyacá y Santander, en Colombia, abarca aproximadamente 45.000 hectáreas; la variedad RD 75-11 se encuentra establecida en 70% del área cultivada y su período vegetativo promedio es 17 meses. Lo anterior representa un alto riesgo fitosanitario y desventajas frente a regiones productoras con ciclo vegetativo inferior. Las variedades de caña de azúcar obtenidas por Cenicaña representan alternativas de competitividad y productividad para el sector panelero de Colombia. Entre 2007 y 2012, Corpoica y Cenicaña evaluaron agroindustrialmente 78 materiales en el sur de Santander, e identificaron diez variedades promisorias por su potencial agroindustrial en toneladas de caña por hectárea y toneladas de panela por hectárea. La presente investigación evaluó agronómicamente diez variedades en condiciones de piedemonte en una localidad de Güepsa, Santander, y en prueba comercial de molienda en trapiche tipo Cimpa. Las variedades CC 91-1555, CC 92-2198, CC 93-7510 y CC 93-7711 superaron en 40,3, 24,2, 20,2 y 18 toneladas de caña por hectárea y 3,2, 4,2, 2,2 y 2,5 toneladas de panela por hectárea, respectivamente, los rendimientos alcanzados por la variedad RD 75-11 empleada como testigo regional en la misma unidad de tiempo, que fueron de 126,2 toneladas de caña por hectárea y 12,1 toneladas de panela por hectárea. Las cuatro variedades mencionadas presentaron óptimas características fisicoquímicas de pH, concentración de sólidos solubles, sacarosa y azúcares reductores en producto final, según normatividad existente.

The sugarcane crop in the geographical area called Hoya del Rio Suarez, in the departments of Boyacá and Santander (Colombia), covers about 45,000 hectares; the variety 75-11 RD is established in 70% of the cultivated area and its average growing period is 17 months. This represents a high phytosanitary risk and disadvantages versus other sugarcane producing regions with lower growth cycles. Varieties of sugarcane obtained by Cenicaña represent alternatives for the competitiveness and productivity for the Colombian sugarcane industry. Between 2007 and 2012, Corpoica and Cenicaña conducted an agro-industrial research to evaluate 78 materials in southern Santander, identifying ten promising varieties by its agro-industrial potential in tons of cane per hectare and tons of panela (unrefined whole cane sugar) per hectare. This study evaluated the agronomical characteristics of ten varieties of sugarcane under the conditions of the foothills in an area in Güepsa, Santander, and also with a commercial grinding test with a Cimpa type mill. The varieties CC 91-1555, CC 92-2198, CC 93-7510 and CC 93-7711 exceeded in 40.3, 24.2, 20.2 and 18 tons of cane per hectare and 3.2, 4.2, 2.2 and 2.5 tons of "panela" per hectare respectively, yields achieved by the variety RD 75-11 employed as a regional control in the same unit of time, which were 126.2 tons of cane per hectare and 12.1 tons of panela per hectare. The final product of the four varieties above mentioned showed optimal physicochemical characteristics of pH, soluble solids concentration, saccharose and reducing sugars, according to existing normativity.

**Preferencia de mosca blanca (Paraleyrodes sp.) por cultivares de aguacate (Persea americana Mill.) en Fresno, Tolima**

La mosca blanca es una importante plaga que afecta el aguacate, y en Colombia no se posee suficiente información sobre este insecto. En este estudio se evaluó la incidencia de mosca blanca Paraleyrodes sp. pos. bondari en cuatro cultivares de aguacate (Choquette, Hass, Lorena, Santana). Se caracterizó el manejo del cultivo realizado por los agricultores y se analizó su efecto sobre la presencia del insecto en tres cultivares (Choquette, Hass, Lorena). Se encontraron algunos metabolitos secundarios en hojas de los cultivares Hass y Lorena y se evaluó el efecto del extracto de sus hojas sobre la mortalidad y el índice de repelencia de adultos de mosca blanca. Se presentó interacción entre el manejo del cultivo y los cultivares para la presencia del insecto; el manejo moderadamente químico tuvo la menor infestación en todos los cultivares. El incremento de fertilización edáfica y de insecticidas químicos incrementó la población del insecto, y la remoción de una hemiparásita la disminuyó. El cultivar Lorena presentó la mayor preferencia de mosca, aumento de población del insecto cuando hubo interacción entre cultivar y hojas maduras, índice de repelencia neutral, y mayor porcentaje de carbohidratos totales y no reductores. El cultivar Hass presentó mayor cantidad de cumarinas, terpenos y esteroides, y alto índice de repelencia. La atracción de Lorena por el insecto se debe a la presencia de carbohidratos, y la repelencia de Hass, a la de terpenos y/o esteroides. Se debe dirigir el trabajo de investigación sobre mosca blanca en aguacate hacia el cultivar Lorena.

The whitefly is a major pest that affects avocado and there is not enough information about the biolog y and management of this insect in Colombia. In this paper the incidence of the whitefly Paraleyrodes sp. pos. bondari on four avocado cultivars was studied (Choquette, Hass, Lorena, Santana). The crop management carried out by farmers was characterized and its effect on the white fly presence on three cultivars was evaluated (Choquette, Hass, Lorena). Presence of secondary metabolites on leaves from Hass and Lorena was measured and the effect of their leaf extracts on the mortality and repellency index of whitefly adults was established. There were interactions between crop management and cultivar for the presence of the insect; moderately chemical management had the lowest infestation in all cultivars. The increase in soil fertilization and chemical insecticides increased insect population, and removal of the hemiparasite decreased it. Lorena cultivar had the highest fly preference, insect population increase when there was interaction between cultivar and mature leaves, neutral repellency index, and high percentage of total and non-reducing carbohydrates. The Hass cultivar showed higher amount of coumarins, terpenes and steroids, and high rate of repellency. Lorena attracting the insect is due to the presence of carbohydrates; and Hass repellency is due to the terpene and / or steroids. Research works should be done on whitefly in avocado crops toward cultivars Lorena.

Detección del virus de la leprosis de los cítricos tipo 2 citoplasmático (CiLV-C2) en los departamentos de Meta y Casanare

Este estudio trata del diagnóstico y detección del nuevo virus de la leprosis de los cítricos tipo 2 citoplasmático (CiLV-C2) en muestras colectadas en los departamentos del Meta y Casanare, mediante técnicas moleculares RT-PCR realizadas sobre tejido vegetal y ácaros vectores Brevipalpus phoenicis (Geijskes). Para las pruebas de detección RT-PCR se utilizaron los iniciadores específicos MP y CPG. Con los iniciadores CPG, se logró la detección del CiLV-C2, en muestras de tejido vegetal con síntomas de leprosis en frutos y hojas de naranja valencia (Citrus sinensis L.) y hojas de Swinglea gluinosa Merr., lo cual confirma la presencia de este virus en Colombia. Los iniciadores MP no detectaron el virus CiLV-C2 en ninguna de las pruebas realizadas. La técnica RT-PCR permitió detectar el virus CiLV-C2 en muestras de ácaros vectores B. phoenicis, cuando se utilizaron los iniciadores específicos CPG. La detección molecular del CiLV-C2, mediante la técnica RT-PCR, se constituye en un instrumento fundamental para el diagnóstico del virus en Colombia y debe ser usada en los programas de detección y prevención de la leprosis de los cítricos en el país.

This study discusses the diagnosis and detection of the new citrus leprosis virus cytoplasmic type 2 (CiLV-C2) in samples collected in Meta and Casanare States, using molecular techniques performed RT-PCR on plant tissue and mite vectors Brevipalpus phoenicis (Geijskes). RT-PCR tests were carry out using specific primers MP and CPG. The use of CPG primers allows the detection of CiLV-C2, in tissue plant samples with leprosis symptoms on fruits and leaves of Valencia orange (Citrus sinensis L.) and Swinglea gluinosa Merr. leaves, which confirms the presence of this virus in Colombia. The MP primers did not detect the CiLV-C2 in any of performed tests. The RT-PCR technique allows detection of CiLV-C2 in samples of B. phoenicismite vectors, with the specific CPG primers. Molecular detection of CiLV-C2 by RT-PCR technique is a fundamental tool for the virus diagnosis in Colombia, and should be used in diagnosis and prevention programs of citrus leprosis in the country.

**Nucleopoliedrovirus de Spodoptera frugiperdaSf NPV003: compatibilidad con agroquímicos y estabilidad en condiciones de almacenamiento**

Con un aislamiento colombiano del nucleopoliedrovirus de Spodptera frugiperdaSf NPV003 se desarrolló una formulación en polvo mediante un proceso de micro-encapsulación con un polímero del ácido metacrílico, el cual aumentó la fotoestabilidad del virus. Con el fin de generar las recomendaciones para el uso de este bioplaguicida, el objetivo de la presente investigación fue establecer la compatibilidad in vitro con los productos químicos (insecticidas y fungicidas) que se utilizan con mayor frecuencia en el cultivo de maíz y determinar la estabilidad del producto durante 15 meses de almacenamiento a 8, 18 y 28 °C. El virus fue compatible con ocho agroquímicos evaluados y presentó una actividad insecticida superior a 80%. Cuando el bioplaguicida fue almacenado a 8, 18 y 28 °C, la actividad insecticida y el contenido de contaminantes se mantuvieron dentro de los límites de aceptación establecidos para estos parámetros. Con base en los resultados obtenidos se recomendó el almacenamiento del bioplaguicida a base del Sf NPV003 en temperaturas inferiores a 28 °C, lo que garantiza la calidad del producto durante mínimo 17 meses, tiempo adecuado para su distribución y uso.

A Colombian isolate of Spodoptera frugiperda nucleopolyhedrovirus Sf NPV003 was formulated as a powder by microencapsulating it with a methacrylic acid polymer, which increased the photostability of the virus. In order to generate recommendations for the use of this biopesticide, the objective of this study was to establish in vitro compatibility with chemicals (insecticides and fungicides) and to determine the product stability during 15 months at 8 °C, 18 °C and 28 °C. The virus was compatible with eight chemicals tested, with an insecticidal activity greater than 80%. When the biopesticide was stored at 8 °C, 18 °C and 28 °C, the insecticidal activity and the content of contaminants were within acceptance limits established for each property. Results indicated that microencapsulated Sf MNPV can be stored at temperatures below 28 °C, thus ensuring product quality for at least 17 months, enough time for its distribution and use.

Evaluación de especies vegetales para el manejo de la acidez en suelos sulfatados ácidos de Paipa, Boyacá

Los suelos sulfatados ácidos se caracterizan por contener altas cantidades de hierro y azufre, que en presencia de aire se oxidan y forman horizontes sulfúricos extremadamente ácidos, los cuales generan alteraciones ambientales que van desde la contaminación hídrica hasta problemas asociados con su fertilidad y producción de cultivos, entre otros. Esta investigación se realizó con el fin de identificar especies vegetales adecuadas para el manejo de la acidez de estos suelos en el municipio de Paipa, Boyacá, Colombia. Se implementó bajo cubierta un diseño experimental completamente al azar con 6 tratamientos y 3 repeticiones, donde se evaluó la respuesta de Beta vulgaris L. (remolacha forrajera), Brassica rapa L. (nabo forrajero) y Raphanus sativus L. (rábano forrajero) sobre la acidez de un suelo sulfatado ácido, contrastado con uno no sulfatado, previa corrección con enmienda calcárea. Para estimar sus efectos, se midió pH y acidez intercambiable (H+ + Al+3 cmol /kg ) en los dos tipos de suelo, antes y después de la siembra; al finalizar el periodo vegetativo (120 días después de la siembra) se determinó la respuesta agronómica de las plantas en cada tratamiento. En el suelo sulfatado ácido, las especies B. rapa, R. sativus y B. vulgarisjunto con el uso complementario de enmiendas calcáreas como correctivo indujeron una reducción en la acidez intercambiable; B. rapa y R. sativus presentaron mejor potencial de crecimiento y tolerancia, mientras que B. vulgarisse vio afectada en altura y diámetro de raíz.

Acid sulfated soils are characterized by high amounts of iron and sulfur, which in presence of air are oxidized and form sulfuric horizons extremely acidic, generating environmental changes ranging from water pollution to problems associated with fertility and crop production, among others. This research was conducted in order to identify suitable plant species to control the acidity of these soils in the town of Paipa, Boyacá, Colombia. A completely randomized experimental design with 6 treatments and 3 replications was implemented in potting shed; there, the response of Beta vulgaris L. (forage beet), Brassica rapa L. (forage turnip) and Raphanus sativus L. (forage radish) on the acidity of sulfated acid soil, contrasted with a non-sulfated soil, was evaluated, after correction with liming. To assess the effects, pH and exchangeable acidity (H+ + Al+3 cmol /kg ) were measured in the two types of soil before and after seeding ; the agronomic response of plants in each treatment was determined at the end of the growing season (120 days after seeding ). On acid sulfated soils, species B. rapa, R. sativus and B. vulgaris along with the complementary use of liming as corrective induced a reduction in exchangeable acidity; B. rapa and R. sativus showed better growth potential and resistance, while B. vulgaris was affected in height and root diameter.

Evaluación de cepas de Trichoderma spp. para el manejo del amarillamiento de arveja causado por Fusarium oxysporum

El amarillamiento de arveja (Pisum sativum L.), causado por Fusarium oxysporumf. sp. pisi), es la enfermedad más limitante de este cultivo. Este estudio se desarrolló en el laboratorio de fitopatología, invernadero y granja experimental Botana de la Universidad de Nariño; su objetivo fue evaluar la capacidad antagónica del hongo Trichoderma sobre F. oxysporum. El aislamiento de F. oxysporum se realizó a partir de tejido enfermo; las cepas de Trichoderma se obtuvieron de la rizósfera de plantas sanas (colectadas en los municipios de Potosí, Córdoba, Gualmatán, Ipiales y Puerres, Nariño, Colombia) y de una cepa comercial del laboratorio Perkins Ltda. En laboratorio, se utilizó un diseño irrestrictamente al azar con 21 tratamientos (cepas). Se evaluó el crecimiento micelial y halo de inhibición en siembras duales, que sirvieron como criterio de selección para pruebas en invernadero, donde se evaluaron la altura de planta, longitud de raíces, materia seca de raíces y porcentaje de incidencia. En campo se usó un diseño de bloques al azar, para evaluar componentes de rendimiento, altura de la planta y longitud de raíz con las mejores cepas. En laboratorio, se seleccionaron C2 (Córdoba 2), C7 (Gualmatán 3), C14 (Puerres 2), C20 (Potosí 4) y C21 (Lab. Perkins) por presentar mejor actividad antagonística; en invernadero, C7, C14 y C21 fueron las cepas más antagonísticas; en campo, se obtuvieron diferencias significativas entre C14 y C21, respecto a C7 y el testigo. Las cepas C14 y C21 tienen capacidad antagónica consistente y pueden usarse en el manejo del hongo F. oxysporumen arveja.

The yellowing of pea caused by the fungus Fusarium oxysporum f. sp. pisi is considered the most damaging disease of this crop. This study took place at the plant health laboratory and greenhouse of the Universidad de Nariño, and the experimental stage was conducted at the Granja experimental Botana. Its purpose was to evaluate the antagonistic ability of the fungi Trichoderma spp. to F. oxysporum. Isolation of F. oxysporumwas made from diseased tissue; Trichoderma strains were obtained from the rhizosphere of healthy plants (collected in the towns of Potosi, Córdoba, Gualmatán, Ipiales and Puerres in the state of Nariño, Colombia), and a commercial strain from laboratory Perkins Ltda. In laboratory, unrestrictedly randomized design with 21 treatments (strains) was used. Mycelial growth and inhibition zone were evaluated in dual plantings, which served as selection criteria for greenhouse test where plant height, root length, root dry matter and percentage of incidence were evaluated. In the field, a randomized block design was used to evaluate yield components, plant height and root length with the best strains. In the laboratory, C2 (Córdoba 2), C7 (Gualmatán 3), C14 (Puerres 2), C20 (Potosi 4) and C21 (Perkins Lab.) showed antagonistic activity in the greenhouse, C7, C14 and C21 were the best; in field, significant differences between C14 and C21, compared to C7 and the control, were obtained. Strains C14 and C21 have consistent antagonistic capacity and can be used to control F. oxysporumin pea.