Revista de Ciencias Agrícolas

Water quality index using fuzzy logic Utcubamba River, Peru

ABSTRACT Water is a fundamental nutrient in the life of any living being. Therefore, it is necessary to estimate its quality, because it is an issue of increasing concern countries around the world for reasons such as the health of the population, regional, national and international economic development, and the environmental quality of the ecosystems. One tool that has been used to know the state of the water is the water quality indexes (WQI). The objective of this research was to develop a WQI based on fuzzy logic, which allows for the estimation of water quality in the Utcubamba River. The methodology used was proposed by Icaga in 2007. To evaluate the proposed WQI called "Diffuse Water Quality Index" (DWQI), sixteen points from the sampling conducted by the Research Institute for Sustainable Development during October 2014 on the Utcubamba River and its tributaries were used. To validate the index, it was necessary to estimate the correlation coefficient R2 between the results obtained and those of the NSF WQI wáter quality index reported by the Water Research Center. This new index presented results and reasonable correlation, R2 = 0.81. It is concluded that DWQI can be used as a tool for decision making in the water management of the Utcubamba River.

RESUMEN El agua es un nutriente fundamental en la vida de cualquier ser vivo. Por ello, es necesario estimar su calidad, debido a que es un tema que preocupa cada vez más a los países de todo el mundo por motivos como la salud de la población, el desarrollo económico regional, nacional e internacional y la calidad ambiental de los ecosistemas. Una herramienta que se viene utilizando para conocer el estado del agua son los índices de calidad de agua (ICA). El objetivo de la presente investigación fue desarrollar un ICA basado en lógica difusa, que permita estimar la calidad del agua del río Utcubamba. La metodología que se ha empleado fue planteada por Icaga el 2007. Para evaluar el ICA propuesto denominado “Índice de Calidad de Agua Difuso” (ICAD) se emplearon dieciséis puntos del muestreo realizado por el Instituto de Investigación para el Desarrollo Sustentable durante octubre del 2014 en el río Utcubamba y sus afluentes. Para validar el índice fue necesario estimar el coeficiente de correlación R2 entre los resultados obtenidos con los del índice de Calidad de Agua NSF WQI reportados por el Centro de Investigación del Agua. Este nuevo índice presentó resultados y correlación razonable, R2 = 0.81. Se concluye que ICAD puede ser utilizado como herramienta para la toma de decisiones en la gestión hídrica del río Utcubamba.

Agronomic performance of Raphanus sativus L. cultivars grown under different spacings

Abstract An ideal spacing between plants should be established for the optimization of radish (Raphanus sativus L.) crops since the plant spatial distribution of plants affects the crop yield. This study was conducted aiming to evaluate the agronomic performance of radish cultivars grown under different spacings. The experiment was conducted at the Experimental Field of the Federal Institute of Education, Science, and Technology of Maranhão, in Codó, MA, Brazil, from June to July 2017. The experiment was conducted in a randomized block design with five replications, using a 2×2 factorial arrangement. The factors consisted of 2 cultivars (Sparkler Ponta Branca and Saxa) and 2 spacings between plants (5 and 8cm), totaling 20 experimental plots. Data were collected in 6 plants from each experimental plot. The agronomic parameters: total fresh weight (TFW), root fresh weight (RFW), root mean diameter (RMD), root means length (RML), and root yield (RY) of the radish plants were evaluated. The factors (cultivars and spacing between plants) had no significant effect on TFW, RFW, RML, and RMD. The spacing between plants has a significant effect on the yield of radish crops of the cultivar Saxa, and higher yields are found when using the spacing of 5cm.

RESUMEN Debe establecerse un espacio ideal entre las plantas para optimizar los cultivos de rábano (Raphanus sativus L.), ya que la distribución espacial de las plantas afecta al rendimiento de los cultivos. Este estudio se realizó con el objetivo de evaluar el rendimiento agronómico de los cultivos de rábano cultivados con diferentes espaciamientos. El experimento se llevó a cabo en el Campo Experimental del Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de Maranhão, en Codó, MA (Brasil), de junio a julio de 2017. El experimento se llevó a cabo en un diseño de bloques aleatorios con cinco réplicas, utilizando un arreglo factorial de 2×2. Los factores consistían en 2 cultivares (Sparkler Ponta Branca y Saxa) y 2 espaciamientos entre plantas (5 y 8cm), totalizando 20 parcelas experimentales. Se recogieron datos en 6 plantas de cada parcela experimental. Se evaluaron los parámetros agronómicos: peso fresco total (PFT), peso fresco de las raíces (PFR), diámetro medio de las raíces (DMR), longitud media de las raíces (LMR) y rendimiento de las raíces (RR) de las plantas de rábano. Los factores (cultivares y espaciamiento entre plantas) no tuvieron un efecto significativo en el PFR, PFR, LMR y DMR. El espaciamiento entre plantas tiene un efecto significativo en el rendimiento de los cultivos de rábano del cultivar Saxa, y se encuentran rendimientos más altos cuando se utiliza el espaciamiento de 5cm.

Phosphated fertilization with organic and inorganic amendments in corn crops (Zea mays L.)

ABSTRACT The limited availability of phosphorus in most soils in the eastern region of Paraguay restricts the productivity of the chipa corn, where fertilization with phosphates soluble could be one of the alternatives to make up the shortfall nutritional of cultivation. In addition, the combination with amendments makes the use of inorganic fertilizers more efficient in this production system. The work was carried out in the town of Ybyrarobana, Canindeyú, with the aim of to evaluate the effects of phosphorus doses, in combination with organic and inorganic amendments, on corn production. The treatments were distributed in split-plots under a randomized complete block design with 4 blocks. The amendments (bovine manure and ash) and the control occupied the main plots and the doses of P2 O5 (0, 40, 80, 120 and 160kg ha-1) the subplots. Variables such as post-harvest soil fertility, crop growth and yield were determined. The data were subjected to ANOVA and pair-wise comparisons by the Tukey´s test with 5% of probability. Except for the spike length, the evaluated variables showed significant differences between the amendments used. However, there were no statistical differences among doses of P2O5. The application of bovine manure and soybean expeller ash increased the pH and exchangeable potassium, and decreased exchangeable aluminum, while the levels of calcium, magnesium and phosphorus were not influenced.

RESUMEN La limitada disponibilidad de fósforo en la mayoría de los suelos de la Región Oriental del Paraguay restringe la productividad del maíz chipa, en donde la fertilización con fosfatos solubles podría ser una de las alternativas para compensar ese déficit nutricional del cultivo, además de la combinación con enmiendas hace más eficiente el uso de fertilizantes inorgánicos en este sistema de producción. El trabajo se realizó en la localidad de Ybyrarobana, Canindeyú, con el objetivo de evaluar los efectos de dosis de fósforo, en combinación con enmiendas orgánica e inorgánica sobre la producción del maíz. Los tratamientos se distribuyeron en un diseño de bloques completos al azar en parcelas divididas, en 4 bloques. Las enmiendas (estiércol bovino y ceniza) y el testigo ocuparon las parcelas principales y las dosis de P2O5 (0, 40, 80, 120 y 160kg ha-1) las subparcelas. Se determinaron parámetros químicos del suelo posterior a la cosecha, parámetros de crecimiento y caracteres de rendimiento del cultivo. Los datos fueron sometidos a ANDEVA y comparación de medias mediante el test de Tukey al 5% de probabilidad. A excepción de la longitud de espiga, las variables evaluadas mostraron diferencias significativas entre las enmiendas utilizadas, sin embargo, no se encontró significancia estadística entre dosis de P2O5. La aplicación de estiércol bovino y ceniza de expeller de soja aumentaron los valores de pH del suelo y potasio intercambiable y disminuyeron el aluminio intercambiable, en tanto los tenores de calcio, magnesio y fósforo no fueron influenciados.

Biochemical quality of cowpea beans grown under water-deficit maintained with hydrogel

ABSTRACT Investigations related to the effects of the hydrogel use in a water-deficit conditions on the biochemical composition of the harvested products are scarce. The aim of this study was to verify the influence of hydrogel on the biochemical response of cowpea beans produced under water-deficit in southern Tocantins. The experiment was a randomized complete block design with four replications. The treatments were obtained in a 2x5 factorial scheme, being: two sources of hydrogel (Hydroplan-EB HyC and Polim-Agri PP) and five concentrations (0, 5, 10, 15, and 20kg ha-1). After harvesting, the grains of cowpea, BRS Vinagre cultivar, were ground and chemically analyzed. The oil content of the seeds agreed with the reference values. The use of Polim-Agri PP promoted the best levels of amino acids (0.38mg g-1) and proteins (243.22mg g-1) of the grains. The carbohydrate content of them (Ȳ= 81.44mg g-1) was better using Hydroplan-EB HyC, regardless of the concentration applied. The application of 6.28kg ha-1 of Polim-Agri PP provided the highest starch content (842g mg-1). The use of hydrogel improves the biochemical quality of cowpea beans produced under water deficit in southern Tocantins.

RESUMEN Son pocas las investigaciones relacionadas con los efectos del uso del hidrogel en condiciones de déficit hídrico en la composición bioquímica de los productos cosechados. El objetivo de este estudio fue verificar la influencia del hidrogel en la calidad bioquímica del frijol caupi producidos bajo el déficit hídrico en el sur de Tocantins. El experimento se realizó en bloques aleatorios con cuatro repeticiones. Los tratamientos se obtuvieron en un esquema factorial 2x5, siendo: dos fuentes de hidrogel (Hydroplan-EB HyC y Polim-Agri PP) y cinco concentraciones (0, 5, 10, 15 y 20 kg ha-1). Después de la cosecha, los granos del frijol caupi, cultivados con vinagre BRS, fueron molidos y analizados químicamente. El contenido de aceite de las semillas está de acuerdo con los valores de referencia. El uso del Polim-Agri PP promovió los mejores niveles de aminoácidos (0,38mg g-1) y proteínas (243,22mg g-1) de los granos. El contenido de carbohidratos (Ȳ = 81,44mg g-1) fue mejor con Hydroplan-EB HyC, independientemente de la concentración aplicada. La aplicación de 6,28 kg ha-1 de Polim-Agri PP proporcionó el mayor contenido de almidón (842 g mg-1). El uso de hidrogel mejora la calidad bioquímica del frijol caupi producida bajo déficit hídrico en el sur de Tocantins.

Quantification of carbon capture in different soil uses

ABSTRACT Carbon sequestration by soils in different production systems contributes greatly to the reduction of greenhouse gases. The objective of this study was to quantify the carbon stored in four land uses at different soil depths. To this end, a 22 factorial experiment in complete randomized block design (CRBD) was carried out. The factor A: land uses (natural pastures, shelterbelts, fodder banks, and potato crop) and the factor B: two soil depths (30 and 60cm), with three replications. . As a result, statistical differences were found among soil uses (p>0.0573) and between depths of 30 and 60cm (p<0.0061). However, no statistically significant differences were found in the interaction land-use and depth (P > 0.0659). The fodder bank presented a higher organic carbon content (139.85tC.ha-1) at 60cm depth and the potato monoculture (63.32tC.ha-1) at 30cm depth while, at both depths, natural pasture reported lower values (54.45 and 60.02tC.ha-1). Hence, the importance of productive systems to accumulate more carbon at greater depths of soil (60cm) compared to lower depths (30cm), which may be linked to agricultural opperations made on the soi surface, generating carbon leakage.

RESUMEN La captura de carbono por parte de los suelos en los diferentes sistemas de producción contribuye en gran parte a la disminución de los gases de efecto invernadero. El objetivo de este estudio fue cuantificar el carbono almacenado en cuatro usos del suelo a diferentes profundidades. Para ello, se realizó un diseño de Bloques Completos al Azar (BCA) con arreglo bifactorial, Factor A: usos del suelo (pasturas naturales, cercas vivas, bancos forrajeros y cultivo de papa) y Factor B: dos profundidades (30 y 60cm), con tres replicaciones. Para determinar el porcentaje carbono en el suelo se tomaron muestras completas de suelo a las diferentes profundidades, las cuales fueron llevada a laboratorio para su análisis. Como resultados, se encontraron diferencias significativas marginales en los usos del suelo (p>0,0573); entre las profundidades de 30 y 60cm se encontraron diferencias significativas (p< 0,0061). Sin embargo, no se encontraron diferencias estadísticas significativas en la interacción uso del suelo por profundidad (p>0,0659). El banco forrajero presentó un mayor contenido de carbono orgánico (139,85tC.ha-1) a 60cm de profundidad y el monocultivo de papa (63,32tC.ha-1) a profundidad de 30cm mientras que, en ambas profundidades la pastura natural reportó menores valores (54,45 y 60,02tC.ha-1). De ahí, la importancia de los sistemas productivos para acumular mayor carbono a mayores profundidades del suelo (60cm) a comparación de menores profundidades (30cm), lo cual puede estar ligado a las prácticas de manejo que se realizan sobre las capas superficiales del suelo, generando fugas de carbono.

Physical properties of soil in the early stage of an agroforestry system in the High Andean zone

ABSTRACT In Nariño, Colombia, land use has generated some problems such as erosion, compaction, lack of fertility, among others, so it is necessary to search for alternatives to mitigate these impacts. The objective of this study was to evaluate some physical properties of the soil in an agroforest system with Morella pubescens (Humb. & Bonpl. ex Willd.) Wilbur with Smallanthus sonchifolius (Poepp.) H.Rob, in the experimental farm of Botana, in the city of Pasto, Nariño, where the bulk density, real density, total porosity, structural stability properties and distribution of aggregates were analyzed. The datas were obtained in two phases: f1 and f2 before and after agroforestry system implementation, respectively. A randomized complete block design with three treatments and three replications were used. The treatments corresponded to plant densities, T1: S sonchifoliuos, sowed to 1x1m, T2:0.8x0.8m y T3:0.5x0.5m, with three replications. M pusescens was stablished to 4x4m between plants and 9 m between rows and the control (f1). The statistics have differences between f1 (control) and f2 (treatments), to the structural stability properties and distribution of aggregates. The ground suffered a structural stability change to stable lightly (0.97 D.P.M) in f1 to a stable moderate (2.53 D.P.M), in f2. The distribution of aggregates passed to 60% in f1 to 70.3% in f2, with a media aggregation status. The different agroforest systems management could help, in the long term, by improving the structure of the ground through the vegetal material of arboreal component, the application of a minimum farming and the addition of organic matter.

RESUMEN En Nariño, Colombia, el cambio de uso del suelo ha generado problemas de erosión, compactación, pérdida de la capa fértil del suelo, entre otros, siendo necesario buscar alternativas que minimicen estos impactos. El estudio se realizó con el objetivo de evaluar algunas de las propiedades físicas del suelo en un sistema agroforestal con Morella pubescens (Humb. & Bonpl. ex Willd.) Wilbur, en asocio con Smallanthus sonchifolius Poepp.) H.Rob, en la Granja Experimental Botana, municipio de Pasto, donde se analizó la densidad aparente, densidad real, porosidad total, distribución de agregados y estabilidad estructural del suelo. Los datos se obtuvieron en dos fases; fase 1 (f1) y fase 2 (f2) antes y después de la implementación del sistema agroforestal, respectivamente. Se utilizó un diseño de bloques completos al azar con tres tratamientos y tres repeticiones. Los tratamientos correspondieron a densidades de siembra T1: S. sonchifolius sembrado a 1x1m, T2:0.8x0.8m y T3:0.5x0.5m. M. pubescens fue establecido a 4 x 4m entre plántulas y a 9m entre líneas de M. pubescens y el testigo. Se presentaron diferencias estadísticas significativas entre f1 (testigo) y f2 (tratamientos), para las propiedades estabilidad estructural y distribución de agregados. El suelo sufrió un cambio en la estabilidad estructural pasando de ligeramente estable (0.97 D.P.M) en f1 a moderadamente estable (2.53 D.P.M), en f2. La distribución de agregados pasó de un 60% en f1 a un 70.3% en la f2. El manejo de sistemas agroforestales puede contribuir a mediano y largo plazo en la mejora de la estructura del suelo mediante la incorporación del material vegetal del componente arbóreo, la aplicación de una labranza mínima y la adición de materia orgánica.

Evaluation of pre-germination treatments on four native species of the High Andean forest

ABSTRACT High Andean forests are strategic ecosystems with high diversity of native and endemic plants; however, these natural ecosystems are affected by agricultural expansion. Knowledge on the propagation of native plants is essential to restore these environments. This research aimed to evaluate germination in the following native species: Viburnum triphyllum Kunt. (Caprifoliaceae), Oreopanax floribundum Kunth, (Araliaceae), Weinmannia tomentosa L.f. (Cunoniaceae), and Tournefortia fuliginosa Benth. (Boraginaceae) in Botana experimental farm of Universidad de Nariño. This study was conducted between October (2016) and February (2017). For each species, an unrestricted randomized split-plot design was established. The main plot included the substrates (S) and the sub-plots included the different pre-germination treatments (PM) with three repetitions. The results showed statistically differences in germination percentage among pre-germination treatments for O. floribundum. The highest germination percentage (42%) for this species was achieved with seed imbibition for 48 hours at 22°C. Moreover, W. tomentosa showed statistical differences for S and PM, with a germination percentage of 74% with imbibition for 48 h at 22°C and sand substrate. T. fuliginosa did not show relevant differences; however, it had a germination percentage of 47%. V. triphyllum did not germinate; therefore, further evaluations of pre-germination treatments should be required.

RESUMEN Los bosques Alto Andinos son ecosistemas estratégicos que, albergan gran diversidad de plantas nativas y endémicas; sin embargo, la expansión agropecuaria ha afectado estos ecosistemas naturales. Conocer la propagación de plantas nativas para la restauración de estos ambientes es muy importante. Esta investigación tuvo como objetivo evaluar la germinación de las especies; Viburnum triphyllum Kunt. (Caprifoliaceae), Oreopanax floribundum Kunth, (Araliaceae), Weinmannia tomentosa L.f. (Cunoniaceae) y Tournefortia fuliginosa Benth. (Boraginaceae) en la Granja Experimental Botana, Universidad de Nariño. El estudio se realizó entre Octubre (2016) y febrero (2017). Para cada especie se estableció un diseño irrestrictamente al zar con distribución de tratamientos en parcelas divididas donde la parcela principal correspondió a los sustratos (S) y la subparcela a los diferentes manejos pre-germinativos (MP) de bloques completos al azar donde, el sustrato (S) fue el factor de bloqueo con cuatro manejos pre-germinativos a la semilla (MP) y los tratamientos resultaron de la combinación de S y MP con tres repeticiones, para evaluar porcentaje de germinación. Los resultados mostraron diferencias estadísticas en los manejos pre-germinativos para O. floribundum; con imbibición por 48h a una temperatura de 22°C obtiene mejores resultados alcanzando una germinación del 42%. W. tomentosa presentó diferencias significativas en S y tratamientos; con imbibición por 48h a una temperatura de 22°C con sustrato arena, alcanzó una germinación del 74%. T. fuliginosa no mostró diferencias significativas, sin embargo, alcanzó el 47% de germinación. V. triphyllum no presentó germinación, por tanto, se recomienda implementar nuevas evaluaciones de germinación.

Multiple mechanisms in which agricultural insects respond to environmental stressors: canalization, plasticity and evolution

ABSTRACT Insects are a paramount component of biodiversity in terms of taxonomic richness, ecological functions and ecosystem services. However, many human activities have negative consequences on such organisms, causing changes in their morphology, physiology, behaviour, and even causing mass deaths leading to the well-recognized insect decline phenomenon. Although the effects of some environmental stressors (e.g. global warming and pesticides) on insect biology are fairly well understood, there is a plethora of stressors that that have only recently been considered. Additionally, although the exposure to multiple stressors is a common scenario in natural conditions, our knowledge on insect responses in this regard is still incipient. Knowledge that is in much need to inform policy makers in the fight against global change. Here, a short review on prominent environmental stressors, and the known responses that insects may exhibit, which are summarized as canalization, plasticity and evolution is provided. Furthermore, an outlook and recommendation for future studies aiming to elucidate the effects of environmental stressors (both lone and mixed) on insect biology is given. This manuscript advocates for controlled (lab or semi-field) manipulative experiments that implement realistic environmental conditions and that ideally combine several stressors.

RESUMEN Los insectos son un componente primordial de la biodiversidad en términos de riqueza taxonómica, funciones ecológicas y servicios ecosistémicos. Sin embargo, muchas actividades humanas tienen consecuencias negativas en tales organismos, causando cambios en su morfología, fisiología, comportamiento e incluso causando muertes masivas que conducen al fenómeno bien conocido de disminución de insectos. Aunque los efectos de algunos estresores ambientales (ej. el calentamiento global y los pesticidas) sobre la biología de los insectos se conocen bastante bien, hay una gran cantidad de estresores que solo se han empezado a considerar recientemente. Además, aunque la exposición a múltiples estresores es un escenario común en condiciones naturales, nuestro conocimiento sobre las respuestas de los insectos a este fenómeno es aún incipiente. Conocimiento que es muy necesario para informar a los responsables de la toma de decisiones políticas en la lucha contra el cambio global. En este artículo, proporciono una breve revisión sobre estresores ambientales de gran importancia y las respuestas reconocidas que los insectos pueden presentar, que se resumen como canalización, plasticidad y evolución. Además, proporciono perspectivas y recomendaciones para futuros estudios con el objetivo de dilucidar los efectos de los estresores ambientales (tanto solos como en combinación) sobre la biología de los insectos. Propongo la realización de experimentos manipulados controlados (laboratorio o semi-campo) que implementen condiciones ambientales realistas y que combinen idealmente varios factores estresantes.