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   ISSN (Print) 1405-3195
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  • Estimation models for the reference evapotranspiration value in the
           northern banana zone of Antioquian Uraba (Colombia)

    • Abstract: El método estándar para la estimación de la evapotranspiración (ET) para calcular el requerimiento de agua de los cultivos es la función usada por FAO Penman - Monteith (PM), pero utiliza variables no disponibles en la zona de estudio. Por lo tanto, se requiere una metodología que permita calcular la evapotranspiración de referencia (Eto) en la zona Norte del eje bananero del Urabá Antioqueño, Colombia. El objetivo de este estudio fue evaluar la confiabilidad para calcular la Eto de los métodos: Hargreaves y radiación (Eto-PM-Samani), con respecto al método de PM. Para estimar la radiación solar se generaron los coeficientes de Angstrom-Prescott (coeficientes de las estaciones), además con los coeficientes a=0.25, b=0.50, a=0.2, b=0.52 y a=0.29, b=0.42, y con dos métodos. La estimación de la radiación solar con los coeficientes de las estaciones ap y bp presentó los valores de la raíz del error cuadrático medio (RSME) y el error relativo (RE) más bajos, seguido del método de Frere1978. La mejor estimación de la evapotranspiración se obtuvo con EtoHS1985, ya que presentó los valores más bajos de RSME y RE y los valores más altos de R², mientras los métodos EtoHargreaves y Eto-PM-Samani presentan RSME y RE similares y son mejores para el primero, y con el modelo lineal entre Eto PM y EtoHS1985 se redujo el error y tiene una R²>0.8.The standard method for estimating evapotranspiration (ET) to calculate the water requirement of crops is the function used by FAO Penman - Monteith (PM), but uses variables not available in the study area. Therefore, a methodology to calculate the reference evapotranspiration (Eto) in the northern banana-growing region of Antioquian Urabá, Colombia is required. The aim of this study was to evaluate the reliability of methods Hargreaves and radiation (Eto-PM-Samani) regarding the PM method to calculate Eto. To estimate the solar radiation we generated the Angstrom-Prescott coefficients (coefficients of stations), along with the coefficients a=0.25, b=0.50, a=0.2, b=0.52 and a=0.29, b=0.42, plus two methods. The estimation of solar radiation with the coefficients of the ap and bp stations presented the lowest values of the root square mean error (RSME) and the relative error (RE), followed by the Frere 1978 method. The best estimate of evapotranspiration was obtained with EtoHS1985 because it had the lowest values of RSME and RE and the highest values of R², whereas EtoHargreaves and Eto-PM-Samani methods showed similar RSME and RE and are better for the first; with the linear model between Eto PM and EtoHS1985 we reduced the error and had R²>0.8.
  • Season, fertilization, and yield of varieties of Pennisetum

    • Abstract: Pennisetum purpureum has an extended use as forage and further knowledge related to the seasonal influence and fertilization could improve its cultivation. The effects of dry and rainy season and application of fertilizers (200-60-00), on the yield of four varieties of P. purpureum (Taiwan, OM-22, Maralfalfa, CT-115), and a homogeneous mixture of them were evaluated. The study, with four replicates, was conducted at Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agrícolas y Pecuarias, Tizimín, México, and lasted 10 months. Dry matter (DM), crude protein, leaf/stem ratio, stalks per cluster, and plant height, were assessed. Mean values of DM of all treatments in rainy season were significantly different with respect of dry season (36 and 28 t ha-1). Dry matter in treatments with fertilizer was 35 t ha-21 % higher than control without fertilizer (~ 29 t ha-1). Assessment of interaction factors showed that the best mean value was for rainy season with fertilizer (~39 t DM ha-1) and in individual evaluation, Maralfalfa and OM-22, recorded the best yield (~44 t DM ha-1 fertilizers in rainy season). Dasometric measurements were inconstant for cultivars of the study. We suggest comparing these results with other indicators associated with rainfall and soil humidity for a better perspective of the cultivation of this species.Pennisetum purpureum tiene uso amplio como forraje y el conocimiento mayor relacionado con la influencia estacional y fertilización podría mejorar su cultivo. Los efectos de la temporada seca y lluviosa y la aplicación de fertilizantes (200-60-00) se evaluaron en el rendimiento de cuatro variedades de P. purpureum (Taiwán, OM-22, Maralfalfa, CT-115), y una mezcla homogénea de ellas. El estudio, con cuatro repeticiones, se realizó durante 10 meses en el Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias, Tizimín, México. La materia seca (MS), proteína cruda, relación hoja/tallo, los tallos por macollo, y la altura de la planta fueron evaluados. Los valores promedio de MS de todos los tratamientos en temporada de lluvias fueron significativamente diferentes a los de la temporada seca (36 y 28 t ha-1). La materia seca en los tratamientos con fertilizante fue de 35 t ha-1, 21 % mayor al testigo sin fertilizante (~ 29 t ha-1). La evaluación de la interacción de los factores mostró que el valor promedio mejor fue el de la temporada de lluvia y fertilización (~39 t MS ha-1) y en la evaluación individual Maralfalfa y OM-22 mostraron rendimiento mayor (~44 t MS ha- ¹ fertilizados en temporada de lluvias). Las mediciones dasométricas no fueron constantes para los cultivares del estudio. Sugerimos comparar estos resultados con otros indicadores asociados con la lluvia y la humedad del suelo para obtener una mejor perspectiva del cultivo de esta especie.
  • Drying kinetics of slices of nopal (Opuntia ficus indica) cladodes in a
           convective transversal flow dryer

    • Abstract: Opuntia ficus-indica, also known as nopal, is a cactus which grows on arid and semiarid lands of America. Dehydrated nopal is an alternative for food preservation, but drying times of cladodes are very long. The objective of this study was to evaluate dry kinetics of nopal thin slices, of 4 mm thick, 140 mm long and 17 mm wide. We conducted the drying process in a convective cross flow tray dryer at 35 °C, 45 °C and 60 °C and air velocities of 1 m s-1, 1.5 m s-1 and 2 m s-1, under laboratory conditions. Results indicated that the effect of air temperature on the drying time of nopal slices was higher than the air velocity (p≤0.05). The drying time for nopal in thin slices was remarkably lower (99 %) compared to that for whole cladode (p≤0.05 and 50 % lower for cylindrical 25 mm nopal pieces previously reported. Further, the experimental data of drying curve of nopal slices were fitted to different thin layer models and the Midilli model with empirical constants was the best describing the of nopal slices drying. ANOVA analysis indicated that all the tests were significant (p≤0.05) for all drying temperatures and velocities evaluated.Opuntia ficus-indica, también conocido como nopal, es un cactus que crece en zonas áridas y semiáridas de América. La deshidratación del nopal es una alternativa para su conservación como alimento pero el tiempo para secar los cladodios es muy largo. El objetivo de este estudio fue evaluar la cinética de secado de tiras delgadas, de 4 mm de grosor, 140 mm de longitud y 17 mm de anchura de nopal. El secado se realizó en un secador de charola con flujo convectivo cruzado a 35 °C, 45 °C y 60 °C y velocidades de aire de 1 m s-1, 1.5 m s- ¹ y 2 m s- ¹, en condiciones de laboratorio. Los resultados mostraron que el efecto de la temperatura del aire en el tiempo de secado de las tiras de nopal fue mayor que la velocidad del aire (p≤ 0.05). El tiempo de secado de las tiras delgadas fue notablemente menor (99 %) en comparación con el del cladodio entero (p≤ 0.05) y 50 % menor que para piezas cilíndricas de nopal de 25 mm reportado previamente. Además, los datos experimentales de la curva de secado de las tiras de nopal se ajustaron a diferentes modelos de capa fina, y el modelo Midilli con constantes empíricas describió mejor el secado de nopal en rebanadas. El análisis estadístico ANDEVA indicó que todas las pruebas fueron significativas (p≤ 0.05) para todas las temperaturas de secado y velocidades evaluadas.
  • Osmotic stress induced by polyethylene-glycol alters macronutrient
           concentrations in sugarcane (Saccharum spp.) plants in vitro

    • Abstract: The potential capacity of plant roots to absorb water and nutrients generally declines in osmotic-stressed plants, presumably because of a reduction in the nutrient element demand, and such decrease varies among plant genotypes. In order to investigate the effect of the osmotic stress caused by polyethylene-glycol 6000 (PEG) on the macronutrient concentration in sugarcane (Saccharum spp.) in vitro, we established a factorial experiment with a completely randomized distribution. Study factors were variety (Mex 69-290 and CP 72-2086) and PEG in the nutrient medium (0, 3, 6 and 9 %, to generate osmotic potential corresponding to -0.18, -0.45, -0.65 and -0.80 MPa, respectively), which resulted in eight treatments, with five replicates each. The experimental unit consisted of a 500 mL flask, with 50 mL liquid MS medium, and three sugarcane plantlets each. Results were analyzed using an analysis of variance and means were compared using the Tukey test (p≤0.05). Plants were harvested 20 and 30 d after treatment (dat). In both varieties at 20 dat no effect on K, Ca, Mg and S concentrations was observed; however, N was lower in CP plants and P diminished in Mex plants. A different response was observed 30 dat with N, K, Ca, Mg and S concentrations higher in Mex plants, whereas P showed no differences between varieties due to the osmotic stress imposed by PEG. As for the osmotic stress, since PEG concentrations decreased in the nutrient medium, N and Ca concentrations diminished 20 dat, whereas N and K concentrations were lower 30 dat. Interaction between variety and osmotic stress showed highly significant effects on most minerals, with N and Ca being the most affected. In general, Mex 69-290 plants showed higher nutrient concentrations than CP 72-2086 plants under our experimental conditions.La capacidad potencial de las raíces de las plantas para absorber agua y nutrimentos generalmente disminuye cuando éstas son sometidas a estrés osmótico, probablemente debido a un decremento en la demanda nutrimental, y tal disminución varía entre genotipos. A fin de investigar el efecto del estrés osmótico ocasionado por polietilenglicol (PEG) en la concentración de macronutrimentos en caña de azúcar (Saccharum spp.) in vitro, se estableció un experimento factorial con distribución completamente al azar. Los factores de estudio fueron variedad (Mex 69-290 y CP 72-2086) y PEG en el medio de cultivo (0, 3, 6 y 9 %, para generar potenciales osmóticos de - 0.18, - 0.45, - 0.65 y - 0.80 MPa, respectivamente), con lo que se obtuvieron ocho tratamientos, con cinco repeticiones cada uno. La unidad experimental consistió en un frasco de 500 mL de capacidad, con 50 mL de medio de cultivo MS líquido, y tres plántulas de caña de azúcar cada uno. Los resultados se analizaron con un análisis de varianza y prueba de comparación de medias por Tukey (p≤ 0.05). Las plantas se cosecharon 20 y 30 días después de aplicados los tratamientos (dat). En ambas variedades no se observaron efectos de los tratamientos en las concentraciones de K, Ca, Mg ni S; 20 dat pero la concentración de N fue menor en plantas CP, y la de P disminuyó en plantas Mex. Una respuesta diferente se observó 30 dat con concentraciones mayores de N, K, Ca, Mg y S en plantas Mex, en tanto que la concentración de P no mostró diferencias entre variedades debidas al estrés osmótico inducido por PEG. En cuanto al estrés osmótico, al disminuir las concentraciones de PEG en el cultivo, las concentraciones de N y Ca disminuyeron 20 dat, mientras que las de N y K se redujeron 30 dat. La interacción entre variedad y estrés osmótico mostró efectos altamente significativos para la mayoría de los nutrimentos, N y Ca fueron los más afectados. En general, las plantas de Mex 69-290 mostraron concentraciones mayores de nutrimentos que las de CP 72-2086, en las condiciones experimentales aquí probadas.
  • Biofertilization of a vineyard and its relationship to photosynthesis,
           yield and fruit quality

    • Abstract: La aplicación al suelo y follaje de extractos de algas marinas, como biofertilizantes al suelo y follaje aumenta el rendimiento y la calidad de la cosecha de diversos cultivos, lo cual está relacionado con un aumento en la tasa de fotosíntesis de las plantas. Por tanto, el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la aplicación de un biofertilizante a base de extractos de algas marinas al suelo y follaje de una plantación de vid (Vitis vinifera) cv. Shiraz, en la tasa de asimilación de bióxido de carbono (CO2), y su relación con el rendimiento y calidad de frutos. Para esto, se usaron dos plantaciones de vid cv. Shiraz de 5.2 ha, en la Vinícola San Lorenzo, Municipio de Parras, Coahuila, México. A una de estas, al inicio del ciclo de producción (15 de marzo del 2013), se aplicaron al suelo 2 L ha-1 del biofertilizante Algaenzims y el 3 de abril del 2013 se aplicaron vía foliar 0.5 L ha-1 del mismo producto. La tasa de asimilación de CO2 de cada plantación durante su ciclo productivo se evaluó instalando un sistema eddy con sus sensores correspondientes. Los tratamientos fueron con y sin aplicación del biofertilizante. La diferencia estática en la tasa de asimilación de CO2 entre tratamientos se evaluó con la prueba no paramétrica de Wilcoxon para poblaciones pareadas (p≤0.05), mientras que para las diferencias en rendimiento y calidad de frutos se usó un diseño completamente al azar y las medias se compararon con la prueba de Tukey (p≤ 0.05). Para evaluar el balance de energía en cada superficie, se midió la radiación neta, flujo de calor latente y sensible, y flujo de calor en el suelo. Con base en la prueba de Wilcoxon (p≤0.05), los resultados del estudio mostraron que la aplicación del biofertilizante aumentó en 7.72 % la tasa de asimilación de CO2, por lo cual el rendimiento de frutos fue 13.9 % mayor y el de grados Brix 3.04 % (Tukey, p≤ 0.05) en la plantación con el biofertilizante.Seaweeds extracts applied to soil and foliage as biofertilizers increase yield and quality of diverse crops. This is related to an increase in the rate of plant photosynthesis. Therefore, the objective of this study was to evaluate the effect of applying a seaweed-extract-based biofertilizer to the soil and foliage of a vineyard of cv. Shiraz grape (Vitis vinifera, L.), on the carbon dioxide (CO2) assimilation rate and its relationship to fruit yield and quality. For this purpose, two 5.2 ha sections of cv. Shiraz grape vineyards were delimited in the wine company San Lorenzo, Municipality of Parras, Coahuila, Mexico. One of the sections was fertilized with the biofertilizer Algaenzims at the beginning of the production cycle (March 15, 2013) at a dosage of 2 L ha-1 applied to the soil, and on April 3, 2013, it was applied to foliage at 0.5 L ha-1. Assimilation rate of CO2 for each section of vineyard was evaluated during its productive cycle by installing an eddy system with its corresponding sensors. The treatments were with and without application of the biofertilizer. Static differences in CO2 assimilation rate between treatments was assessed with the Wilcoxon non-parametric test for paired populations (p≤0.05), whereas for differences in fruit yield and quality a completely randomized design was utilized and treatments means were compared with the Tukey test (p≤0.05). To evaluate the energy balance over each surface, net radiation, latent and sensible heat flux and soil heat flux were measured. Based on the Wilcoxon test (p≤0.05), the results of the study showed that the application of the biofertilizer increased the CO2 assimilation rate by 7.72 %. Because of this, fruit yield was 13.9 % higher and °Brix was 3.04 % higher (Tukey, p≤0.05) in the plantation where the biofertilizer was applied.
  • Azospirillum lipoferum and nitrogen fertilization effect on chlorophyll
           content, nutrients uptake and biometric properties of Zea mays L.

    • Abstract: Integrated nutrient management is a major agronomic practice which brings together all methods to support plants nutritional requirement. However, the interaction of these methods together is very complex and needs to be studied in different climatic conditions. So, the effect of nitrogen fertilizer and Azospirillum lipoferum inoculation on maize (Zea mays L.) growth, yield and nutrients uptake was determined in this study. The hypothesis was that the bacterial inoculation decreases the need for N fertilizer application without reducing plant yield. Therefore, we carried out a factorial experiment in a randomized complete block design with three replications. Nitrogen at 0, 25, 50, 75 and 100 % concentrations of the recommended dose, i.e. 150 kg N ha-1 (based on the soil sample analysis) were applied with or without A. lipoferum inoculation. There was a significant effect of N and A. lipoferum inoculation on most of the variables. In most cases, there was no significant difference between the two highest doses, i.e. 75 % and 100 % of N. Most variables showed their highest value in the interaction of A. lipoferumX100 % N. But, the value of most variables was the same as in uninoculatedX100 % N or inoculatedX50 % N. Azospirillum lipoferum inoculation could be an alternative to high N fertilizer rates, increasing soil fertility and maize yield in sustainable farming. In conclusion, 75 % of the recommended N application rate along with A. lipoferum inoculation has the best effect on the variables increasing grain yield by 136.5 %.La gestión integrada de los nutrientes es una práctica agronómica importante que reúne todos los métodos para apoyar los requerimientos nutricionales de las plantas. Sin embargo, la interacción de estos métodos es muy compleja y debe estudiarse en condiciones climáticas diversas. Por tanto, el efecto de fertilizante nitrogenado y la inoculación de Azospirillum lipoferum en el crecimiento, rendimiento y absorción de nutrientes en maíz (Zea mays L.) fue evaluado en este estudio. La hipótesis fue que la inoculación bacteriana reduce la necesidad de aplicación de fertilizante N sin disminuir el rendimiento. Para ello realizamos un experimento factorial en un diseño de bloques al azar con tres repeticiones. Concentraciones de N de 0, 25, 50, 75 y 100 % de la dosis recomendada, es decir, 150 kg N ha-1 (basada en el análisis de muestras del suelo) fueron aplicadas con o sin inoculación de A. lipoferum. Hubo un efecto significativo del N y la inoculación de A. lipoferum en la mayoría de las variables. En la mayoría de los casos no hubo diferencia significativa entre las dos dosis más altas, 75 % y 100 % de N. La mayoría de las variables exhibieron sus valores mayores con la interacción de A. lipoferumX 100 % N. Pero, el valor de la mayoría de las variables fue el mismo que el no inoculadoX 100 % N o inoculadoX 50 % N. La inoculación con A. lipoferum podría ser una alternativa para los altos índices de fertilizante N, aumentando la fertilidad del suelo y el rendimiento de maíz en agricultura sostenible. La conclusión es que 75 % de la dosis recomendada de N junto con inoculación A. lipoferum tiene el mejor efecto en las variables y aumenta 136.5 % el rendimiento de grano.
  • Seed size, substrate granulometry and sowing depth in seed and seedling
           vigor of two weeds

    • Abstract: Las malezas producen gran cantidad de semilla que originan nuevas generaciones durante el ciclo del cultivo. Las características biológicas, como el vigor de semilla y plántula, les permiten a las malezas persistir en ambientes desfavorables. El objetivo de esta investigación fue obtener información del vigor de semilla, mediante pruebas fisiológicas de frío, envejecimiento acelerado y germinación estándar en luz y oscuridad; y de plántula con pruebas físicas de emergencia y elongación de la raíz en sustrato con granulometría diferente y dos profundidades de siembra de Amaranthus hybridus L. (quintonil) y Malva parviflora L. (quesitos), en función del tamaño de semilla. La combinación de las especies, el tamaño de semilla y las pruebas fisiológicas se consideraron un tratamiento y se evaluaron cuatro repeticiones con 25 semillas. En las pruebas físicas, la combinación de especie, tamaño de semilla, granulometría del sustrato y profundidad de siembra constituyó un tratamiento con cuatro repeticiones de cinco semillas. Con datos de todas las pruebas se realizaron ANDEVA múltiples y comparación de medias de Tukey (p≤0.01). Ambos tamaños de semilla de quintonil presentaron 100 % de viabilidad y las de quesitos 80 %. Después de las pruebas de frío y envejecimiento acelerado, el porcentaje de germinación fue menor con respecto al de la germinación estándar y fue mayor en las semillas de quintonil respecto a las de quesitos (p≤0.01). No hubo diferencias entre tamaños de semilla dentro de las especies. El porcentaje de emergencia de vástagos provenientes de semillas grandes en las granulometrías media y gruesa sembradas a 1 cm de profundidad fue mayor respecto a la fina a 2 cm (p≤0.01). Al considerar todos los factores, la longitud final de las raíces fue similar. Plántulas de quesitos provenientes de semillas grandes agotaron sus reservas en más tiempo que las pequeñas y las de ambos tamaños de quintonil. Quitonil fue más vigoroso respecto a quesitos.Weeds produce a large quantity of seed, which generate several generations during the crop cycle. Their biological characteristics, such as seed and seedling vigor, allow weeds to persist in unfavorable environments. The objective of this study was to obtain information on Amaranthus hybridus L. (pigweed) and Malva parviflora L. (cheeseweed) seed vigor using physiological cold test, accelerated aging and standard germination in light and darkness and on seedling vigor using a physical test, emergence and root growth in substrates with different granulometries and two seeding depths in function of seed size. The combination of species, seed size, and physiological test constituted one treatment with four replications with 25 seeds. In physical tests, the combination species, seed size, substrate granulometry and sowing depth constituted one treatment with four replications of five seeds. Multiple ANOVAs and the Tukey test of comparison of means (p≤0.01) were performed with data of all trials. Both sizes of amaranth seed were 100 % viable and cheeseweed seed was 80 % viable. After the cold and accelerated aging tests, germination percentages were lower than those of standard germination and higher in amaranth than in cheeseweed (p≤ 0.01). There were no differences between seed sizes within species. Emergence percentage of shoots from large seeds sown 1 cm deep in the medium and coarse granulometries was higher than that from seeds sown in fine substrate 2 cm deep (p≤0.01). Considering all the factors, final root lengths were similar. Cheeseweed seedlings from large seeds took longer to deplete their reserves than small seeds and amaranth seeds of both sizes. Amaranth was more vigorous than cheeseweed.
  • Assessment of cadmium on wheat (Triticum aestivum L.) in
           hydroponics medium

    • Abstract: Cadmium is a non-essential heavy metal that adversely affects plant growth. Its growth retarding effect has been revealed in different crops. The present research was devised to evaluate the Cd effect on the wheat (Triticum aestivum L.) cultivars NARC-11 and Galaxy in the hydroponic system. The effect of three concentrations of CdCl2•5H2O (150 μM, 200 μM and 250 μM) were evaluated on seed germination and seedling growth. The study lasted 36 d and Cd concentrations were applied after the interval of 7 d. The experimental design was completely randomized. The results showed that Cd significantly reduced the seed germination (20 % and 30 %), seedling fresh (32 % and 28 %) and dry weight (31 % and 30 %), shoot length (13 % and 14 %), root length (12.5 % and 9.5 %), total chlorophyll content (10 % in both), relative water content (24 % and 36 %), and membrane stability (18.5 % and 27 %) in NARC-11 and Galaxy. A remarkable difference was observed in both wheat cultivars.El cadmio es un metal pesado no esencial que afecta adversamente el crecimiento de las plantas. Se ha encontrado un efecto de demora en el crecimiento de distintos cultivos. Este estudio se diseñó para evaluar el efecto de Cd en los cultivares de trigo (Triticum aestivum L.) NARC-11 y Galaxy en el sistema hidropónico. El efecto de tres concentraciones de CdCl2•5H2O (150 μM, 200 μM y 250 μM) en la germinación de semillas y el crecimiento de plántulas se evaluó. El estudio duró 36 d y las concentraciones de Cd se aplicaron después de un intervalo de 7 d. El diseño experimental fue aleatorio. Los resultados mostraron que el Cd redujo significativamente germinación de semillas (20 % y 30 %), peso fresco (32 % y 28 %) y seco (31 % y 30 %) de plántulas, longitud del tallo (13 % y 14 %) y de la raíz (12.5 % y 9.5 %), contenido total de clorofila (10 % en ambas), contenido relativo de agua (24 % y 36 %), y estabilidad de las membranas (18.5 % y 27 %) en NARC-11 y Galaxy. Una diferencia notable se observó en las dos variedades de trigo.
School of Mathematical and Computer Sciences
Heriot-Watt University
Edinburgh, EH14 4AS, UK
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