Libro Actas, VII Congreso Ibérico Agroingeniería y Ciencias Hortícolas. SECH, Madrid, 2013 V Parte

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Effect of fresh and composted spent coffee grounds on lettuce growth,

photosynthetic pigments and mineral composition

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Conclusions

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Acknowledgments

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References

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Crecimiento y concentración de iones en los tejidos de menta y salvia regadas con aguas salinas para su uso en jardinería

A. Escalonaa, M. C. Salasb, C. Coutinhoc, M. Guzmánb

a Departamento de Fitotecnia, Decanato de Agronomía, Universidad Centro Occidental "Lisandro Alvarado", Venezuela. [email protected].

b Departamento de Agronomía, Universidad de Almería. Almería, España. [email protected]. [email protected] c Dirección General de Agricultura, Sivicultura y Ganaderia, Santiago. Cabo Verde. [email protected]

Resumen

Conocer el efecto del uso de aguas salinas para riego sobre el crecimiento y la acumulación de iones en plantas de uso ornamental y culinario como menta (Mentha piperita) y salvia (Salvia officinalis) fueron los objetivos de este trabajo. En zonas mediterráneas es frecuente la escasa y mala calidad del agua, por ello disponer de plantas que toleren el riego con aguas salinas sin deteriorar su aspecto ornamental permitirá aumentar las superficies ajardinadas en las ciudades. A su vez, recientemente está tomando importancia el ajardinamiento de fachadas de edificios, esta técnica aunque necesita agua para asegurar su supervivencia, también permite optimizar el uso del agua con la recirculación de los drenajes. Consecuentemente, disponer de plantas con valor ornamental que a su vez sean acumuladores de iones en sus tejidos ayudaría a la fitodesalinización del agua de riego y a su reutilización. Por ello en el experimento, las plantas fueron crecidas en cultivo sin suelo con recirculación de la solución nutritiva, y regadas con tres concentraciones de NaCl (mmol L-1), 6 (T1), 30 (T2) y 50 (T3). Cada tratamiento se colocó completamente al azar con cuatro repeticiones y 22 plantas por repetición. Para conocer el efecto de la salinidad en las características ornamentales se cuantificaron parámetros morfológicos, y para determinar su capacidad para eliminar iones de la solución nutritiva se cuantificó la concentración de iones en los tejidos de las plantas. Con el incremento de la salinidad, la altura de la planta, el área foliar y la materia seca disminuyen en ambas especies, mostrando una reducción en la altura del 41% para Salvia y menos del 25% para Menta. La tendencia de Menta y Salvia fue acumular Ca2+, Mg2+, Cl-, y NO3

- en la parte aérea, mientras que Na+ y K+ se acumularon en las raíces. La salinidad afectó al crecimiento de ambas plantas, sin embargo, Menta no presentó síntomas de toxicidad y su valor ornamental no fue afectado por el uso de aguas salinas pudiendo ser utilizada para la jardinería con aguas de concentraciones de hasta 50 mM de NaCl. Mientras que Salvia no puede ser recomendada para su uso en jardinería con aguas de baja calidad por su reducción en la calidad ornamental.

Palabras clave: Salinidad, fitodesalinización, área mediterránea, concentración de nutrientes.

Growth and tissue ion concentration of mint and sage irrigated with saline water for use in landscape

Abstract

To know the effect of the use of saline waters for irrigation on the growth and the accumulation of ions in tissues of plants of peppermint (Mentha piperita) and sage (Salvia officinalis) were the objectives of this work. In Mediterranean zones is frequently the scarity and poor water quality, therefore there are some tolerant plants that irrigated with saline water without damaging in their ornamental aspect. The use of these species by the irrigation water of poor quality would increase the green areas of the cities in our latitudes. In turn, recently it is introducing new landscaping technic such a green facades, this technology though needs water to assure his survival also allows optimizing the use of the water with the recirculation of the drainages. Consistently, to have plants with ornamental value that in turn they are accumulators of ions in their tissues would help the phytodesalination of irrigation water. In this experiment, the plants were grown by soilless culture with recirculation of the nutrient solution, and watered with three concentrations (mmol L-1) of NaCl: 6 (T1), 30 (T2) and 50 (T3). Every treatment was placed completely at random by four repetitions. To know the effect of the salinity in the ornamental characteristics were quantified parameters of growth, and to determine their ability to remove ions of the nutrient solution was quantified ion concentration in the plant tissues. According to the results, plant height, leaf area and dry matter decreased in both species, showing a reduction in height of 41% for sage and less than 25% for peppermint with increasing salinity. The trend of Mint and Sage were accumulating Ca2+, Mg2+, Cl-, and NO3

- in aerial part of the plant, while Na+ and K + were accumulated in the roots. Salinity affected the growth of both plants, however, Mint did not show symptoms of toxicity and its ornamental value was not affected so it can be used for gardening in Mediterranean areas with saline water; while Salvia cannot be recommended.

Keywords: Salinity, phytodesalination, Mediterranean zones, nutrient concentration.

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Introducción

En las aguas de zonas mediterráneas con clima árido o semiárido el contenido en cloro y sodio, entre otro, están próximos o superan los máximos permitidos (Guzmán y Olave, 2006), por lo que la calidad de las aguas en zonas mediterráneas, así como, las aguas residuales (aguas grises) se caracterizan por una mayor salinidad (Niu y Rodríguez, 2006). Además la desertificación y la salinización dan lugar a una mayor escasez de los recursos de agua dulce ya limitados por la competencia entre agricultores, industria y agua para uso doméstico (Niu y Cabrera, 2010). Esto ha llevado a la búsqueda de recursos hídricos alternativos, a la optimización en la gestión del agua y a la búsqueda de especies tolerantes a la salinidad para incluirlas en proyectos de jardinería en espacios públicos y así incrementar las áreas verdes en las ciudades (Salas et al., 2010). Por lo tanto, las aguas de baja calidad y el uso de recursos hídricos alternativos como las de aguas residuales para el riego se convierten importantes recursos para el uso en paisajismo. A su vez la posibilidad de recuperar el drenaje para ser recirculado (Montero et al., 2010), favorecería el uso eficiente del agua y permitiría ampliar las superficies verdes en las ciudades mediante la instalación de jardines verticales y techos verdes, como una alternativa a los jardines tradicionales, con el fin de incrementar la superficie vegetal en el interior de nuestras ciudades (Salas et al., 2010). Entre las estrategias más utilizadas para incrementar las áreas verdes en las ciudades destaca el uso de especies tolerantes a la salinidad y la xerojardinería como base del diseño de los jardines y entre sus criterios básicos para seleccionar las plantas se encuentran: adaptación al clima, requerimientos hídricos y edafológicos, tasa de crecimiento y desarrollo, textura, color y estacionalidad, cumpliendo las plantas de menta y salvia estos criterios.

Consecuentemente, aunque miles de especies de plantas se utilizan en el paisajismo urbano, solo un pequeño porcentaje ha sido evaluado por su tolerancia a la salinidad y la información sobre la tolerancia de herbáceas anuales y perennes es limitada, por ello, es necesario mas trabajos que mediante ensayos prueben una gama amplia de niveles de salinidad entre diferentes especies y cultivares como los realizados por algunos autores (Escalona et al., 2012; Niu y Rodríguez, 2006, Niu y Cabrera, 2010). Además, disponer de plantas con valor ornamental que a su vez sean acumuladores de iones en sus tejidos ayudaría a la fitodesalinización del agua de riego y a su reutilización, por lo que conocer el efecto del uso de aguas salinas para riego sobre el crecimiento y la acumulación de iones en plantas de uso ornamental y culinario como Menta (Mentha piperita) y Salvia (Salvia officinalis) fueron los objetivos de este trabajo.

Material y métodos.

El estudio se realizó en el Instituto de Investigación y Formación Agraria y Pesquera (IFAPA) en Almería (España) en 2010. Menta y Salvia fueron elegidas por su valor estético para el uso en paisajismo urbano. Generalmente se utilizan en los jardines por el olor que producen, color o textura de las hojas y su pequeño porte que las hace idóneas para su uso en cubiertas vegetales. Las plantas crecieron en un sistema hidropónico con recirculación de la solución de riego conocido como New Growing System -NGS) (NGS, 1991). Cada repetición está constituida por una mesa constituida por canales sobre los cuales se colocan las plantas. La densidad de plantación fue de 18,3 plantas m-2. Los tratamientos salinos comenzaron dos semanas después del trasplante con una altura de planta de 8 cm y 11 cm para Salvia y Menta, respectivamente. Las plantas se cultivaron durante un período de 70 días en una solución nutritiva con concentraciones de 234, 173, 55, 625, 260 y 164 ppm de K+, Ca2+, Mg2+, NO3

-, H2PO4- y SO4

2-, respectivamente, complementado con tres niveles de NaCl (mM): 6 (138 mg L-1) (T1), 30 (690 mg L-1) (T2), y 50 (1150 mg L-1) (T3), ubicados en un diseño completamente al azar y con cuatro repeticiones cada tratamiento. La conductividad eléctrica (C.E.) para estas soluciones nutritivas fueron 2,0, 4,5 y 6,5 dS m-1, para las tres concentraciones de NaCl, respectivamente. El pH de la solución se comprobaba y ajustaba diariamente en un rango de 5,5-6,5. La solución de nutritiva se añadía en función que era consumida y cambiaba periódicamente cuando la C.E. aumentaba más de 1 dS m-1 sobre el valor de partida. Con el fin de conocer el efecto en las características ornamentales, se midieron altura, área foliar, calidad visual y la materia seca (MS) de los diferentes órganos. Las plantas se dividieron en parte aérea (hojas+tallo) y raíces y se secaron en estufa a 70ºC hasta que

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alcanzaron un peso constante (Cassaniti, et al., 2009). Muestras de raíz y hoja se analizaron para medir la concentración (mmol Kg-1 MS) de Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl- y NO3. Las muestras de tejido se trituraron en un molino y tres sub-muestras de 15mg se analizaron después de la extracción en 7,5mL de agua destilada a 80ºC durante 2h según lo propuesto por Cassaniti et al. (2009) y las concentraciones de iones en extracto soluble fueron determinadas por cromatografía iónica. Los datos se sometieron a análisis de varianza (ANOVA) utilizando el software Statgraphics Centurion (v XV), y las diferencias de medias de tratamiento se compararon por DMS (diferencia mínima significativa) a un P� 0,05. Las pendientes de las regresiones lineales entre la concentración de Na+ y Cl- en el agua de riego y sus cantidades relativas en los tejidos de la planta se calcularon para verificar si las pendientes de las rectas de regresión fueron estadísticamente diferentes para P � 0,05.

Resultados y discusión.

El principal efecto de la salinidad sobre las glicófitas es la reducción del crecimiento, el cual generalmente se mide por la longitud de los tallos, altura de la planta, área foliar, acumulación de materia seca o la tasa de crecimiento relativo (Munss y Tester, 2008). La altura de la planta disminuye con el aumento de la salinidad en las especies estudiadas en 41% y 10%, para Menta y Salvia, respectivamente (Tabla 1.). Resultados que coinciden con los encontrados Taarit et al. (2011 y 2012), quienes reportaron una reducción en el crecimiento del 40% en Salvia sclarea y S. officinalis cultivadas hidropónicamente con concentraciones de NaCl hasta 70 mM. Igualmente varios autores han encontrado reducción en el crecimiento de varias especies perteneciente a la familia Lamiaceae, en Menta a 45 mM y Thymus marocanuss a 50 mM (Tabatabaie y Nazarí, 2007; Belaqziz et al. 2009). La disminución observada en la altura puede estar inducida por la reducción en la absorción de agua, al promover el cierre de los estomas y consecuentemente limitar la absorción de dióxido de carbono (Munss, 2002). El incremento de la salinidad reduce significativamente el área foliar, en las plantas de Salvia con 35 cm2 por cada mmol L-1 de incremento en la concentración de NaCl, en Menta la reducción del área foliar es prácticamente inapreciable (Tabla 1). Coincidiendo con los resultados observados en Lippia citriodora y Mentha piperita (Tabatabaie y Nazari, 2007) y confirmando que, en general, el primer síntoma de estrés salino es una menor expansión foliar (Munss y Tester, 2008). Además, la reducción del área foliar total puede ser debida a una disminución de la tasa fotosintética y/o una disminución en la proporción de la materia seca acumulada en los tejidos foliares (Munss, 2002). Por otra parte, cuando las plantas son valoradas para su uso en paisajismo cobra gran importancia el efecto de la salinidad sobre el aspecto ornamental. Por ello, para evaluar la tolerancia a la salinidad se ha considerado el efecto sobre la apariencia externa en la que solo valoramos la parte aérea según la clasificación de Niu y Rodríguez (2006). En los ensayos no se observa distorsión de la punta o quemaduras en el borde de las hojas de Menta, no afectando a su aspecto ornamental, y por ello clasificadas en un nivel 5, sin embargo, Salvia presenta síntomas más severos, por lo que su nivel de calidad visual fue de 1 (Tabla 1.).

La tolerancia a la salinidad también se evalúa de acuerdo al grado de reducción de la materia seca (Niu y Cabrera, 2010). La reducción de la materia seca en los órganos de la mayoría de las plantas puede deberse a una reducción en la absorción de agua, que a su vez reduce la cantidad de agua de los tejidos (Munss, 2002). Moradi e Imail (2007) reportan que la disminución en la materia seca de la planta en condiciones de salinidad está provocada por un mayor gasto de energía, reducción en la captura de carbono y fotosíntesis por unidad de área foliar. En el ensayo, a medida que se incrementa la salinidad, la materia seca (M.S.) de Salvia disminuye y las diferencias son significativas en todos los órganos de la planta. En Menta la M.S. aumenta tanto en la parte aérea como las raíces a partir de 30 mM de NaCl en la solución nutritiva (Tabla 1.).

La nutrición mineral es principalmente afectada por la salinidad. En cuanto a la concentración de iones en los tejidos, el aumento de la concentración salina en la solución de riego causa aumentos significativos (P�0,05) en las concentraciones de Na+ y Cl- de la parte aérea y raíces de las especies estudiadas, coincidiendo con numerosos autores (Niu y Rodríguez, 2006; Cassaniti et al., 2009, Taarit et al., 2011 y 2012). El Na+ se acumula en la raíz de ambas plantas, mientras que el Cl-, se acumula en

1379

la parte aérea de Salvia y en la raíz de Menta. Es conveniente mencionar que la acumulación de Cl- en Salvia fue de 17 veces mayor en la parte aérea que en la raíz, mientras que la de Na+ fue 6 veces más en la raíz que en la parte aérea (Figura 1).

Tabla 1. Altura de la planta (cm), área foliar (cm2), calidad visual y Materia seca (g pl-1) de Menta y Salvia irrigadas con un incremento de las concentraciones (mM) de NaCl, (T1=6, T2=30, T3= 50) en el agua de riego.

Letras diferentes entre filas indican diferencias significativas, de acuerdo a la prueba DSM (P < 0,05).

Menta Salvia

T1 T2 T3 T1 T2 T3

Altura 66,50a±2,29 72,50a±1,00 59,67b±8,09 13,15a±1,60 12,81a±1,13 7,81b±0,99

Hoja 12,90b±0,88 19,96a±1,49 18,07a±3,00 8,09a±1,29 6,54b±0,54 2,52c±0,52 Materia seca Raíz 1,56b±0,20 2,50a±0,16 2,61a±0,11 3,31a±0,37 2,49b±0,20 1,21c±0,18

Área foliar 4656,47a±

400,78 3902a,82±

267,37 3114,52b±

6,74 1047,67a±

327,02 718,97a±

106,43 223,00c±

23,35

Calidad visual 5 5 5 3 2 1 1Calidad visual de la planta: 1= Más del 50% del follaje dañado (quemado, clorosis o muerte); 2= daño foliar moderado (25- 50%); 3= daño

foliar ligero (< 25%); 4= buena calidad con reducción aceptable de crecimiento y poco daño foliar (aceptable para paisaje), 5= excelente sin ningún daño foliar (Niu y Rodríguez, 2006).

En la medida que se incrementa la salinidad disminuye significativamente el contenido de potasio en la parte aérea de las plantas estudiadas y se acumula en la raíz de ambas plantas. La concentración de Ca2+ y Mg2+ en la parte aérea de ambas plantas incrementa significativamente con la salinidad, en Menta, en la raíz el contenido de Ca2+ y Mg2+ fue similar, y en Salvia el Mg2+ aumento a 30 mM (Figura 1). Singh y Yadav, (1999) reportan que el magnesio no exhibe ninguna relación definitiva con el incremento de la salinidad como ocurre en Menta. Sin embargo, otros autores han encontrado incremento como en Salvia (Grieve et al., 2005). El efecto adverso en la concentración de nitrato con la aplicación de NaCl está descrito por Pardossi et al. (1999), y otros autores, quienes reportan que la acumulación de nitrato se reduce en todos los tejidos de apio, posiblemente por la interacción entre el cloruro y transportadores de nitrato en los procesos de translocación de compuestos nitrogenados a la parte aérea (Mane et al. 2011). La aplicación de NaCl presenta un efecto negativo y significativo (P�0,05) en la concentración de este ión en los tejidos de las especies estudiadas (Figura 1).

Conclusiones

La salinidad afectó al crecimiento de ambas plantas, sin embargo, Menta pueden ser utilizada en paisajismo cuando el agua de riego presenta valores de hasta 50 mM L-1 de NaCl ya que no se ve afectado su valor ornamental según el daño foliar y el área foliar; Mientras que Salvia no puede ser recomendada para su uso en jardinería con aguas de 6 mM L-1 de NaCl por su reducción en la calidad ornamental. La tendencia de Menta y Salvia fue acumular Ca2+, Mg2+, Cl-, y NO3

- en la parte aérea, mientras que Na+ y K+ se acumularon en las raíces.

Agradecimientos A la Univ. Centroccidental “Lisandro Alvarado” (UCLA) Venezuela, y Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía con el Proyecto de Excelencia, RNM-6536 (2011-2014) “Monitorización y evaluación de sistemas hídricamente sostenibles en instalaciones de cubiertas ecológicas en arquitectura bioclimática en zonas áridas”, por el financiamiento del proyecto.

1380

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Figura 1. Concentración (mmol Kg-1 MS) de iones en los tejidos de Menta (izq) y Salvia (der)

irrigadas con un incremento de las concentraciones (mM) de NaCl, (T1=6, T2=30, T3= 50) en el agua de riego. Letras diferentes indican diferencias significativas según Prueba DSM (P< 0,05).

Na+

Salvia Menta

Cl-

Ca2+

Mg2+

K+

NO-3

1381

Bibliografía

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1382

Envejecimiento de la arboleda del Paseo de Moret y Pintor Rosales.

Propuesta de mejora

J. Argüelles1, M.J. García2, J.A. Saiz de Omeñaca3.

1 C/ Mercedes Formica Nº9 Portal 1 Bajo B 28232 Las Rozas, Madrid. ETSI de Montes, [email protected],

2 ETSI de Montes. 3 ETSI de Montes.

RESUMEN

En este trabajo se platearon como objetivos determinar el estado fitosanitario de las especies arbóreas presentes en las alineaciones del Paseo de Moret y del Paseo del Pintor Rosales, y como consecuencia, proponer mejoras.

Para ello se realizó un análisis pie a pie de cada individuo, localizándolo a través de sistemas de información geográfica, y describiendo sus principales características generales y fitosanitarias, que quedan reflejadas en su correspondiente base de datos.

Esta documentación se ha completado mediante un dosier fotográfico en el que se muestran imágenes descriptivas de cada árbol.

Se analizó el estado de cada individuo para comprobar el grado de peligrosidad que presentan, analizando las afecciones observadas, las posibles causas y las opciones de mejora que se pueden plantear.

Palabras clave: fitosanitario, arboleda, alineaciones, diseño,

Abstract

This study aims to determine health status of the tree species present in the alignments of the Paseo de Moret and Paseo del Pintor Rosales, and then make proposals to improve the grove. It was made a inventory tree by tree, and every tree was located by geographic information systems and their main general characteristics together with phytosanitary measures were described. All this information was integrated in a database. This documentation was completed by a photographic dossier that shows descriptive images of each tree. Next, the status of each individual was assessed to check its risk degree. A further analysis of the observed conditions and possible causes and options for a potential improvement was fulfilled. Key words: phytosanitary, groove, alignments, design.

Introducción

El 55% de los aproximadamente 300.000 pies de la ciudad de Madrid corresponde al arbolado presente en sus calles. Entre los beneficios tanto medioambientales como sociales que aporta este arbolado urbano, se pueden destacar la mejora del microclima urbano y de la calidad del aire, además de actuar como amortiguador térmico y acústico, pues también mejora la calidad paisajística ya que embellece el entorno, suaviza las formas, dinamiza los espacios monótonos, oculta vistas no deseables, etc. Por ello es necesario conservarlo y mejorarlo. El presente estudio centra su atención en el arbolado viario del Paseo de Moret y el Paseo del Pintor Rosales, sobre los que se realizó un informe, en el marco del convenio existente entre el Ayuntamiento de Madrid y la Universidad Politécnica de Madrid. El objeto de dicho informe fue establecer cuál es el estado fitosanitario y de seguridad de las especies arbóreas de los Paseos de Moret y de Pintor Rosales.

1383

Metodología

En el desarrollo de este estudio se han combinado los conocimientos botánicos y fitosanitarios mediante el uso de herramientas informáticas, lo que permite analizar de forma integral las características botánicas, dendrométricas y fitosanitarias del arbolado urbano existente, de cara a su conservación y mejora. En la metodología se han seguido las siguientes etapas: 1º. Trabajo de campo: Para cada pie se ha procedido a realizar una ficha en campo, ilustrada con varias fotografías, con las características dendrométricas, fitosanitarias y de seguridad, y las propuestas de actuación más reseñables, y se le han tomado varias fotografías. 2º. Almacenamiento de datos en una base de datos llamada Árbol-PADAT. 3º. Cartografía digital: por medio del programa de dibujo asistido AutoCAD 2007, el cual permite relacionar de forma sistemática en un programa informático para SIG los datos cartográficos con los alfanuméricos. 4º. Integración de la información en el S.I.G.: Los datos procedentes de la base de datos y de la cartografía digital se combinan en un sistema de información geográfica para así poder realizar un análisis más profundo y detallado de la información. Para ello se ha utilizado el programa ArcGis 9.3 de ESRI. 5º. Análisis de la información: según se detalla en el apartado de resultados y discusión.

Resultados y discusión

En este apartado se presentan los datos obtenidos a partir del inventario para a continuación realizar un análisis de los mismos con el fin de conocer el estado de las alineaciones.

En los paseos se contabilizaron 903 árboles, siendo la distribución la siguiente: 779 de ellos sóforas (Sophora japonica), 24 robinias (Robinia pseudoacia), 99 olmos (Ulmus pumila o híbridos del mismo) y 1 arce negundo (Acer negundo). Existe por tanto escasa diversidad en la arboleda, lo que conlleva una mayor propensión a enfermedades y plagas (Millward y Sabir, 2010), ya que cada especie suele tener parásitos propios y adaptados evolutivamente a ella, de manera que se propagan con facilidad precisamente si los pies contiguos son de la misma especie. Mas del 80% de los pies presenta diámetros mayores de 20cm y alturas mayores de 6m, por lo que se comprueba que la arboleda se encuentra en su fase de madurez, con la mayor parte de sus pies en un avanzado estado de desarrollo.

En coherencia con los datos anteriores, la mayoría (un 88%) de los pies se encuentran en un estado maduro o viejo. Se debe reseñar que para clasificar los árboles según su edad, no se ha atendido únicamente a aspectos meramente cronológicos, sino que se ha estimado el grado de envejecimiento que presenta cada árbol teniendo en cuenta su estado fitosanitario y estético. Es decir, se ha considerado la edad de cada árbol desde el punto de vista de su vida útil.

Figura 3.1 - Ratio de pies de cada especie con afecciones en tronco, ramas, hojas y raíces.

96%

89%1%

3%

95%

22%0%

14%

96%

92%0%0%

Sophora japonica

Ulmus pumila

Robinia pseudoacacia

Tronco Ramas Hojas Raíces

1384

Las duras lesiones que sufre el arbolado (Figura 3.2) de la zona de estudio, unidas a su edad hacen que sea fácil comprender que sea también grande el número de pudriciones que presentan los pies a lo largo de toda su estructura.

El hongo que aparece con más frecuencia en el paseo es Inonotus hispidus, hongo de pudrición blanca (García Rollán, 1984) y el único reconocido en el Paseo, que parasita a Sophora japonica L.

.

Figura 3.2 – Tasas afecciones en tronco en Sophora japonica, Ulmus pumila y Robinia pseudoacacia.

En cuanto a la densidad del arbolado, la distancia habitual entre los árboles se sitúa entre los 3 y los 4 metros de alineación, lo que supone la mitad de la distancia recomendada para alineaciones de este tipo por el Ayuntamiento de Madrid (2000). Por lo tanto el número de pies existente en la zona es demasiado elevado con respecto al área en que se encuentran plantados. Esta cercanía produce una degeneración general de su estado fitosanitario, ya que entre otras cosas, consiguen una menor ración de nutrientes de la que recibirían con un mayor espaciamiento entre ellos.

Con base en este estudio fitosanitario, se determina que el 30% de los pies quedan clasificados como de peligrosidad urgente o inmediata, lo que aconseja su sustitución. Además, un 40% presenta peligrosidad diferida es decir, la arboleda se encuentra en un estado degenerativo por si misma irreversible, por lo que debe ser remodelada por completo, ya que el exceso de densidad evidencia un diseño erróneo.

Conclusiones

Se trata de una arboleda de escasa diversidad, muy madura y uniforme, con numerosas afecciones y pudriciones en tronco y ramas causadas en alto porcentaje de ocasiones por las heridas abiertas en podas abusivas y mal ejecutadas. Además, la escasa distancia entre pies debilita a los árboles y facilita la propagación de enfermedades.

Por estas razones, las alineaciones se encuentran en un proceso degenerativo e irreversible.

Para asegurar el futuro del arbolado en los paseos es necesario llevar a cabo una remodelación más profunda y diseñar un entorno con un mayor número de especies y un menor número de pies, de modo que cada individuo disponga de espacio suficiente para su correcto desarrollo.

38%39%

62%8%

17%

12%0%

1%0%

42%

30%6% 63%

69%52%50%

59%36%25%

28%2%13%

6%2%0%

0%0%

17%8%0%

0%0%0% 63%

75%67%

Brotes epicórmicos

Chancro

Daños antrópicos

Daños Corteza

Exudación

Herida abrierta

Huecos

Pérdida de guía

Perforadores madera

Tableado

Terciado

Tumor

Robinia pseudoacacia Sophora japonica Ulmus pumila

1385

Propuesta de remodelación de los Paseos de Moret y Pintor Rosales

La propuesta consiste en remodelar las alineaciones de ambos paseos sustituyendo los ejemplares existentes en la actualidad por arbolado de nueva plantación. El cambio debería ser aprovechado para llevar a cabo un nuevo diseño de las arboledas que se pueda realizar un cuidado y un mantenimiento más eficaces, eficientes y sostenibles en el tiempo. Una adecuada planificación permitirá una mejora no solo en cuanto a la salud y la belleza de las arboledas, sino también respecto al menor coste de mantenimiento de los paseos.

Se debe tener en cuenta que llevar a cabo cortas en un paseo, aunque se realicen por necesidad o para realizar una mejora, como es el caso, puede ser considerado por la sociedad como una agresión sobre el patrimonio de la ciudad. Por ello es importante realizar un cambio gradual que permita mantener el uso y disfrute de los paseos, para que los ciudadanos entiendan el cambio como lo que realmente es: una remodelación que mejorará estructural y paisajísticamente su entorno.

En consecuencia, se propone fragmentar la reestructuración en tres turnos de corta y plantación de los pies que formarán la nueva arboleda, de manera que al finalizar el proceso se consiga una nueva masa lineal mas heterogénea y diversa que se desarrolle en equilibrio y permita su sostenibilidad a medio y sobre todo a largo plazo:

� Primer turno: Esta fase debería comenzar de manera inmediata, para eliminar todos los pies

que posean gran peligrosidad y aquellos que hayan perdido su utilidad, por defectos estéticos o afecciones sobre el mobiliario urbano. En su lugar comenzarían a plantarse pies de nuevas especies, allá donde sea posible, atendiendo al nuevo diseño.

� Segundo turno: Tras un periodo de 5 años se eliminarán los señalados para vigilar tras el trabajo de campo, por presentar un peligro moderado sobre la vía. Se plantarán pies en las nuevas zonas abiertas y se repondrán las posibles marras procedentes de la primera fase.

� Tercer turno: Comenzara transcurridos entre 5 y 10 años desde el final de la fase anterior. En este último periodo de sustitución entrarán el resto de arboles del paseo que deberán ser revisados previamente a su corta, ya que los que presenten unas características adecuadas tanto estéticas como fitosanitarias podrán ser considerados para su conservación.

Durante un periodo de 10 años convivirán los árboles actuales con los pertenecientes al nuevo diseño, por lo que durante este intervalo ha de buscarse que este reemplazo se produzca de una manera armoniosa y práctica; por ello, cuando se encuentren parterres en los que todos los individuos existentes serán cortados en el primer o en el segundo turno, parece lógico plantearse el traslado de los árboles del segundo turno al primero, ya que este cambio plantea las siguientes ventajas: 1º Se favorecerá el desarrollo uniforme de los nuevos individuos, mejorando las posibilidades de éxito de los nuevos pies. 2º Se protege al arbolado nuevo del contagio de las plagas y enfermedades que puedan presentar los individuos antiguos. 3º Resultará más estético a corto plazo, al evitarse el contraste entre los nuevos pies bien conformados y los árboles actuales que por presentar numerosas heridas, pudriciones y tortuosidades resultan antiestéticos en muchas ocasiones. Es decir consideraremos la que podría llamarse muerte funcional o fin de la vida útil del árbol (Martínez y Saiz de Omeñaca, 2011).

Tras estas modificaciones, más de la mitad de los pies del segundo turno pasan finalmente al primer tramo de cortas (figura 5.1.), Por lo que al comenzar las actuaciones se eliminarán el 55% de los árboles (tabla 5.1).

1386

Figura 5.1 Diferencias entre los turnos de corta iniciales (Izda.) y modificados (Dcha.)

Tabla 5.1. (Izquierda) Modificación en el número de pies de cada turno de corta.

Elección de las nuevas especies

Es importante considerar para una adecuada planificación, la correcta elección de especies, y el cumplimiento de las leyes y disposiciones provinciales y municipales (Bellocq, Carreras y Rubio, 2006). Este debe ser además el comienzo de una adecuada gestión, ya que se evitarán costes adicionales en podas, riegos, lucha contra plagas, etc.

En la elección se han tenido en cuenta factores propios de cada especie (tamaño, forma del tronco y copa, resistencia a las podas, estética, que no generen alergias, etc.) o relacionados con el entorno (condiciones climáticas, contaminación, edafología, etc.). Para la nueva estructura de las alineaciones se ha decidido aumentar el número de especies presentes y la diversidad de la estructura vertical, para ello se han agrupado en función del tamaño que pueden llegar a alcanzar en su madurez.

Grandes: Celtis australis L. y Liquidambar stariciflua L. Medianas: Melia azedatach L. y Ligustrum lucidum Ait. Pequeñas: Laurus nobilis L., Prunus triloba, Arbutus unedo Ait. y Malus floribunda Sieb. ex Van Houtte.

Plan inicial Plan modificado Diferencia

Turno 1 260 502 +242

Turno 2 387 181 -206

Turno 3 256 220 -36

1387

Diseño del nuevo paseo arbolado

Se confeccionará un paseo en el que alternen especies de tamaños medianos que proporcionarán una sombra adecuada, con otras de menor tamaño que además de completar la sombra generada, aportarán una mayor belleza estética y diversidad a los paseos. También se incluirán especies de tamaños mayores, de forma salpicada y en aquellos lugares donde tengan espacio suficiente para desarrollarse, con el objetivo de conseguir ejemplares de gran valor en el futuro.

En todo momento se respetarán las distancias recomendadas para alineaciones; de esta manera, las especies de tamaño pequeño se separarán 5 metros de los pies aledaños, las especies de tamaño medio distarán 7 metros del siguiente pie y finalmente los pies más grandes se separaran 10 metros entre sí (Figura 5.2).

A partir de esta idea básica, se realizará un diseño en el que alternen zonas con diversas especies mezcladas, con otras en las que se plantarán pequeños bosquetes de árboles de la misma especie buscando generar un mosaico diverso, en el que la variedad de colores y estructuras proporcione un paseo agradable a todo aquel que desee disfrutar del mismo.

Se debe tener muy en cuenta que esta remodelación no dará los resultados deseados, si tras ella no se lleva a cabo un cuidado adecuado de los árboles, con podas realizadas de forma adecuada y por jardineros conocedores de las técnicas de poda ornamental y de las peculiaridades de las nuevas especias plantadas.

Figura 5.2. Detalle de la nueva distribución del arbolado.

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Evaluación hídrica de cubiertas ajardinadas para su uso en arquitectura bioclimática en zonas mediterráneas de clima árido y semi-árido

J.L. Montero1, M.C. Salas2, J.G. Díaz3, M. Guzmán2, E. Heredia2

1Grinea. España. [email protected]

2Dpto. Agronomía. Universidad de Almería. España. [email protected] - [email protected] 3Dpto. Fitotecnia. Univ. Centro Occidental "Lisandro Alvarado". Venezuela. [email protected]

Resumen

Existe un interés creciente en utilizar la vegetación en el ambiente urbano como elemento que contribuya al control del clima. Tradicionalmente en zonas cálidas, la vegetación ha sido utilizada para protegerse del sol directo disminuyendo la temperatura y aumentando la humedad ambiental. En España y mas concretamente en el sudeste español y zonas próximas al Mediterráneo, el concepto de naturación urbana está comenzando a introducirse, aunque son numerosas las barreras que impiden que se utilice la vegetación como elemento para el control pasivo del clima en edificios. En las regiones mediterráneas (áridas y semiáridas), las condiciones extremas de clima, y la escasez y mala calidad del agua, obliga a minimizar el uso del agua de riego en jardinería. Para asegurar la supervivencia de las fachadas y cubiertas vegetales es necesario optimizar el consumo de agua. El objetivo de este trabajo fue cuantificar las necesidades hídricas de las cubiertas ajardinadas localizadas en el sudeste español y sembradas con plantas autóctonas y naturalizadas que aseguren su supervivencia, así como conocer el efecto en la temperatura para su uso como aislante de las cubiertas de los edificios. Para minimizar el gasto de agua se consideraron los siguientes parámetros: la incorporación del riego por goteo, el cálculo de la dosis en función de la evapotranspiración local, la utilización de flora adaptada a las condiciones climáticas (autóctona y naturalizada) y las características físicas del material empleado como sustrato (reserva hídrica). Se aplicaron 3 tratamientos de riego según tres coeficientes de jardín según la evapotranspiración y la capacidad de retención de agua del sustrato. Los resultados del experimento indican que el ajardinamiento de cubiertas en nuestras latitudes demanda consumos de agua superiores a 200mm año-1. Según los resultados, la implementación de sistemas de riego en el diseño de una cubierta extensiva debe ser considerada para asegurar la sostenibilidad y supervivencia de las cubiertas, incluso con flora xerofita autóctona y naturalizada. Puede considerarse como humedad mínima del sustrato recomendable de partida para regar el 52% v/v. Con respecto al control de la temperatura en las cubiertas, lo resultados señalan que se aprecian diferencias significativas en las temperaturas máximas siendo menores debajo de la superficie ajardinada, sin embargo las mínimas no se ven significativamente afectadas. Palabras claves: temperatura, sustrato, riego, cubiertas extensivas.

Water use evaluation in green roofs applied to bioclimatic architecture in arid and semi-arid Mediterranean areas

Abstract

There is growing interest in using the vegetation in the urban environment as an element that contributes to climate control. Traditionally, in warm areas, vegetation has been used to protect from direct sun lowering the temperature and increasing humidity. In Spain and more specifically in the southeastern Spanish and areas around the Mediterranean, the concept of urban “naturation” is starting to enter, although there are numerous barriers to using vegetation as an element for passive climate control in buildings. In the Mediterranean regions (arid and semi-arid), extreme weather conditions, and the scarcity and poor quality of water, requires to minimize the use of irrigation water for gardening. To ensure the survival of the facades and ground cover is necessary to optimize water consumption. The aim of this study was to quantify the water needs of green roofs planted with native and naturalized plants located in the southeastern Spanish to ensure their survival, and to know the effect on temperature for their use as insulation of roofs of buildings. The water consumption can be minimized by tailoring the dose to water demand system. To achieve the following parameters were considered: the incorporation of drip irrigation, the dose calculation based on the local evapotranspiration, the use of flora

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adapted to climatic conditions (native and naturalized) and the physical characteristics of the material used as substrate (water reserve). Three watering treatments were applied according to three coefficients as a function of evapotranspiration and water retention capacity of the substrate. The experiment results indicate that green roof gardening in our latitudes demands considerable water consumption, more than 200 mm year-1. This means that the implementation of irrigation systems in the design of an extensive green roof must be considered, and it could be consider that 52%v/v minimum substrate water content, even when using native and xeric plants naturalized, to ensure the sustainability and survival of roofs. With regard to the capability of controlling the temperature of the covers, the results show that significant differences were observed in maximum temperatures, being lower below the landscaped surface, however the minimum temperatures are not significantly affected. Keys words: temperature, irrigation, extensive roofs.

Introducción y/o Justificación

Tradicionalmente en zonas cálidas, la vegetación ha sido utilizada para protegerse del sol directo disminuyendo la temperatura y aumentando la humedad ambiental. En España y mas concretamente en el sudeste español y zonas próximas al Mediterráneo, el concepto de naturación urbana está comenzando a introducirse con la implantación de sistemas como los jardines verticales y cubiertas ajardinadas (Salas et al., 2010). Sin embargo, razones económicas y ecológicas limitan su introducción siendo en zonas mediterráneas áridas y semiáridas como Almería la escasez de agua el principal factor limitante (Montero et al., 2010). Es en países con alta pluviometría donde las cubiertas verdes están ampliamente desarrolladas siendo escasos los estudios que hacen referencia al uso de este tipo de instalaciones en climas áridos y semiáridos. Las cubiertas ajardinadas pueden ser Intensivas con profundidades de 20-60 cm, o Extensivas con espesor de sustrato menor de 20 cm. Benvenuti y Bacci (2010) concluyeron que en climas mediterráneos con prolongada sequía de verano, no se recomienda usar menos de 200 mm de profundidad de sustrato si no se incorpora riego. En regiones mediterráneas con clima árido y semiárido como el sudeste español la disponibilidad limitada de sustrato y agua, fluctuaciones de temperatura, alta exposición eólica y la radiación solar dificultan el crecimiento vegetal. Son pocas las especies que pueden ser utilizadas, destacando las pertenecientes al género Sedum (Dunnett y Kingsbury, 2008) ya que sobreviven en condiciones de sequía severa (Terri et al., 1986) y en poca profundidad del sustrato 70 mm (Getter y Rowe, 2008). Sin embargo, existe un creciente interés en la creación de cubiertas ajardinadas extensivas con una vegetación propia de la zona en las que se instalan para una mejor adaptación ecológica. El entorno mediterráneo es una fuente de especies útiles para cubiertas verdes. Para poder implementar las cubiertas ajardinadas es necesario minimizar el gasto de agua adecuando la dosis a la demanda hídrica. Para conseguirlo en este trabajo se consideraron los siguientes parámetros: incorporación del riego por goteo, el cálculo de la dosis en función de la evapotranspiración local, utilización de flora adaptada a las condiciones climáticas y las características físicas del sustrato (reserva hídrica). Se aplicaron 3 tratamientos de riego según las dotaciones calculadas en función de tres coeficientes de jardín. El objetivo de este trabajo es determinar las necesidades hídricas de una cubierta ajardinadas de poca profundidad, localizadas en el sudeste español y sembrada con flora autóctona y/o naturalizada mediante siembra directa para optimizar el gasto de agua y asegurar la supervivencia de las plantas. Así como determinar el efecto en la temperatura para su uso como aislante de cubiertas en los edificios.

Material y Métodos

Las parcelas de simulación de las cubiertas extensivas se ubicaron en el IFAPA de La Cañada de San Urbano en Almería. Las especies se seleccionaron según su adaptación a la sequía, porte pequeño, perennes, posibilidad de multiplicarlas por semillas e interés ornamental. Para ello se recurrió a especies representativas de la zona según Bases ecológicas preliminares para la conservación de los tipos de hábitat de interés comunitario en España (2009) e incluidas en el catálogo de Flora Vascular de Andalucía Oriental (Blanca et al., 2009). Las especies estudiadas fueron Lavándula dentata, Teucrium lanigerum, Dianthus broteri, Lavándula multifida, Lygeum spartum, Teucrium carolipaui, Thymus baeticus, Ballota hirsuta, Genista umbellata, Sideritis osteoxylla, Teucrium eriocephalum,

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Genista umbellata, Helianthemum almeriense, Stipa tenacissima y Lygeum spartum. Las semillas fueron cedidas por el Banco de Germoplasma Andaluz y/o cosechadas su ambiente natural. Posteriormente fueron sometidas a pruebas de germinación y los resultados analizado para seleccionar aquellas que tuviesen un índice de germinación igual o superior al 25% (IG). Las pruebas se realizaron sin pretratamiento, y con pretratamiento de inmersión de las semillas en agua a 100ºC hasta enfriar y de estratificado en fibra de coco. La dosis de siembra se calculó con los IG obtenidos y se consideró un coeficiente de establecimiento del 50%. La siembra se realizó el 2 de noviembre de 2011 y la dosis se calculó para conseguir una densidad final de 20 plantas m-2. Las plantas se contabilizaron semanalmente. Se construyeron 9 parcelas de 0,5 m2 para la simulación de cubiertas ajardinadas, colocando una capa inferior de plástico, sobre ella la lámina drenante (10 mm), encima lana de roca de 20 mm de grosor, y por último se completó con fibra de coco de 70 mm de profundidad, encima se añadió arlita para cubrir la superficie. Se aplicaron 3 tratamientos de riego según tres coeficientes de jardín en función de la evapotranspiración y la capacidad de retención de agua del sustrato. El método utilizado para estimar las necesidades hídricas (ETL) de los jardines es definido por Costello et al. (2000) donde ETL = ET0 KL, el Coeficiente de Jardín (KL) se determina según KL= Ks Kd Km. Donde Ks es el factor especie, Kd de densidad, y Km de microclima. Los valores aplicables en nuestras condiciones, Ks = 0,3 y 0,05; Kd = 1 ya que se espera que las plantas cubran toda la superficie; y Km =1 (Costello et al. 2000). Estos tres valores de KL definen los tres tratamientos de riego, 0,05 (T1), 0,3 (T3); al que se añadió un valor intermedio de 0,15 (T2), con tres repeticiones para cada tratamiento. Para obtener las necesidades de riego mensual se multiplica por la ET0 media mensual de los 5 últimos años (IFAPA; 2011). Se aplicó la misma frecuencia a todos los tratamientos. El número de riegos se calculó para que fuese mínimo, con un aporte máximo en un riego nunca superior al 47% del Agua total disponible (ATD) del sustrato (6621 mL) para evitar las pérdidas por drenaje. Durante los tres primeros meses se regó abundantemente y a partir de febrero de 2012 se aplicaron los tres tratamientos. Se midió la humedad del sustrato con un sensor ECH2O-5 (Decagon Devices, 2011) y la temperatura del sustrato; y la exterior debajo de las parcelas para conocer el comportamiento térmico de la cubierta con el sensor HOBO U12 Temperature Data Logger-U12-012.

Resultados y Discusión

Uno de los objetivos indirecto de este proyecto fue seleccionar especies autóctonas y/o naturalizadas adaptadas a las condiciones propias del sudeste español y poder utilizarlas mediante siembra directa en las cubiertas ajardinadas extensivas. Para ello se seleccionaran las especies según los criterios de adaptación y valor ornamental que presentaran valores de IG>25%. Sin aplicar pretratamientos, L. dentata y T. lanigerum (>75%), D. broteri (61%), L. multifida (73%), L. spartum (58%), T. carolipaui (53%) y T. baeticus (50%), B. hirsuta (27%), G. umbellata (27%), S. osteoxylla (43%) y T. eriocephalum (43%); valores considerados aceptables teniendo en cuenta que la mayoría de las plantas silvestres tienen mecanismos de latencia. Fueron necesarios pretratamientos para la eliminación de latencia en G. umbellata (26,7%) y H. almeriense (20%) con la inmersión de las semillas en agua a 100ºC hasta enfriar. Total ausencia de germinación se observó en S. tenacissima. Estos resultados se relacionan con la gran variación interanual de la cosecha, apreciándose incluso años casi sin cosecha y con la mayoría de las semillas vanas (García-Fayos et al., 2001). L. spartum mostró un IG del 58% solo con el estratificado en fibra de coco. Por tanto, se puede contar con 9 especies locales para realizar la recolecta de semillas y siembra directa sin necesidad de aplicar pretratamientos germinativos para obtener un IG>25%, Dianthus broteri, Lavandula dentata, Lavandula multifida, Lygeum spartum, Sideritis osteoxylla, Teucrium carolipaui, Teucrium eriocephalum, Teucrium lanigerum y Thymus baeticus. Y con 2 especies mas, Ballota hirsuta y Genista umbellata, aunque precisan de un pretratamiento.

En Fig.1 se aprecia la dinámica poblacional en las parcelas y sus diferencias durante el periodo de aplicación de las diferentes dotaciones de riego. No presentan diferencias estadísticas significativas en el nº total de plantas establecidas entre las tres dotaciones de riego hasta mayo, cuando las

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condiciones climáticas son mas extremas, cuando el nº de plantas en el tratamiento con la menor dotación (T1) disminuye a aproximadamente 2,5 plantas m-2; con diferencias significativas con las dotaciones media (T2) y superior (T3). Al estudiar el nº de plantas establecidas por especie (Fig. 2), debemos tener presente la gran variabilidad del material que se traduce en desviaciones estándar considerables. Las diferencias entre las densidades de plantas en función de los tratamientos de riego fueron estadísticamente significativas al inicio del ensayo al menos entre de dos de las tres dosis de riego en la mayoría de las especies. Coincidiendo que a mayor dotación de agua mayor es la supervivencia de las plantas. A partir del mes de mayo (datos no mostrados), la mayoría de las especies desaparecen cuando son regadas con la menor dotación hídrica (T1), excepto Lavandula dentata y Lygeum spartum que se adaptan a la menor dotación hídrica con diferencias significativas con respecto a T2 y T3. Las especies que mejor se adaptaron a las condiciones fueron G. umbellata, L. dentata y L. spartum. Por lo tanto en las condiciones del sudeste español parece imprescindible aportar al menos una dotación de riego igual o mayor a 200 mm año-1 (T2) (KL = 0,15). La necesidad de riego de las especies silvestres se debe a que las condiciones de las cubiertas son diferentes del suelo natural en profundidad y propiedades físico-químicas del sustrato. Consecuentemente, el ajardinamiento de cubiertas en condiciones del sudeste español mediterráneo demanda consumos de agua importantes que deben considerarse a la hora de cubrir grandes áreas.

Figura 1. Nº plantas m-2 sin distinción de especies en función de los tratamiento de riego aplicados según los coefientes de jardín (KL) utilizados para el cálculo de las dotaciones T1 = 0,05; T2 = 0,15; T3 = 0,30.

Letras diferentes indican diferencias estadísticas P�0,05.

En la Fig. 3 podemos apreciar la variación del contenido en humedad del sustrato en función de la dotación de agua aplicada. Las humedades máxima, mínima y promedio del sustrato mostraron diferencias estadísticamente significativas entre los tres tratamientos de riego. La humedad promedio máxima diaria se corresponde siempre con el tratamiento de mayor dotación hídrica (T3), con un valor del 75%, y la mínima se corresponde siempre con la menor dotación (T1) con un 41%. Por tanto, y en relación a la supervivencia de plantas el tratamiento T1 alcanzó valores de humedad del sustrato limitantes, pudiendo considerarse como el valor mínimo admisible a la hora de regar en las condiciones del ensayo la humedad mínima alcanzada en el sustrato de las parcelas con dotación de riego intermedia T2 con un 52,50%. Con el fin de conocer el comportamiento térmico de las parcelas experimentales se midió la temperatura del sustrato de los tres tratamientos de riego y en el exterior debajo de la cubierta. En la Fig. 4 apreciamos la variación de temperatura del sustrato medida durante una etapa intermedia del ensayo (abril). La temperatura media de las máximas diarias fue mayor en el sustrato en todos los tratamientos que en el exterior. Para los promedios de temperaturas mínima y media diarias fue similar en todas las parcelas y en el exterior con diferencias no estadísticamente significativas. Teniendo en cuenta lo anterior, los diferentes tratamientos de riego utilizados en el ensayo (T1, T2 y T3) afectaron significativamente con una mejora en las temperaturas máximas.

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Conclusiones

Las especies que mejor se adaptaron en términos de supervivencia a las condiciones del ensayo de simulación de cubiertas ajardinadas fueron Genista umbellata, Lavandula dentata y Lygeum spartum. Para asegurar la supervivencia de las plantas utilizadas en el ensayo, el valor de humedad mínimo del sustrato recomendable de partida para regar es 52% v/v si se dispone de sensores de humedad para ello. Según los resultados el ajardinamiento de cubiertas extensivas en el sudeste español demanda consumos de agua considerables. Para la supervivencia de las plantas utilizadas y en las condiciones del ensayo de simulación de cubiertas ajardinadas es imprescindible aportar una dotación de riego igual o mayor a 200 mm año-1, correspondiente a KL de 0,15. La implementación de sistemas de riego en el diseño de una cubierta extensiva debe considerarse para asegurar su supervivencia, incluso cuando se utilice flora xerofita autóctona y naturalizada. Con respecto a la capacidad de controlar la temperatura en las cubiertas, lo resultados señalan que se aprecian diferencias significativas en las temperaturas máximas siendo menores debajo de la superficie ajardinada, sin embargo las temperaturas mínimas no se ven significativamente afectadas.

Figura 2. Nº plantas m-2 en función de los tratamiento de riego aplicados según los coefientes de jardín (KL) T1 = 0,05; T2 = 0,15; T3 = 0,30 para el cálculo de las dotaciones. Letras diferentes indican diferencias

estadísticas a P�0,05.

Figura 3. Contenido en humedad (%v/v) máxima, mínima y media diarias comparadas en función de los

tratamiento de riego aplicados según los coefientes de jardín (KL) utilizados para el cálculo de las dotaciones T1 = 0,05; T2 = 0,15; T3 = 0,30. Letras diferentes indican diferencias estadísticas P�0,05.

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Figura 4. Arriba, promedio de temperaturas (oC) máxima, mínima y media diarias del sustrato en función

de los tratamiento de riego aplicados según los coefientes de jardín (KL) utilizados para calcular las dotaciones T1 = 0,05; T2 = 0,15; T3 = 0,30 y en el exterior. Letras diferentes indican diferencias

estadísticas P�0,05.

Agradecimientos

Al Banco de Germoplasma Vegetal Andaluz de Córdoba por el material vegetal. Trabajo financiado por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía con el Proyecto de Excelencia (RNM-6536_2011-2014) “Monitorización y evaluación de sistemas hídricamente sostenibles en instalaciones de cubiertas ecológicas en arquitectura bioclimática en zonas áridas”.

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Comparison between roots and leaves

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1397

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Figure 1. Relative changes in relation to the control (%) of SOD activity and H2O2 levels in the roots and

leaves of lettuce plants exposed over 24 hours to fresh spent coffee grounds at different concentrations (5-

15%, w/v). Each value is expressed as mean ±± SE (n=3). Asterisks indicate values that differ significantly

from controls on each hour at * p<0.05; ** p<0.01; *** p<0.001.��

Conclusions

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1398

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References

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1399

Soilless production of saffron (Crocus sativus L).

J. G. Diaz1, M. C. Salas2 y M. Guzman2 1Departamento de Fitotecnia, Decanato de Agronomía, Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado,

CP. 3001. Barquisimeto. Venezuela. [email protected] 2Departamento de Agronomía. Área de Producción Vegetal. Universidad de Almería. España.

[email protected] [email protected]

Abstract

In Spain, Saffron (Crocus sativus L.) is traditionally cultivated in extensive system. For the establishment of new areas, obtaining quality planting material is the main problem to solve. So, changes in crop production practices are required. The aim of our assay is to enhance the production of both, flowers and corms, and assess the behavior in soilless culture in greenhouse. An assay was conducted in a greenhouse of the Department of Agronomy at the University of Almería. A completely randomized design with two factors at 4 levels was conducted. Planting density (200-300-400 and 500 corms m-2) and diameter of corms planted (20-22-25 and 30 mm) were the two factors analyzed. 16 treatments and 3 replicates per treatment were used. Analysis of variance was performed and means tested by LSD (� = .05). The number of flowers per corm planted was higher in corms with an initial larger diameter. Initial smaller diameter corms not produced flowers. Regarding the density, significant differences were observed for weight of corms. Increase density of corms produced a decrease of corms weight. Planting densities of 200 and 300 m2 enhanced corm production. And, corm diameter obtained was higher than in corms planted at 400 and 500 corms m-2. The seeding and seed corm diameter are determining factors at intensive crop production of saffron. Both are important parameters for obtaining quality seed corms and production of flowers.

Keywords: corms, saffron, hydroponic, stigma, substrate

Producción en cultivo sin suelo de azafrán (Crocus sativus L.)

Resumen

El azafrán (Crocus sativus L.) tradicionalmente cultivado en forma extensiva en España requiere cambios en su forma de producción para solventar uno de los principales problemas que es la obtención de material de siembra de calidad para el establecimiento de nuevas áreas. Con el objetivo de poder intensificar la producción tanto de flores como cormos y evaluar su comportamiento en cultivos sin suelo bajo invernadero, se llevó a cabo este trabajo de investigación en los invernaderos del Departamento de Agronomía de la Universidad de Almería. El diseño de experimento fue completamente aleatorizado con dos factores a 4 niveles, la densidad de siembra (200-300-400 y 500 cormos m-2) y el diámetro de cormos plantados (20-22-25 y 30 mm) para 16 tratamientos y 3 repeticiones por tratamiento. Se realizó análisis de varianza y prueba de medias por LSD (� = 0,05). De los parámetros evaluados, el número de flores por cormo plantado fue mayor en los cormos de mayor diámetro, y los cormos de menor diámetro no produjeron flores. Respecto a la densidad de siembra, se observó diferencias significativas para el peso de cormos, donde a medida que aumentaba la densidad disminuía el peso de los cormos obtenidos. Las densidades de siembra de 200 y 300 cormos m-2 alcanzaron mayor número y diámetro de cormos obtenidos cormo por cormo plantado, superando a las densidades de 400 y 500 cormos m-2. La densidad de siembra y el diámetro del cormo de siembra son factores determinantes en la producción intensiva de azafrán bajo este sistema, tanto para la obtención de cormos semillas de calidad como en la producción de flores.

Palabras claves: Cormos, azafrán, hidropónico, estigma, sustrato.

Introducción

El azafrán, Crocus sativus L., es una planta triploide estéril, que es, naturalmente, propagada por estructuras vegetativas modificadas denominadas cormos de donde se generan cormos hijos los cuales garantizan la perpetuación de la especie. Debido a este mecanismo de reproducción vegetativa es

1400

evidente que la progenie presentará las mismas características genéticas y, en consecuencia, el mismo potencial productivo que la planta madre. Este hecho, favorable en sí, tiene sin embargo el gran inconveniente de facilitar la propagación de enfermedades sistémicas (virus, fitoplasmas) a toda la descendencia. Las enfermedades y su facilidad de transmisión en plantas de reproducción asexual, podrían ser explicaciones válidas del proceso degenerativo que viene arrastrando el cultivo de azafrán (Negbi, 1999; De Juan et al. 2003; Ram et al. 2004; Zougagh et al. 2006; Poggi, 2009).

Su cultivo en España data desde hace más de 1000 años, teniendo un gran arraigo y tradición siendo exportado a prácticamente casi todos los países del mundo. La superficie cultivada cultivada cada vez es menor debido a la disminución tanto la producción como la cantidad y la calidad del material vegetal disponible para las nuevas plantaciones (Gresta et al. 2009). Por tal motivo, se requiere de la adopción de nuevas técnicas que permitan aumentar la producción, al mismo tiempo que mejoren la calidad de los cormos cosechados. Es allí donde los sistemas de producción intensiva ofrecen ventajas en el desarrollo de los cultivos lográndose controlar luz, temperatura, humedad, sustrato, plagas, enfermedades, malas hierbas y la nutrición de la planta, factores que en condiciones de cultivo extensivo campo son de difícil control (Norbæk et al. 2002; De Juan et al. 2003; Fernández y Abdullaev, 2004; Poggi y Portela, 2011).

El uso de cormos de buena calidad como material de base garantiza el éxito del cultivo. En este sentido, está demostrada la influencia del tamaño del cormo en la producción de flores y, por lo tanto, de estigmas frescos (Molina et al, 2005, Renau et al. 2012). Para que la planta de azafrán florezca, el diámetro del cormo debe tener, al menos, 2 cm de diámetro ecuatorial. De Mastro y Ruta (1993) han constatado un aumento de flores por cormo cuando el tamaño de éste aumenta en la plantación. En diversos países de la Cuenca Mediterránea, las plantaciones se llevan a cabo con cormos bien desarrollados de 20-25 mm de altura y 35-40 mm de diámetro los cuales garantizan una alta producción de flores, hebras de calidad y cormos semillas de buen tamaño para siembras posteriores (Aoba, 1974; Plessner et al. 1989; De Juan et al. 2009; De Maestro y Ruta, 2003; Koocheki et al. 2006).

Los parámetros de calidad del azafrán producido dependerán del manejo del cultivo. Aspectos como tamaño del cormo semilla, tratamientos para el rompimiento de latencia de los mismos tratamientos de frio, época de siembra, riego y fertilización influyen directamente en la calidad de los estigmas cosechados (Negbi et al. 1999; Han, 2001; Moya et al. 2003; Molina et al. 2004; Mollalilabi, 2004; Branch, 2006; De Juan et al. 2009; Gresta et al. 2009; Siracusa et al. 2010; Culleré et al. 2011).

El cultivo de esta especia necesita un giro radical de los sistemas de cultivo empleados, siendo esencial partir de cormos sanos que tengan un tamaño adecuado. Dada la carencia que existe de material vegetal para las nuevas plantaciones, está justificado el estudio de los factores agronómicos que influyen en la obtención de cormos en suficiente cantidad y con la calidad idónea para garantizar un buen rendimiento de estigmas frescos por cormo plantado.

El cultivo del azafrán en forma intensiva, permite el aumento de la densidad de siembra, el uso de sustratos, fertirrigación manejo de soluciones nutritivas y la incorporación de técnicas como el cultivo in vitro que garantizarían producción de cormos sanos lo cual se traduce en mayor obtención de flores. En esencia, el proceso consiste en influir sobre los factores ambientales que inciden sobre el ciclo de desarrollo de la planta, en particular sobre el estado de "dormición", acortando o acelerando este estado fisiológico. Con el manejo adecuado en sustratos y con soluciones nutritivas y en producción intensiva permitirá la obtención de material de plantación más limpio y sano esencial para el éxito de este tipo de cultivos. Se plantea entonces desarrollar el cultivo de azafrán en forma intensiva bajo estos parámetros para lograr aumentar la producción de nuevos cormos semillas de buena calidad que garantizaran la ampliación de la superficie de siembra.

1401

Material y Métodos

El experimento se llevó a cabo entre Octubre de 2010 y mayo de 2011 en los invernaderos del Departamento de Agronomía de la Escuela Superior de Ingeniería en la Universidad de Almería. Se utilizaron cormos de azafrán (Crocus sativus L.) procedentes de Albacete como material vegetal. Para prevenir enfermedades se sumergieron por 20 minutos en una solución de Previcur (0,2 %). Se establecieron cuatro diámetros de cormos considerando el diámetro ecuatorial de los mismos. Se denominó D20 a los cormos de 20 cm, D22 a los cormos de 22 cm, D25 a los cormos de 25 cm y D30 a los cormos de 30 cm. En cuanto a la densidad de siembra se establecieron igual cuatro densidades. Denominando D200 a la densidad de 200 cormos m-2, D300 a la densidad de 300 cormos m-2, D400 a la densidad de 400 cormos m-2 y D500 a la densidad de 500 cormos m-2.

Estos cormos se plantaron en bandejas de polipropileno negro de 15 litros de capacidad dispuestos directamente sobre unos 3 cm de perlita como sustrato (Figura 1). Se regó con solución nutritiva equilibrada 2 L bandeja.dia-1 (Tabla 1). Ajustando la CE a 2 dS m-1 y el pH a 6.

Figura 1. Distribución de bandejas y plantación de cormos en el invernadero.

Al comienzo del ciclo se evaluó la floración registrando el número de flores producidas por cormo plantado. Al final del ciclo, poco después de la senescencia foliar se cosechó el experimento y se evaluó número, diámetro y masa de cormos producidos. El diseño de experimento fue un completamente aleatorizado con arreglo factorial y tres repeticiones dos factores a 4 niveles, la densidad de siembra (200-300-400 y 500 cormos m-2) y el diámetro de cormos plantados (20-22-25 y 3020 mm) para 16 tratamientos y 3 repeticiones por tratamiento.

Cada bandeja con tres divisiones representó un tratamiento. Se realizó análisis de varianza y pruebas de comparación múltiple de medias por LSD (� = 0,05) con el software estadístico Statistix .8.

1402

Tabla 1. Componentes de la solución nutritiva aplicada.

Sales Fertilizantes Mmol L-1

NH4NO3 1,0

KNO3 2,5

Ca(NO3)24H2O 10,0

KH2PO4 2,0

MgSO4 7H2O 2,0


Los resultados de evaluar la producción intensiva de azafrán se muestran a continuación. Con relación al número de flores por cormo plantado los análisis mostraron diferencias significativas entre los diferentes diámetros evaluados, siendo la producción tres veces mayor en el D30 que en D20, mientras que en los cormos D22 y D20 la producción fue casi nula o nula (Tabla 2).

Tabla 2. Efecto del diámetro del cormo de azafrán (Crocus sativus L.) sobre el número de flores producidas m-2, número de cormos producidos m-2 y masa fresca de cormos obtenidos. Letras distintas en la misma fila indican

diferencias estadísticamente significativas según prueba LSD (a = 0,05).

Diámetro (mm) 20 22 25 30

Número de flores m-2 0c 0c 4350b 13600a

Número de cormos m-2 910ab 879ab 844ab 1065a

Masa fresca cormos (g) 782b 1256a 1283a 1288a

Estos resultados corroboran lo señalado en la literatura donde casi todos los investigadores han reportado hasta el momento la misma tendencia, a medida que se aumenta el diámetro de los cormos mayor será la producción de flores (Plessner et al. 1989; De Mastro y Ruta 1993; De Juan et al. 2003; Ahmad et al. 2011; Poggi y Portela, 2011; Renau et al. 2012).

El mismo comportamiento se obtuvo con respecto a la densidad de siembra, donde se detectó diferencias significativas para las tres variables evaluadas. El número de cormos y de flores m-2 el peso de cormos se incrementó a medida que aumentaba la densidad de siembra, mientras que para la masa de los cormos, hubo un comportamiento atípico donde las densidades extremas (500 y 200 cormos m-

2) tuvieron similar comportamiento y superior a las densidades de 400 y 300 cormos m-2, respectivamente (Tabla 3).

1403

Tabla 3. Efecto de la densidad de siembra en azafrán (Crocus sativus L.) sobre el número de flores producidas m-2, numero de cormos producidos m-2 y masa fresca (g) de cormos obtenidos. Letras distintas en la misma fila indican diferencias estadísticamente significativas según prueba de LSD (a = 0,05).

Densidad de plantación (Cormos m-2)

200 300 400 500

Número de flores m-2 1234c 2817bc 4344ab 5625a

Número de cormos m-2 365d 817c 111b 1342a

Masa fresca cormos (g) 1232ab 955c 1081bc 1342a

Conclusiones

La evaluación de diferentes diámetros y densidades de siembra propuesta, logró discriminar significativamente los potenciales productivos de cada una y muestra ser de gran utilidad agronómica, por permitir diferenciar claramente niveles de producción relativos a la biomasa del cormo y al número de flores. Con los resultados obtenidos se pone en evidencia que la densidad de siembra y el diámetro del cormo de siembra son factores determinantes en la producción intensiva de azafrán bajo este sistema, tanto para la obtención de cormos semillas de calidad como en la producción de flores.

Bibliografía

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1405

Efecto del ayuno pre-sacrificio en la respuesta al estrés y la calidad

instrumental de la carne de trucha arco iris, Oncorhynchus mykiss

J. López Luna y M. Villarroel

Departamento de Producción Animal, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos. Universidad

Politécnica de Madrid. Ciudad Universitaria s/n, 28040, Madrid. e-mail: [email protected] Resumen

El manejo pre-sacrificio de los peces, incluyendo el ayuno, puede tener importantes efectos sobre el estrés padecido por los animales y sobre la calidad de la carne, aunque pocos estudios han relacionado la duración del ayuno con la temperatura del agua en poiquilotermos. En este estudio, se ayunó a 90 truchas arco iris durante 1, 2 y 3 días (22,7, 45,3 y 68,0 ºC día, respectivamente) y se les sacrificó a las 08h00, 14h00 y 20h00 para observar el efecto del ayuno y hora de sacrificio sobre varios indicadores sanguíneos de estrés y sobre la calidad instrumental de la carne durante un almacenamiento de 48 horas. Los valores de los peces ayunados fueron comparados con 90 peces control que fueron mantenidos en las mismas condiciones pero alimentados normalmente. Los resultados indican que el cortisol fue significativamente menor en las truchas sacrificadas a las 20h00, mientras que los niveles de glucosa resultaron menores en truchas sometidas a ayuno después de 2 días. La interacción entre el ayuno, la hora de sacrificio y el tiempo de almacenamiento tuvo un efecto significativo sobre el pH, rigor mortis y la capacidad de retención de agua, aunque las diferencias fueron de pequeña magnitud. Los resultados sugieren que el ayuno hasta 3 días (68,0 ºC día) no afecta negativamente al estrés en trucha arco iris y que la calidad de la carne varía más con el tiempo de almacenamiento.

Palabras clave: estrés, bienestar, trucha arco iris, pH muscular, rigor mortis.

Effect of short-term fasting prior to slaughter on stress response and

instrumental meat quality of rainbow trout, Oncorhynchus mykiss

Abstract

Pre-slaughter handling of fish, including fasting, can have important effects on stress and meat quality, although few studies have related fasting duration with water temperature in poikilotherms. We fasted 90 rainbow trout for 1, 2 and 3 days (22.7, 45.3 and 68.0 ºC days, respectively) and slaughtered them at 08h00, 14h00 and 20h00 to observe the effect of fasting duration and hour of slaughter on plasma stress and meat instrumental quality indicators during a 48 h storage. The values of the fasted fish were compared with 90 control fish kept under similar conditions but not fasted. Results indicate that plasma cortisol was lower in trout slaughtered at 20h00, whereas glucose was lower in fasted trout after 2 days of food deprivation. The interaction between fasting, hour of slaughter and storage time had a significant effect on pH, rigor and water holding capacity, although differences were small. These results suggest that fasting up to 3 days (68.0 ºC days) does not greatly affect stress in rainbow trout and that meat quality is more influenced by the storage time.

Keywords: stress, welfare, rainbow trout, muscle pH, rigor mortis.

Introducción

El ayuno previo a un procedimiento estresante, como el transporte o el sacrificio, permite el vaciado del aparato digestivo y reduce la demanda de oxígeno y la producción de desechos (Robb, 2008). Sin embargo, también parece incrementar los niveles de estrés. En trucha, el periodo recomendado de ayuno es de un máximo de 48 h (FAWC, 1996), aunque no existen pruebas consistentes de la relación directa entre una duración óptima del ayuno y parámetros fisiológicos de estrés. En cualquier caso, es habitual para la trucha en libertad soportar períodos de privación de alimento más largos. Ciertos

1406

estudios muestran un incremento (Blom et al., 2000), disminución (Barton et al., 1988) o incluso la ausencia de relación (Sumpter et al., 1991) sobre el cortisol, pero no hay datos sobre otros parámetros sanguíneos. El efecto sobre el estrés puede afectar también a los procesos bioquímicos post mortem, principalmente la glucolisis anaerobia y el ritmo de degradación del ATP. Esto puede a su vez influenciar el inicio y el desarrollo del rigor mortis y la frescura del producto final (Poli et al., 2005). Igualmente, se ha demostrado que la tasa de deterioro de la carne depende de varios factores entre los que se incluye la cantidad de alimento presente en los intestinos (Macagnano et al., 2005), por lo que reduciendo esta cantidad es posible minimizar el deterioro y aumentar la vida útil del producto final (Huidobro y Tejada, 2004). Sin embargo, la duración adecuada del ayuno sin que la calidad de la carne se vea comprometida no está clara. Se ha demostrado que el ayuno a largo plazo es capaz de mejorar la calidad de carne (Einen y Thomassen, 1998), pero los efectos a corto plazo se desconocen.

Actualmente no existe uniformidad a la hora de definir una hora óptima de sacrificio en trucha arco iris y menos en relación a la calidad del producto final. Sin embargo, la elección de este momento es de una gran importancia, ya que está determinada por los ritmos diarios de parámetros fisiológicos de estrés (se han descrito ritmos diarios de cortisol y glucosa en trucha: Reddy y Leatherland, 1995; Polakof et al., 2007), afectando de esta manera a las propiedades de la carne.

Material y Métodos

El estudio se llevó a cabo en la Piscifactoría de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Montes (UPM, Madrid). Se dispuso de 2 estanques (raceways) de 5,16 m3 de capacidad que disponían de agua proveniente de un pozo, proporcionando un flujo de agua constante. Se usaron 180 truchas arco iris macho de 368,8±63,7 g de peso inicial (±sd). Cuando las truchas llegaron a las instalaciones, se dividieron de forma aleatoria entre los dos raceways (n=90) y a su vez cada raceway se dividió físicamente en tres secciones de 1,72 m3 con 30 animales en cada sección, pasando 2 semanas los animales en estas condiciones (período de adaptación). A cada sección se le asignó una hora de sacrificio (08h00, 14h00 y 20h00) y dentro de cada sección los animales se ayunaron durante 1, 2 o 3 días dependiendo del día en el que se sacrificaran (primero, segundo o tercer día). En el otro raceway (controles), las truchas fueron sacrificadas a las mismas horas pero no ayunadas. Los animales fueron sometidos a un fotoperiodo natural (orto: 06h52; ocaso: 21h31). La temperatura del agua media fue de 22,7±0,9 ºC. Para el cálculo de los ºC día, la temperatura del agua se midió cada 5 min, resultando un total de 22,7, 45,3 y 68,0 ºC día.

Después de 1, 2 o 3 días de ayuno, se capturaron individualmente 10 animales ayunados y 10 controles de cada sección de forma alternativa, se anestesiaron con aceite de clavo (60 mg l-1), tomándose una muestra de sangre de 1 ml y finalmente se sacrificaron. A continuación, cinco peces de cada grupo (ayunados y controles) fueron fileteados para proceder a los análisis de pH y capacidad de retención de agua, mientras que los otros cinco se mantuvieron intactos y se almacenaron a 4 ºC para los análisis de rigor mortis. Se determinaron los valores de cortisol (ELISA), glucosa (GOD/PAP) y lactato en plasma (LO-POD). El pH muscular se midió a las 0, 2, 9, 24 y 48 h post mortem y la cantidad de agua liberada, según el método de Grau y Hamm (1957) a las 0, 24 y 48 h post mortem. La progresión del rigor mortis se midió a las 0, 2, 9, 24 y 48 h de almacenamiento de acuerdo al método de Cuttinger (Korhonen et al., 1990) del ángulo de rigor de la cola.

Para el análisis de los indicadores de sangre, se usó un análisis de varianza anidado (ANOVA) mediante el programa SAS (Statistical Analysis System Institute Inc., Cary, NC, USA):

yijkl=Hi+Dj+T(D)k(j)+HDij+HT(D)ik(j) (1)

donde Hi es la hora de sacrificio, Dj el día de muestreo y T(D)k(j) el tipo de ayuno (ayunado o no ayunado) anidado al día de muestreo. Para la calidad de la carne se realizó un análisis de medidas

1407

repetidas, utilizando la duración del ayuno (Dj) y la hora de sacrificio (Hi) como factores principales y las horas post mortem como variable intra-sujeto (Tk). Para simplificar el análisis, los tres grupos control (días 1, 2 y 3) se combinaron en un solo grupo, teniendo de esta manera cuatro grupos (0, 1, 2 y 3 días de ayuno) para la duración del ayuno:

yijkl=Hi+Dj+Tk+HDij+HTik+DTjk+HDTijk (2)

Las medias, incluyendo las interacciones, se compararon mediante un test LSD con un 5% como nivel de significación (P<0,05). En caso de que la interacción triple (duración del ayuno*hora de sacrificio*horas post mortem) fuese significativa (P<0,05), se analizarán las diferencias de las cuatro duraciones de ayuno en cada hora post mortem (análisis de una vía, nivel de significación: 5%) por cada hora de sacrificio.


El nivel de cortisol en plasma fue menor en las truchas sacrificadas a las 20h00 (172 ng ml-1), en comparación con aquellos sacrificados a las 08h00 (247 ng ml-1) y a las 14h00 (208 ng ml-1) (SEM=14), sin otros efectos significativos (Tabla 1). Estos resultados coinciden con los ritmos diarios encontrados para la trucha arco iris (Polakof et al., 2007), con niveles más bajos de cortisol durante la noche. Por tanto, se recomienda el sacrificio de esta especie precisamente en ese momento del día, cuando los efectos negativos del manejo pre-sacrificio pueden resultar menos estresantes. Los altos niveles medios encontrados en este experimento (Jentoft et al., 2005) pueden deberse a ciertos factores exógenos como el transporte a las instalaciones (Lines y Spence, 2012), ajustes jerárquicos (Wedemeyer, 1997) o la captura repetitiva (Poli et al., 2005).

Tabla 1. Resumen de los valores P (ANOVA) de los indicadores plasmáticos de estrés según la Ecuación (1)

H

(n=60)

D

(n=60)

T(D)

(n=30)

HD

(n=20)

HT(D)

(n=10)

Cortisol <0.001 NS NS NS NS Glucosa NS NS 0.003 NS NS Lactato 0.010 NS 0.006 NS 0.028

H: hora de sacrificio; D: día de muestreo; T(D): tipo de ayuno(día de muestreo); HD: interacción hora de sacrificio*día de muestreo; HT(D): interacción hora de sacrificio*tipo de ayuno (día de muestreo). NS: no significativo (P>0.05)

Sin embargo, la glucosa resultó menor en las truchas ayunadas 2 y 3 días en comparación con los controles (Figura 1). Estos resultados son esperados e indican un agotamiento de las reservas hepáticas, siendo por tanto imposible mantener los niveles de glucosa en sangre (Soengas et al.,1996). Parece que el tiempo que la glucosa tarda en disminuir en truchas ayunadas varía en torno a 5-7 días después del comienzo del ayuno (Navarro et al., 1992; Furné et al., 2012). Sin embargo, nuestros resultados muestran que es posible una reducción más temprana.

Finalmente, el lactato mostró un efecto significativo de la hora de sacrificio, el tipo de ayuno (día de muestreo) y su interacción, con valores más altos en los controles (42 mmol l-1) con respecto a los ayunados (26 mmol l-1) a las 20h00 el tercer día de muestreo. Durante el resto de puntos de muestreo no se registraron diferencias, siendo las concentraciones medias de 26 mmol l-1 tanto en ayunados como en controles. La variación de los niveles de lactato en animales ayunados es contradictoria, con reducciones (Hemre et al., 1990) o sin variaciones (Soengas et al., 1996). Los cambios en las concentraciones de este indicador parecen estar más relacionadas con otros factores, como pueden ser momentos de intensa actividad que favorecen un aumento de la glucolisis anaerobia, incrementando así los niveles (Pagnotta et al., 1994). En cualquier caso, el estrés o la hora de sacrificio parecen tener un efecto menor (Polakof et al., 2007)

1408

ab b

a aa

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3

Glu

cosa

en

pla

sma

(m

g 1

00

ml-1

)

Día de muestreo

Ayunados

Controles

Figura 1. Cambios en los niveles de glucosa en plasma durante tres días de ayuno en trucha arco iris (Se

representan las medias y los SEM. Las letras representan diferencias significativas entre grupos; P=0,003)

En cuanto al análisis de calidad de la carne, el análisis de medidas repetidas mostró un efecto significativo de la interacción hora de sacrificio*duración del ayuno*horas post mortem (P<0.05) en todos los indicadores. En líneas generales, no hubo diferencias importantes entre duraciones del ayuno y horas de sacrificio.

El pH muscular mostró una tendencia a disminuir hasta las 9 h post mortem, mientras que los niveles alcanzaron un mínimo entre las 24 y 48 h después del sacrificio (Figura 2). Las diferencias entre días de ayuno fueron evidentes únicamente entre las 0 y 9 h post mortem, observándose una mayor variabilidad en los peces sacrificados a las 20h00.

6.00

6.20

6.40

6.60

6.80

7.00

7.20

7.40

0 10 20 30 40 50

pH m

uscu

lar

Horas post mortem

Controles

1 día

2 días

3 días

08h00

�

�

�

��

6.00

6.20

6.40

6.60

6.80

7.00

7.20

7.40

0 10 20 30 40 50

pH m

uscu

lar

Horas post mortem

Controles

1 día

2 días

3 días

14h00

�

�

�

��

��

�

�

�

��

��

��

��

6.00

6.20

6.40

6.60

6.80

7.00

7.20

7.40

0 10 20 30 40 50

pH m

uscu

lar

Horas post mortem

Controles

1 día

2 días

3 días

20h00

Figura 2. Evolución del pH muscular de trucha arco iris sacrificadas a las 08h00, 14h00 y 20h00 durante

un almacenamiento de 48 h. Se representan las medias (n=5 para ayunados y n= 15 para controles;

SEM=0,09). Diferencias significativas entre puntos de muestreo se representan con letras diferentes

(P<0,05)

El ángulo medio inicial de rigor fue de 36,7 º, mientras que el comienzo del rigor ocurrió entre las 2 (40,5 º) y 9 h (66,9 º) después del sacrificio. El máximo ángulo (máximo rigor) se alcanzó a las 24 h post mortem (88,7 º, 87,2 º y 85,3 º a las 08h00, 14h00 y 20h00 respectivamente). Sólo se registraron diferencias entre duraciones del ayuno 9 h después del sacrificio, sin cambios aparentes entre horas de sacrificio. Esta falta de diferencias se ve conformada por otros autores en salmón atlántico (Mørkøre et

1409

al., 2008), probablemente porque otros factores relativos al estrés pre-sacrificio pueden ser más influyentes que el ayuno o la hora de sacrificio (Merkin et al., 2010).

Finalmente, la cantidad de agua liberada se mantuvo estable a lo largo del período de almacenamiento, con pequeñas variaciones del 5-10 %. Los valores medios en truchas sacrificadas a las 08h00, 14h00 y 20h00 fueron de 14,08 %, 15,62 % y 15,34 % respectivamente. No se registraron diferencias entre duraciones de ayuno, excepto en el momento del sacrificio, con niveles más altos en truchas ayunadas 1 día en relación a los demás grupos. Normalmente, la cantidad de agua liberada por las células musculares aumenta a medida que disminuye el pH (Toldra, 2003), por lo que esta cantidad debería ser mayor en el momento de menor pH (en nuestro estudio a las 24-48 h post mortem). Sin embargo, los valores estables indican que la capacidad de retención de agua parece ser independiente de la evolución del pH tal y como ya describieron Wilkinson et al. (2008) en barramundi, ya que dicha capacidad parece estar más relacionada con la degradación estructural del músculo (Olsson et al., 2003). En cualquier caso, ni la duración del ayuno ni la hora de sacrificio mostraron efectos claros sobre este parámetro (Suárez et al., 2010).

Conclusiones

De acuerdo a los resultados de este experimento, el ayuno hasta 3 días (68 ºC día) no parece influir negativamente en el estrés de la trucha arco iris. Además, se recomienda el sacrificio última hora del día, cuando los efectos negativos del manejo pre-sacrificio pueden ser menos estresantes. De igual manera, no se registraron cambios importantes en relación a la calidad de la carne, siendo el tiempo de almacenamiento el factor más importante en los cambios observados.

Agradecimientos

Esta prueba ha sido financiada por el Proyecto AGL2010-19479 del Ministerio de Ciencia e Innovación.

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1411

Validación de modelos de predicción de caudales mensuales para cuencas no aforadas en

Ecuador P.M.M. Guaya 1, A.I. García2, E. Ayuga2, F. Ayuga2

1Universidad Politécnica de Madrid. ETSI Agrónomos. Ciudad Universitaria s/n 28040 Madrid.

[email protected] 2BIPREE research group, Universidad Politécnica de Madrid.

Resumen

Se estudian dos modelos de predicción de caudales medios mensuales en tres cuencas hidrográficas del Ecuador. El conocimiento de los caudales en las cuencas hidrográficas es importante para la estimación de la disponibilidad de los recursos hídricos, por cuanto el conocimiento de los caudales mensuales permitirá establecer el diseño de estructuras hidráulicas y proyectar adecuadamente los sistemas de riego. Sin embargo, muchas cuencas de todo el mundo, particularmente de los países en vías de desarrollo no cuentan con estaciones de aforo, desconociéndose totalmente cual es el potencial hídrico de estas. Este hecho exige el estudio de modelos hidrológicos simples que requieren un mínimo de datos, pero que estén disponibles en distintos territorios del mundo para la estimación de los caudales medios mensuales. El presente estudio, utiliza tres cuencas en la República del Ecuador, que se encuentran ubicadas en el callejón interandino, sus aguas discurren a la vertiente del pacífico, con la finalidad de comprobar la adaptabilidad de los modelos desarrollados previamente por Chávez et al. (2007) y Vicente-Guillén et al. (2012), para cuencas en Centroamérica y en España respectivamente, que permiten estimar el caudal medio mensual, utilizando el Índice de Adecuación de Humedad (MAI), índice de área foliar (IAF), y las características morfométricas de las cuencas hidrográficas, como las tasas de infiltración del suelo (I), pendientes del terreno (S), y la cubierta vegetal.

Palabras clave: escorrentías mensuales, aforadores de caudal, calibración de caudales

Model validation for prediction of monthly stream flows in Ecuadorian ungauged

watersheds

Abstract

Two models for predicting monthly stream flows in three river basins of Ecuador are studied. The knowledge of the stream flow in watersheds is important for estimating the availability of water resources, the knowledge of the monthly stream flows will establish the conditions for the design of hydraulic structures and irrigation systems. However, many watersheds around the world, particularly in the developing countries do not have gauging stations. So, water potential of these areas is totally unknown. In these countries it is a need to use simple hydrological models with minimal data requirements, but worldwide available. The present study uses three basins in the Republic of Ecuador, which are located in the inter-Andean corridor, its waters drain to the great Pacific slope, in order to check the suitability of the models developed by Chavez et al. (2007) and Vicente-Guillén et al. (2012) for Central America and Spain respectively. With them it is possible to estimate the average monthly streamflow, using the Moisture Adequacy Index (MAI), leaf area index (LAI), and morphometric characteristics of watersheds, such as soil infiltration rates (I ), land slope (S), and land coverage.

Keywords: monthly runoff, stream flow gauges, stream flow calibration


Los procedimientos para conocer los caudales medios mensuales son importantes como medio para la planificación y gestión de los recursos hídricos y esenciales para el funcionamiento eficaz de las infraestructuras que estén orientadas a la generación de energía hidroeléctrica, los sistemas de riego, drenaje de tierras y el suministro de agua potable para pequeños y grandes núcleos de población. Sin embargo, en muchas regiones y países del mundo no se realiza un seguimiento adecuado de las cuencas Hidrográficas con la finalidad de conocer los caudales que las mismas producen a lo largo del año y no existen sistemas fiables de aforo de caudales. En estas circunstancias, los modelos

1412

hidrológicos de predicción que varían en complejidad, pueden proporcionar estimaciones de caudales bastante aproximados a la realidad.

En la actualidad, los modelos de precipitación-escorrentía basados en los aspectos morfométricos de las cuencas utilizan Modelos Digitales de elevación (DEM), datos de suelos, la cobertura vegetal y el uso del suelo, las condiciones iniciales de humedad, estimación de la conductividad hidráulica saturada, Infiltración del suelo y/o coeficientes de rugosidad de (Weissling et al. 2007).

Por otro lado, Hargreaves and Olsen (1999) utilizan un modelo lineal simple basado en el MAI (Índice de Adecuación de Humedad) para predecir el flujo mensual. MAI es la relación de la probabilidad del 75% del excedente de precipitación (75) % para la Evapotranspiración de referencia (ETo). El MAI es un índice de adecuación de la precipitación para suplir los requerimientos de humedad de la vegetación.

Basándose en este modelo Chávez et al. (2007) proponen un modelo simple de predicción de flujo medio mensual, a partir de la MAI mensual y LAI, en combinación con las características de la cuenca como la pendiente media de la cuenca (%), la velocidad de infiltración del suelo (I) y lo validan en cuencas de Honduras y Bolivia. Este modelo fue modificado sustancialmente por Vicente-Guillen et al. (2012), para adaptarlo a las cuencas españolas.

Material y Métodos

2.1 Métodos

El presente trabajo pretende utilizar las metodologías propuestas por Chávez et al. (2007) y por Vicente-Guillen et al. (2012) para evaluar tres cuencas seleccionadas en el centro y sur del Ecuador. La metodología propuesta por Chávez et al. (2007), relaciona el flujo mensual por unidad de superficie y el Índice de Adecuación de la Humedad Mensual (MAI). Esta relación se expresa mediante una correlación exponencial en la que influyen dos coeficientes que dependen de las características físicas de las cuencas. Estas características físicas están relacionadas con el suelo (tasa de infiltración), pendiente del terreno y uso del suelo (índice de cubierta vegetal).

La expresión exponencial aportada por Chavez et al. (2007), es la Ecuación (1):

(1)

Q75L75 es el percentil 75 del flujo probable expresado en (ls-1 km-2) o el 75% de probabilidad del caudal mensual de excedencia que ocurra (indicado por el subíndice Q75), considerando un tiempo de concentración de 15 días (indicado por el subíndice L15). En el modelo propuesto por Chávez et al. (2007) encontraron los mejores resultados cuando relacionaron los flujos a 75% con el índice de adecuación de humedad (MAI), considerando un tiempo de concentración de 15 días (es decir, los valores de caudal para un mes determinado, con probabilidad del 75%, se promedian con los del mes siguiente).Hargreaves y Merkley (1998) encontraron buena correlación entre los valores mensuales de MAI y la escorrentía mensual, con probabilidad del 75%, considerando un tiempo de concentración de 15 días o incluso un mes o más. Solo en las cuencas donde hay mucha percolación profunda y flujo subterráneo la relación entre MAI y el flujo superficial no está bien definida. Chavez et al. (2007) establecen que el caudal con probabilidad del 75% (Q75) puede calcularse a partir de una distribución de probabilidad gamma o utilizando la Ecuación 2. La ecuación asume una distribución gamma o Pearson Tipo III, donde el coeficiente "KPn" es el factor de probabilidad. En el caso de la distribución gamma, "KPn" es igual a 0,74. Sin embargo, si la distribución de probabilidad del caudal pasa a ser normal (es decir, el coeficiente de asimetría es cero), entonces "KPn" sería 0,675. Por lo tanto, es importante caracterizar el tipo de distribución de probabilidad de los caudales.

(2)

1413

Donde Qm es el caudal medio mensual (ls-1km-2) y SD es la desviación estándar de los caudales medios mensuales.

El Índice de Adecuación de la Humedad Mensual (MAI) se determinó como el percentil del 75% de las precipitaciones (P75) divididos por ETo (P75/ETo), (Hargreaves and Olsen 1999). El valor de P75 se determina a partir de la precipitación media mensual (Pm) y su desviación estándar. El nivel de probabilidad del 75% es útil como una indicación de la fiabilidad de la precipitación para la producción agrícola, Ecuación (3).

P75=Pm-(0.74SD) (3)

Los datos de Evapotranspiración de Referencia (ETo) que intervienen en la relación del MAI, se pueden calcular siguiendo la metodología propuesta en la guía de la FAO 56 (Allen et al. 1998), como el usado por Chávez et al. (2007), o a partir de las temperaturas del aire máximas y mínimas registradas y la radiación extraterrestre (Hargraves and Merkley 1998). Las características físicas de la cuenca en estudio también deben conocerse; estas características determinan los valores de los coeficientes “a” y “b” de la ecuación (1). Chávez et al. (2007) calculan estos coeficientes como:

a=10-8(fc/I)-7.2474 (4)

b= -3.2951(I/S) +5.33 (5)

Donde:

fc es índice de cobertura vegetal promedio ponderado

I es la tasa de infiltración del suelo promedio ponderado (mm h-1)

S es la pendiente media ponderada de la cuenca (%)

Para determinar los coeficientes “a” y “b”, Chávez et al. (2007) probaron diferentes combinaciones de las variables I, S y fc. El coeficiente “a” correlaciona mejor con fc/I como variable independiente, mientras que “b” correlaciona mejor con una función de regresión lineal de I/S como la variable independiente. El Índice de Cobertura de Vegetación (fc) necesario para el modelo, viene definido por la siguiente relación, según Norman et al. (1995).

fc = 1- e(0.5LAI) (6)

Donde LAI se obtuvo a través de la clasificación propuesta por Scurlock et al. (2001). El conocimiento del LAI es importante ya que influye en el balance de energía de la superficie del suelo. La tasa de infiltración del suelo (I) determina las características del suelo para absorber agua durante largos períodos de tiempo y depende de la textura del suelo.

Los valores de la tasa de infiltración se tomaron de Cuenca R. (1989).

Vicente-Guillen et al (2012) probaron el modelo de Chávez et al. (2007) para diversas cuencas españolas y al encontrar que el modelo no se ajustaba a las condiciones de las cuencas estudiadas, procedieron a desarrollar un modelo que concluyó en la siguiente ecuación.

Q = e^(a0-0.645846*ln(I)-9.53942*MAI*(I/S)+4.8904*MAI) (7)

Donde:

• a0=4.7 entre los meses de enero a mayo

• a0=3.9 para los meses de junio, noviembre y diciembre

• a0=2.4 para los meses de julio y octubre

• a0=1.1para los meses de agosto y septiembre

• I Infiltración media de la cuenca en (mm h-1)

1414

• S pendiente media de la cuenca en %

• MAI Relación entre la precipitación media mensual y la evapotranspiración de referencia media mensual del área de estudio ETo.

Las tres cuencas seleccionadas en el Ecuador, para realizar el estudio de validación de los modelos desarrollados por Chávez et al (2007) y Vicente-Guillén et al. (2012), cuentan con estaciones de aforo de caudales, las cuales son supervisadas por el Instituto de Nacional de Meteorología e Hidrología (INAMHI).

2.2 Área de estudio

La elección de las cuencas se realizó en función de la disponibilidad y de la calidad de información que presentan cada una de las estaciones. También se consideró que las cuencas a estudiar tuvieran una estación meteorológica en el área de influencia que proporcione la información del clima para generar los datos requeridos por los modelos; esta información es gestionada por el Instituto Nacional de Meteorología e Hidrología del Ecuador (INAMHI). Las áreas de estudio se ubican en la región interandina de la cordillera de los Andes, caracterizadas por una topografía muy accidentada, todas están ubicadas en la vertiente del Océano Pacífico. La figura 1 muestra la ubicación de las cuencas hidrográficas.

La cuenca Rio DJ Chimbo, se ubica políticamente en la provincia de Chimborazo, se integra a la cuenca del río Guayas, el área de la cuenca es de 280.29 km2. Se encuentra en una altitud que va desde los 1400 a los 4320 msnm.

La cuenca Río Saucillo se ubica en la provincia de Loja, forma parte de la cuenca internacional Catamayo Chira, el área de la cuenca en estudio es de 583.39 km2 y políticamente está entre los cantones: Puyango, Celica, Pindal y Zapotillo, la misma se encuentra entre los 280 a los 3080 msnm.

La cuenca Río Uchima también se ubica en la provincia de Loja, gran parte de ella se ubica dentro y en el área de amortiguamiento del parque Nacional Podocarpus, forma parte de la cuenca internacional Catamayo Chira, ocupa un área de 49.04 km2, se ubica entre los 1560 hasta 3780 msnm.

2.3 Datos de clima

Las precipitaciones y los datos de temperatura del aire máximas y mínimas diarias, se tomaron de por lo menos tres estaciones meteorológicas del INAMHI que se ubican dentro de las cuencas en estudio, o en el área circundante; y, tomando como base la más representativa, se ha generado la información necesaria para las áreas de las cuencas.

El clima en la cuenca del Rio DJ Chimbo tiene un período lluvioso que va desde diciembre a mayo y el resto del año disminuyen notablemente las precipitaciones, tiene una precipitación media anual de 900mm, el mes con menor precipitación es agosto con 5.6 mm y el más lluvioso es marzo con 178.1mm; una temperatura media de 11.5ºC, la variación de la temperatura es menos de 1ºC a lo largo del año.

La cuenca del Río Saucillo, caracterizada por un período lluvioso entre diciembre a mayo, con la máxima precipitación en marzo con 391.49 mm, una precipitación media anual de 1099.96 mm, el mes más seco es agosto con 0.17 mm, la temperatura media es 19.5ºC, la máxima se registra en febrero con 20.5ºC y la mínima en julio con 18.1ºC.

La cuenca Río Uchima, tiene una distribución del período lluvioso entre octubre y abril, con el mes más lluvioso en marzo 195.30 mm y el mes más seco julio 11.10 mm, una precipitación media anual de 1100.50 mm, la temperatura media anual es de 14.0ºC, la máxima es 14.3 ºC en octubre y la mínima 13.7ºC en julio.

1415

Figura 1. Ubicación de las cuencas estudiadas en la República del Ecuador


La aplicación de los modelos estudiados a las cuencas seleccionadas arroja los resultados que se resumen en la tabla 1.

Tabla 1. Caudales medios mensuales generados con los modelos estudiados (m3s-1)

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Como se observa en la tabla los resultados obtenidos tras la aplicación de ambos modelos se alejan bastante de los caudales reales obtenidos en las estaciones de aforo. La diferencia es especialmente significativa en la cuenca de Rio Uchima, probablemente por la altísima pendiente media de esta cuenca (más del 55%), que distorsiona los resultados. En los otros dos casos las diferencias para los distintos meses varían entre el 12 y el 996 % para la cuenca Rio DJ Chimbo y el método de Chávez et al. (2007), el 15 y el 95 % para esta misma cuenca y el método de Vicente-Guillén et al. (2012). Para la cuenca Rio Saucillo las diferencias varían entre el 27 y el 6816 % con el método de Chávez et al. (2007), y entre el 26 y el 1017 % con el método de Vicente-Guillén et al. (2012). Como se ve en todos los casos se trata de diferencias excesivas. Ajustando los valores de infiltración del suelo ha sido posible ajustar mejor los resultados en ambos modelos, pero se ignora si estos valores de infiltración se corresponden con la realidad, pues no existen determinaciones de este tipo en los suelos de las cuencas.

1416

Conclusiones

Los modelos estudiados no se ajustaron a las cuencas estudiadas en el Ecuador. La Infiltración del suelo es un factor determinante en el modelo, por cuanto se requiere de datos muy precisos. Los valores recomendados tienen rangos muy amplios, por lo que se considera que la textura y el valor de la infiltración deben ser determinados in situ, no siendo admisible adoptar valores tabulados en función del tipo de suelo. Mínimas variaciones de la infiltración producen fluctuaciones grandes de los valores de los caudales medios mensuales generados.

Los modelos estudiados no se adaptan a cuencas de pendientes altas, mayores del 50%, pudiendo llegar a ajustarse en las cuencas de menor pendiente, siempre que se consideren valores realistas de infiltración, dado que los valores de caudal generados presentan mayor coherencia, frente a los de las cuencas de alta pendiente.

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1417

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Supervisado del deshidratado de zanahorias con imagen de resonancia

magnética nuclear

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Resumen

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Abstract

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1418

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1419

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Tabla 1.�Porcentaje de humedad en peso húmedo de las zanahorias según diferentes tiempos de secado. (a) y

(b) identifica los diferentes duplicados para un mismo tiempo de secado � ��

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1420

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Figura 2. Valores de intensidad de densidad protónica, para el corte número. 5 (zona central zanahoria)

La escala de color empleada se corresponde con los distintos niveles de DP (rojizos altos niveles, azulados

bajos niveles) medidos en cada pixel.

Figura 2. Valores de intensidad de densidad protónica, para el corte número. 5 (zona central zanahoria)

La escala de color empleada se corresponde con los distintos niveles de DP (rojizos altos niveles, azulados

bajos niveles) medidos en cada pixel.

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Figura 1. Imagen binaria resultante del proceso de segmentación de los cortes de zanahoria. (a)

y (b) corresponden a los diferentes duplicados para un mismo tiempo de secado

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Figura 3. Histogramas de DP con respecto al número de pixeles para secciones transversales de zanahoria

con diferentes % humedad (a)90.6% y 0 h de secado; b)59% y 6 h de secado; c)48.9% y 12 h de secado;

d)18.9% y 24 h de secado)

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Figura 4. Representación de los valores de DP, con respecto al rango intercuartil y su relación con el área

de cada corte

Conclusiones

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1423

La conservación del patrimonio agroindustrial. Propuestas para la reutilización de los antiguos mataderos municipales y análisis de costes

M. López1, J.M. Fuentes2, A.I. García2, F. Ayuga2

1 E.T.S. de Ingenieros Agrónomos, Avda. Complutense s/n. 28040-Madrid. [email protected]

2 BIPREE Research Group, Universidad Politécnica de Madrid. Resumen

La creciente demanda de alimentos en las áreas urbanas, junto con los avances en los transportes y la aparición de nuevas fuentes de energía propiciaron a finales del siglo XIX la construcción de diversas industrias agroalimentarias en el medio rural español. Un ejemplo de este patrimonio agroindustrial son los antiguos mataderos municipales, edificados en un gran número de localidades de la geografía española con el objetivo de evitar sacrificios clandestinos de ganado y de mejorar las condiciones higiénicas de la carne. Las cada vez mayores exigencias técnicas y sanitarias para este tipo de construcciones a partir de la década de los 70 y la progresiva sustitución de las instalaciones municipales por mataderos privados más modernos y de mayor capacidad provocaron el cierre y posterior abandono de muchos de estos edificios en las décadas siguientes. En el presente trabajo se muestran cuatro propuestas concretas para la reutilización de este tipo de construcciones. A partir de la información recopilada de varios proyectos fin de carrera desarrollados por alumnos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Madrid, se describen las actuaciones y trabajos de rehabilitación necesarios en cada caso y se ofrece un estudio comparativo de costes entre proyectos de reutilización y obra nueva.

Palabras clave: patrimonio agroindustrial; mataderos; reutilización; proyectos; costes.

The preservation of the agroindustrial built heritage. Proposals for the reuse of the old municipal slaughterhouses and cost analysis

Abstract

An increasing demand for food in urban areas coupled with advances in transport systems and the development of new energy sources sparked off the emergence of the agri-food industry in rural Spain in the late nineteenth century. A particular example of this agro-industrial heritage is the municipal slaughterhouses built to prevent illegal slaughter of cattle and improve the hygienic conditions of meat. The increasing technical and hygienic requirements for this type of constructions and their gradual replacement by more modern private slaughterhouses led to the closure and subsequent abandonment of many of these buildings in the 80s and subsequent decades. This paper shows four specific proposals for the reuse of this type of constructions. From the information and data collected from several final-year projects developed by students of the School of Agricultural Engineering at the Technical University of Madrid, the rehabilitation works required in each case are described and a study of the costs is provided, comparing them with average expenses derived from building a completely new building.

Keywords: agro-industrial heritage; slaughterhouses; reuse; projects; costs.

Introducción

En las últimas décadas del siglo XIX y primera mitad del XX se construyeron en España alrededor de 2100 mataderos públicos en localidades de más de 2000 habitantes destinados a evitar sacrificios clandestinos de ganado y a mejorar la comercialización y las condiciones higiénicas de la carne (Díez, 1978). La entrada en vigor de una nueva normativa técnico-sanitaria más estricta para estas construcciones, y la progresiva sustitución de las instalaciones municipales por mataderos privados

1424

más modernos y de mayor capacidad desencadenaron el cierre y abandono sistemático de muchos de estos edificios a partir de 1980 (García, 1981; Boussinet, 1987). En los últimos años los ayuntamientos y mancomunidades, propietarios de la mayoría de estos inmuebles, han ido tomando conciencia del valor patrimonial de los edificios antiguos, promoviendo su reutilización con diferentes fines (Fuentes, 2010, Fuentes et al., 2011). A lo ancho de la geografía española son varios los ejemplos que pueden citarse de mataderos reutilizados como bibliotecas, centros de exposiciones, restaurantes, auditorios, museos, etc. (Fuentes et al., 2012).

En el presente trabajo se incluyen varias propuestas concretas para la reutilización de los antiguos mataderos municipales sin uso. A partir de cuatro casos concretos en diferentes localidades españolas, se ofrece información de las características tipológicas de cada edificio, las actuaciones necesarias para acondicionar los edificios al nuevo uso y el coste de las obras. Asimismo, se compara el coste de la reutilización con los precios medios de la edificación de obra nueva en edificios de diferentes usos.

Material y Métodos

A partir de la información recopilada de varios proyectos fin de carrera de reutilización de antiguos mataderos municipales (Figura 1) desarrollados por alumnos de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos de Madrid, se ha llevado a cabo un estudio pormenorizado de los costes correspondientes a las obras necesarias para la reutilización de los edificios, clasificándolos en las siguientes categorías: a) trabajos de demolición, limpieza y movimientos de tierras; b) cimentaciones; c) rehabilitación de cubiertas; d) soleras y solados; e) albañilería; f) instalaciones; g) carpintería y vidriería; h) obra de nueva planta. Los costes medios obtenidos por unidad de superficie se comparan a su vez con los precios medios de la edificación de obra nueva en proyectos de características similares.

Los costes de las obras de rehabilitación se han obtenido utilizando la base de precios del Colegio de Aparejadores de Guadalajara ‘CENTRO-2008’ y el Generador de precios de la Construcción de la empresa CYPE Ingenieros. Para poder comparar entre los diferentes proyectos, los costes de las diferentes partidas se han expresado en Euros por unidad de superficie construida, excluyendo los costes de la maquinaria y del mobiliario a utilizar en cada uno de los casos.

Figura 1. Vista exterior de los cuatro mataderos municipales considerados en el estudio. De arriba abajo y

de izquierda a derecha: Matadero municipal de Orgaz (Toledo); Matadero de Los Molinos (Madrid); Matadero municipal de Navalcarnero (Madrid); Matadero municipal de Navalperal de Pinares (Ávila)

1425


Descripción de los proyectos

Caso I-1: Reutilización de un antiguo matadero como fábrica de miel artesanal en la localidad de Navalperal de Pinares (Ávila):

Este matadero construido a finales del siglo XIX, se encuentra situado en una parcela de 562 m2. La edificación consta de dos naves rectangulares, una principal de 185 m2 y otra anexa a la principal de 82 m2, con tabiques en su interior para conformar los distintos habitáculos del matadero (sala de sacrificio, tratamiento de despojos, oficina, vestuario, laboratorio, etc.). Los cerramientos del edificio son de mampostería ordinaria de granito recibida con mortero de cemento, con sillares regulares en esquinas, alfeizar y zócalo. El patio está cercado por una valla perimetral de fábrica de ladrillo de 25 cm de ancho sobre una base de mampostería de granito. Las cubiertas, a dos aguas, son de pizarra sobre un entarimado de madera y cerchas del mismo material. En la reutilización del matadero se plantea la adaptación del mismo para alojar las instalaciones necesarias para la elaboración 12000 kg de miel al año y 2550 kg de polen seco y una pequeña tienda para la venta de los productos elaborados. Las obras de rehabilitación consistirán fundamentalmente en el desmontaje de la cubierta de pizarra y posterior retejado con sustitución de piezas rotas, tras el tratamiento protector de las cerchas y sustitución del soporte; incorporación de canalones y bajantes; saneamiento de los muros; tratamiento puntual de fisuras y grietas; reparación de solados; demolición de antiguos tabiques y construcción de otros nuevos; preparación y posterior revestimiento de paramentos exteriores e interiores; reparación de carpintería y vidrios y reparación de las instalaciones eléctrica, fontanería, saneamiento y protección frente a incendios. El presupuesto de ejecución material de las obras de reutilización del matadero, excluyendo el mobiliario y la maquinaria asciende a 102.335 €.

Caso II-1: Reutilización del antiguo matadero de Navalcarnero (Madrid) como fábrica de producción y envasado de mostos:

El edificio, de estilo Neomudejar, data de 1892 y se halla en desuso desde 1995. La parcela se encuentra delimitada por una cerca de aparejo toledano de 3,5 metros de altura y cuenta con una superficie total de 1008 m2, 549 de los cuales están construidos y el resto correspondientes a patios interiores. La edificación consta de tres naves paralelas, conectadas mediante una serie de dependencias en la parte trasera del edificio. Las fachadas del edificio se constituyen en muros de carga ejecutados con ladrillo visto, en tanto que las cubiertas son de teja curva con pendiente a dos aguas en las tres naves laterales y a un agua en la parte trasera del edificio. El sistema estructural de las mismas está formado por cerchas de madera a la española y de par y pendolón. El objetivo del proyecto de reutilización consistirá en la transformación del edificio en una fábrica de elaboración y embotellado de mosto con capacidad para elaborar en torno a 500.000 litros de producto al año. Las obras a realizar consistirán fundamentalmente en el desmontado de las tejas, protección química e ignífuga de las cerchas; sustitución parcial del soporte de cubierta e incorporación de aislamiento e impermeabilización con placa asfáltica; retejado de los faldones; incorporación de canalones y bajantes; limpieza de fachadas por procedimientos mecánicos; picado y sustitución de revestimientos deteriorados; apertura de huecos de paso; demolición y creación de nuevos tabiques; reparación y/o sustitución de las carpinterías deterioradas; regularización de solados; construcción de tres nuevas estructuras metálicas para cubrir los patios y adecuación de las instalaciones eléctrica, de fontanería, saneamiento y protección contra incendios. El presupuesto de ejecución material de las obras de reutilización, excluyendo el mobiliario y la maquinaria asciende a 393.147 €.

Caso III-1: Reutilización de un antiguo matadero como obrador de pan y museo didáctico en la localidad de Los Molinos (Madrid):

El proyecto tiene como objeto la reconversión del antiguo matadero municipal de Los Molinos en un pequeño obrador de pan artesanal y museo didáctico, con talleres para escolares. La construcción consta de dos edificios anexos de finales del siglo XIX y una nave de construcción más moderna. La

1426

parcela tiene una superficie total de 560 m2, de los cuales 220 m2 corresponden a superficie cubierta y los 340 m2 restantes pertenecen al patio que está cercado por una valla de mampostería de piedra con una gran puerta metálica. Las paredes del edificio están ejecutadas con mampostería de piedra granítica y sillares uniformes en esquinas y huecos. Las cubiertas son a dos aguas con teja plana sobre tablero de madera y cerchas españolas. La nave de construcción más reciente presenta cerramientos de fábrica de ladrillo enfoscados con cemento y cubierta de fibrocemento a un agua, apoyando directamente sobre las correas. Las obras para la rehabilitación del edificio consistirán en el desmontaje de la cubierta; tratamiento protector de las cerchas de los edificios antiguos y ejecución de nuevas cerchas de madera en la nave más moderna; sustitución de los tableros de madera por nuevos paneles sándwich con aislante incorporado; impermeabilización con placa asfáltica; retejado de los faldones con sustitución de las piezas rotas; sustitución de las placas de fibrocemento por teja plana; rebaje de la altura de los muros en el edificio moderno; limpieza de los paramentos de los muros de piedra vista; reparación de los revestimientos; demolición de antiguos tabiques y ejecución de otros nuevos; reparación de solados mediante nivelado con mortero de regularización y colocación de baldosas de gres antideslizante; sustitución de las carpinterías y acristalamientos y diseño de nuevas instalaciones. El presupuesto de ejecución material de las obras, excluyendo el mobiliario y la maquinaria asciende a 183.435 €.

Caso IV-1: Reutilización del antiguo matadero de Orgaz (Toledo) como fábrica de quesos artesanal:

Este antiguo matadero de estilo neomudejar data de 1905 y ofrece una superficie total construida de 257 m2. Presenta muros de mampostería de piedra y ladrillo macizo en esquinas, cornisas y recercado de huecos. El proceso industrial se desarrollaba en dos naves rectangulares de una sola planta, situadas a ambos lados de un patio central. En una reforma posterior se construyeron en dicho patio un baño, una oficina y un pasillo de comunicación entre ambas naves, sumando en conjunto una superficie construida de 133 m2. En la parte trasera de la parcela existen cuatro corrales cubiertos, que se mantendrán al margen de la rehabilitación y se utilizarán como trasteros. Los suelos son de terrazo, y las paredes están cubiertas con azulejos lisos blancos hasta una altura de 2,5 metros. La cubierta está formada por cerchas a la española de madera, enlatado de madera y tejas cerámicas. El patio central presenta una cobertura con placas translucidas de PVC sobre una estructura metálica en avanzado estado de corrosión. La nueva fábrica de queso con DO Manchego procesará 1000 litros de leche al día, lo que supone una producción diaria de 220 kg de queso. Se procederá para ello al desmontado de las cubiertas; tratamiento protector de las cerchas y enlatado; instalación de aislamiento térmico; construcción de un imbornal sifónico para la recogida de aguas pluviales; saneado general de los muros de cerramiento; retacado de ladrillos, limpieza de juntas y reposición puntual de piezas deterioradas; picado de los antiguos revestimientos e incorporación de otros nuevos adaptados al nuevo uso; incorporación de nuevos solados; reparación y sustitución parcial de piezas de carpintería; sustitución de la estructura metálica del patio y diseño de nuevas instalaciones. El presupuesto de ejecución material de la actuación, excluyendo el mobiliario y la maquinaria asciende a 116.703 €.

Análisis de costes

En la Tabla 1 se incluye la descomposición de los costes de las obras de rehabilitación necesarias en cada una de las cuatro propuestas de reutilización descritas en el apartado anterior, expresados en todos los casos en €/m2 de superficie construida. Como puede apreciarse, el coste global de las obras de rehabilitación de los edificios varía entre 383,28 y 833,79 €/m2, en función del estado de conservación de los edificios y de los trabajos requeridos en cada caso para adaptar las construcciones al nuevo uso.

1427

Tabla 1. Coste de las obras de rehabilitación de los mataderos por unidad de superficie (€/m2)

Caso I-1 Caso II-2 Caso III-3 Caso IV-3

Fábrica de miel

artesanal

Producción y envasado de

mostos

Obrador de pan y museo didáctico

Fábrica de quesos artesanal

Demolición, limpieza y movimientos de tierras

79,71 88,45 64,93 13,38

Cimentaciones --- 12,38 --- 3,38 Cubiertas 131,80 86,04 212,21 108,93

Soleras y solados 24,78 18,17 30,17 29,78 Albañilería 48,94 46,39 127,41 125,13

Instalaciones 78,66 79,05 362,61 120,25 Carpintería y vidriería 19,39 9,99 36,47 10,34 Obra de nueva planta --- 49,56 --- 43,43

Total (PEM) 383,28 390,03 833,79 454,63

La Figura 2 muestra la distribución media de los costes por partidas, considerando el presupuesto global de los cuatro proyectos y la suma global de las superficies construidas. Como puede apreciarse en el gráfico, la rehabilitación de las cubiertas y la adaptación de las instalaciones (fontanería, electricidad, saneamiento y protección frente a incendios) al nuevo uso previsto constituyen la parte más importante del presupuesto de rehabilitación, suponiendo entre ambas partidas más del 50 % del coste de la rehabilitación.

Figura 2. Distribución media de los costes por partidas

Para poder comparar los costes de reutilización con los correspondientes a obra nueva, se han considerado además cuatro proyectos de nueva planta asimilables a los proyectos de reutilización anteriormente descritos: Caso I-2 Industria de extracción y envasado de miel en Tarancón (Cuenca); Caso II-2 Construcción de una bodega de elaboración, crianza y embotellado de vino tinto en el término municipal de Vera (Almería); Caso III-2 Planta de elaboración de crepes dulces en el término municipal de Albolote (Granada); Caso IV-2 Planta para la elaboración de queso curado en Haro (La Rioja). En la Figura 3 se muestra una comparativa de los costes superficiales de la reutilización frente a la edificación de nueva planta. En todos los casos, se ha tenido en cuenta exclusivamente el coste de las obras, excluyendo la maquinaria y el mobiliario a utilizar en cada uno.

1428

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Figura 3. Comparativa de costes superficiales de reutilización frente a la edificación de nueva planta

Como puede apreciarse en el gráfico, los costes de la reutilización son superiores a los correspondientes a obra nueva en la mayoría de los casos. Las diferencias más marcadas se observan en el caso III, ya que el nuevo uso planteado en la reutilización (museo) supone mayores gastos de inversión que los correspondientes a un uso meramente industrial. En los casos II y IV se incluye nueva obra como parte de la reutilización, lo que hace que se incrementen los costes por superficie construida.

Conclusiones

El trabajo presentado pretende aportar ideas para la preservación de los antiguos mataderos municipales sin uso. En la comunicación se presentan cuatro propuestas concretas para la reutilización de este tipo de construcciones. Los costes de las obras necesarias para la reutilización de estas edificaciones dependen fundamentalmente del estado de las cubiertas y de la necesidad de adaptar las instalaciones del edificio a las particularidades del nuevo uso. Por otro lado, de acuerdo con el estudio efectuado, los costes de reutilización son un 12% superior a los costes de nueva obra. No obstante, la reutilización de los antiguos mataderos, ofrece otros beneficios tales como la conservación del patrimonio arquitectónico, ahorro de materiales y energía, puesta en marcha de nuevas actividades de carácter económico y preservación de la calidad paisajística de los pueblos (García y Ayuga, 2007).

Bibliografía

Boussinet, C. (1987). Estudio analítico sobre situación de los mataderos municipales respecto a la legislación vigente. Salud y Trabajo 59, 14-24.

Díez, E. (1978). Número, localizaciones y tamaños óptimos de mataderos en Galicia. Instituto Nacional de Investigaciones Agrarias, Madrid.

Fuentes, J. M., García, A. I., Ayuga, E., and Ayuga, F. (2011). The development of the flour-milling industry in Spain: analysis of its historical evolution and architectural legacy. Journal of Historical Geography 37, 232-241.

Fuentes, J. M., García, A. I., González-Montellano, C., Gallego, E., and Ayuga, F. (2012). Reuse of vacant agro-industrial buildings. The case of the public slaughterhouses in Spain. In: Proceedings of the International Conference of Agricultural engineering CIGR-AgEng 2012. Valencia (Spain), July 2012. Paper C-916. 6 pp.

Fuentes, J.M. (2010). Methodological bases for documenting and reusing vernacular farm architecture. Journal of Cultural Heritage 11, 119–129.

García, A. I., Ayuga, F. (2007). Reuse of abandoned buildings and the rural landscape: The situation in Spain. Transactions of the ASABE 50, 1383-1394.

García A. J. (1981). Mataderos públicos versus mataderos privados. Un intento de aproximación. Agricultura 592, 881-887.

1429

Influencia del vigor de la raíz sobre la resistencia a la sequía de dos

variedades de patata

Jaime Puértolas

1, Carlos Ballester

2, David Elphinstone

3, Ian C. Dodd

1

1. Lancaster Environment Centre. Lancaster University. LA1 1AY. Lancaster, Lancashire. Reino Unido.

[email protected]: [email protected]

2. Centro Desarrollo Agricultura Sostenible. Instituto Valenciano de Investigación Agraria. Apdo. 46113.

Moncada, Valencia.

3. Myerscough College. PR3 0RY. Bilsborrow, Preston, Lancashire. Reino Unido.

Resumen

El cultivo de patata consume la mayoría del agua de riego en el Reino Unido, por lo que una mayor eficiencia

del uso del agua puede ser esencial para la sostenibilidad de su agricultura. La patata es una especie

relativamente sensible a la sequía. Sin embargo, aplicando técnicas riego deficitario a variedades resistentes a la

sequía se puede mantener la producción con menos agua. La optimización de prácticas de riego requiere de un

adecuado conocimiento de los mecanismos fisiológicos que permiten a las variedades tolerantes a la sequía

presentar mejor comportamiento.

Se llevaron a cabo una serie de experimentos para entender porqué la variedad Horizon es más

resistente a la sequía que la comúnmente usada Maris Piper. El cultivo se realizó en politunel (para prevenir que

la lluvia interfiriese en el experimento) y el riego automático se programó en función de valores de humedad de

suelo previamente definidos. Ambas variedades se sometieron a cuatro diferentes tratamientos de riego durante

la fase de engorde del tubérculo (riego completo (FI), riego parcial de raíces alternado (PRD-A), riego parcial de

raíces (PRD-F) y riego deficitario homogéneo (WRD) en orden decreciente de volumen de riego aplicado). La

producción de tubérculo se redujo con el volumen de riego aplicado en Maris Piper pero no en Horizon, lo que

se relacionó con una mayor densidad de raíces de Horizon en horizontes profundos (<40 cm) y permanentemente

húmedos.

Al cultivar plantas en macetas de 5 l en un experimento en invernadero durante dos meses no se

observaron diferencias en la respuesta a la sequía en intercambio gaseoso, potencial hídrico en hoja,

concentración de ácido abcísico en el xilema de la hoja o biomasa aérea. Sin embargo, en plantas bien regadas, la

biomasa de la raíz fue muy superior en Horizon. El déficit hídrico redujo drásticamente las diferencias. Por tanto,

Horizon parece mantener la producción consiguiendo un rápido acceso al agua almacenada en horizontes

profundos y húmedos. No obstante, esta ventaja puede que requiera de suelos suficientemente profundos y una

humedad del suelo adecuada (por riego o lluvia) en la fase inicial del cultivo.

Palabras clave: riego deficitario, riego parcial de raíces, densidad de raíces, resistencia a la sequía

Influence of root vigour on drought resistance in two potato varieties

Abstract

Potato consumes the most irrigation water in the United Kingdom, so improving crop water use

efficiency could be essential for sustainable agriculture. Potato is a relatively drought-sensitive species.

However, water saving irrigation techniques can be applied to drought resistant varieties in the later stages to

maintain yield despite applying less water. Optimising irrigation practices requires a good understanding of the

physiological mechanisms allowing superior performance of drought tolerant varieties.

A series of experiments aimed to explain why the Horizon variety is more drought resistant than the

commonly used Maris Piper variety. Plants were grown in a polytunnel (to prevent rainfall compromising the

experimental design) and irrigation was automatically scheduled based on defined soil moisture thresholds. Both

varieties received four different irrigation treatments during the tuber bulking stage: full irrigation (FI), partial

root-zone drying with the dry side alternating (PRD-A), partial root-zone drying with wet and dry sides fixed

(PRD-F), and full root-zone drying (WRD) in decreasing order of amount of water applied. Tuber yield

1430

decreased with irrigation volume applied in Maris Piper but not in Horizon. This was related to the higher root

density of Horizon in deep (> 40 cm) permanently wet soil layers.

When plants were grown in 5 L pots in a glasshouse experiment over two months, no varietal

differences in gas exchange, leaf water potential, leaf xylem abscisic acid concentration, and shoot biomass were

found in responses to soil water deficits. Under well watered conditions, root growth during the first month was

much higher in Horizon, but water deficit dramatically reduced this difference. Therefore, Horizon seems to

maintain yield by rapidly securing access to water stored in deep moist layers. However, this advantage may

require sufficiently deep soils and adequate water conditions (achieved by irrigation or rainfall) in the early

stages after emergence.

Key words: Deficit irrigation, partial root-zone drying, root density, drought resistance

Introduction

Supplementary irrigation can increase crop yield even in humid climates (Dodd et al., 2011).

In the United Kingdom, potato (Solanum tuberosum L.), accounts for 56% of the irrigation volume

(Knox et al., 2009) and the arable area suitable for rain-fed potato crops is predicted to decrease by

74% in the future (Daccache et al., 2012).

Although potato is considered a drought-sensitive species (Ierna and Mauromicale, 2012),

irrigation techniques like partial root-zone drying and controlled deficit irrigation, that supply less

water than potential crop evapotranspiration, have significantly reduced the amount of water applied

(by 20-30%) to potato crops without decreasing potato yield or quality (Saeed et al., 2008).

Plant breeding can also help to reduce the required irrigation volume by selecting drought

resistant varieties (Cabello et al., 2012). Potato has high potential for genetic selection of drought

tolerance traits, mainly because of the existence of Andean wild races adapted to dry environments

(Anithakumari et al., 2012). Among those traits, large root system has been recognised as a key trait

for drought resistance in many crops (Palta et al., 2011) but not in potato because its root system is

described as shallow and sparse compared with other crops (Yamaguchi and Tanaka, 1990). However,

recent findings report potato roots exploring down to 80-90 cm (Stalham and Allen, 2001). This study evaluated the impact of different drought acclimation traits on the sensitivity of

potato yield to deficit irrigation, in both glasshouse and field experiments. The physiological,

morphological and yield responses to water deficit were studied in two potato varieties with reported

differences in drought sensitivity to water deficit. It was hypothesised that root vigour was the main

trait that differed between the drought- and non-drought resistant variety.


For both glasshouse and field experiments, seed tubers of two varieties with contrasting

drought resistance were purchased from Higgins Agriculture Ltd (Doncaster, UK). Solanum

tuberosum L. cv. Maris Piper is commonly used by UK growers. S. tuberosum L. cv. Horizon is less

known in UK but is considered to possess excellent drought resistance according to the British Potato

Council variety database (British Potato Council, 2011).

In the field experiment, seed tubers of both varieties were planted in late May under a

transparent plastic roof to exclude rainfall. The plot was located at the experimental farm of

Myerscough College, in Bilsborrow, Preston, UK (53º51’11’’N 2º45’47’’W). The soil is a sandy loam

with high organic matter content. The plot was divided in four blocks, with 8 rows of 6 m per block.

Spacing was 0.75 x 0.3 cm. The experiment was arranged in a split-plot design, with variety and

irrigation treatment as factors. Within each block, two contiguous sub-plots (rows, each assigned to

one variety) formed a whole-plot randomly assigned to one of the four irrigation treatments.

Irrigation was automated according to the readings of moisture probes (SM-200, Delta-T

Devices, Burwell, UK) placed in the Maris Piper row of each whole-plot in one of the blocks and

connected to a data-logger (GP1, Delta-T Devices) which, in turn, controlled the irrigation valves. The

probes were previously calibrated for the plot soil in the laboratory and buried 10 cm at the base of the

ridge. Water was delivered to each planting row by two parallel trickle tapes running along the middle

1431

of both slopes of the planting ridge. Irrigation treatments were imposed during the bulking stage, from

21 days after plant emergence (DAE) to 77 DAE. Before the treatment phase, irrigation was applied

when soil volumetric water content (�v) was between 0.35 and 0.45 cm3cm

-3. The different treatments

were set as follows: FI (full irrigation: �v =0.35-0.45 cm3cm-3; uniform); PRD-F (fixed partial root-

zone drying: one side as FI; no irrigation applied to the other); PRD-A (alternating partial root-zone

drying: initially as in PRD-F but dry and wet sides alternated four times); WRD: (whole root-zone

drying): No irrigation applied during the whole period. The amount of water delivered for each

treatment was measured by flow meters installed just downstream of each valve.

Soil electric reflectivity (��) was periodically measured in the first 100 cm of the soil profile

of one mid-ridge location within each whole-plot with a soil moisture probe (PR2/6, Delta T Devices)

during the irrigation treatment period. The 16 access tubes were randomly assigned to each variety

within each sub-plot (8 per variety). The plot was irrigated at saturation at the end of the experiment

and the percentage of actual �� with respect to saturated �� (��/��sat) was calculated for each

measurement, tube and depth, as a proxy of the soil volumetric water content. Measurements were

taken at the end of the irrigation treatment period.

At the end of the experiment, soil cores were taken from the first 80 cm of soil profile in the

vicinity of the 16 access tubes and roots extracted in each core. Each core was composed of four 20

cm long and 9 cm in diameter dug out sequentially with an auger. Root dry weight density (RDWD)

was measured in each core. Average tuber fresh weight per unit area (kg m-2) per subplot was

determined by harvesting in two separate 0.75 m2 areas in each row and block (1 x 0.75 m centred in

the row).

In the glasshouse experiment, twenty-four seed tubers of the two varieties were planted in 5 L

pots filled with top soil taken from the field plot. Pots were randomly placed in an unheated

glasshouse, watered to field capacity and weighed. Temperature ranged between a maximum of 22-

29ºC and a minimum of 16-19ºC. Photoperiod was 14 h. Due to differential emergence success rates

between varieties, 16 plants of Maris Piper and 22 of Horizon were obtained. Weight thresholds and

irrigation volumes for the different treatments throughout the experiment were calculated from pot

weight at saturation (0.45-0.50 cm3cm

-3) accounting for the estimated soil volume in each pot.

Pots were watered to saturation when estimated �v fell below 0.35 cm3cm-3. In early March, 7

DAE, half of the pots from each variety were randomly assigned to one of the following two irrigation

treatments which were imposed for four weeks: FI (full irrigation): �v between 0.35 cm3cm

-3 and

saturation; DI (deficit irrigation): �v=0.20-0.35 cm3cm-3.

Gas exchange, leaf water potential, abscisic acid concentration in leaf xylem sap and biomass

were measured at the end of the experiment (33 DAE). Net photosynthesis rate (A) and stomatal

conductance (gs) were measured at noon with an infrared gas analyser (CIRAS-2, PP Systems,

Hitchin, UK) on a fully expanded leaf at 1000 µmol m-2

s-1

PPFD and 390 ppm of CO2 atmospheric

concentration. Water potential was measured in an adjacent leaf with a pressure chamber. ABA

concentration in leaf sap ([X-ABA]) was extracted and determined (Dodd, 2007).

Tuber yield in the field were analysed by split-plot ANOVA. Root dry weight density and

��/��sat in different layers of the soil was analysed by repeated ANOVA. Separate repeated measures

ANOVA described above was performed for the first (0-40 cm) and second (40-80 cm) half of the soil

profile. Soil moisture, gas exchange, water potential, [X-ABA] and biomass were analysed by

ANOVA, with irrigation and variety as factors.

Results

Tuber yield in the field was not affected by irrigation (F=0.25, P=0.86), but variety and

irrigation x variety interaction were statistically significant (F=11.03, P=0.006; F=6.61, P=0.007,

respectively). Across treatments, yield decreased with irrigation volume applied in Maris Piper, but

not in Horizon (Fig. 1).

1432

Irrigation volume respect to FI (%)

0 20 40 60 80 100 120

Tu

be

r yie

ld (

kg

m-2

)

200

300

400

500

600

700

Horizon

Maris Piper

Figure 1. Relationship between irrigation volume (respect to the volume applied during treatment

application in FI treatment=169 mm) and average tuber yield for each treatment (n=4)

Horizon had higher RDWD than Maris Piper in the lower (40-80 cm) part of the soil profile

(F=15.75, P=0.005 for variety effect), while no differences were observed in the upper (0-40 cm) part

(F=0.97, P=0.36) (Fig. 2a). Soil moisture increased with depth in all treatments (F=37.20, P<0.001).

The index ��/��sat was above 0.9 for all the treatments at 60 and 100 cm in depth and decreased for the

above 40 cm, especially in PRD-F and DI (Fig. 2b).

Root dry weight density (mg cm-3)

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25

De

pth

(c

m)

0

20

40

60

80

100

Horizon

Maris Piper

0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

FI

PRD-A

PRD-F

WRD

b

b

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a a

a a

a

ab

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ns

ns

ns

ns

a

a

ns

ns

ba

Figure 2. Root dry weight density for each variety (a) and relative soil moisture (��/��sat) (b) along the

soil profile. Error bars are omitted in b for clarity (n=8 for a; n=4 for b). Different letters denote statistically

different means (p<0.05); ns= non-significant differences

In the glasshouse experiment, �v was higher in FI (0.43±0.01 cm3cm-3) than in DI (0.24±0.01

cm3cm

-3; F=233.5; P<0.001). Variety did not affect �v (F=2.3; P=0.14).

Gas exchange rates (A and gs) were higher in FI plants (P<0.001 for both variables), but no

statistically significant effects of variety (F=1.60, P=0.20; F=0.04, P=0.84 for A and gs respectively),

irrigation x variety (F=0.64, P=0.43; F=0.26, P=0.61) were found. Leaf water potential (Ψleaf) was

slightly but significantly lower in DI plants (F=13.29, P<0.001). No variety effect was observed

(F=2.64, P=0.11). [X-ABA] was higher in DI plants (F=17.58, P<0.001) and slightly higher in

Horizon (F=4.77, P=0.03), but no interaction was observed (P=0.12, P=0.73).

1433

Shoot biomass was higher in FI plants, but no variety effect was observed (F=0.09, P=0.77).

Root dry weight was higher in Horizon (F=12.07, P=0.002) and variety x irrigation interaction was

observed (F=4.85, P=0.04) since the higher root biomass in Horizon was only observed in the FI

treatment (Fig. 3).

DI FI

Ro

ot

dry

weig

ht

(g)

0

2

4

6Horizon

Maris Piper

b

aaa

Figure 3. Root dry weight at the end of the glasshouse experiment for each irrigation treatment and

variety (n=16-22). Different letters denote statistically different means (p<0.05).

Discussion

Even though there was appreciable moisture in deep (<40-60 cm) soil layers in the field

experiment, the total amount of water applied was positively correlated with Maris Piper tuber yield

indicating that low soil water content levels in the upper 40 cm decreased tuber yield in that variety as

demonstrated previously in potato (Ierna and Mauromicale, 2012). In contrast, Horizon shoot biomass

and tuber yield was unaffected by upper soil drying, likely due to its higher root density in deep (<40

cm), soil layers, suggesting that this variety might maintain its photosynthetic performance by

extracting water from these deep layers. Although potato is considered to have shallow roots, some

studies report that deep roots can extract a considerable fraction of the total water used (Stalham and

Allen, 2004).

However, superior performance of genotypes under drought conditions can be also related to

other physiological traits conferring drought tolerance such as increased water use efficiency at the

leaf level linked to higher xylem ABA concentration (Thompson et al., 2007) or conservative water

use (Khan et al., 2007). In our study, none of these traits seemed to be higher in the most drought

tolerant variety. Although [X-ABA] was higher in the drought tolerant variety, this was not associated

with lower stomatal conductance and did not affect varietal responses to drought.

Carbon allocation to roots was higher in Horizon in accordance with field results. Root

biomass was more than two-fold higher in Horizon at the end of the first two weeks of experiment in

well watered plants. Our results confirm the hypothesis that higher drought tolerance of Horizon

compared to Maris Piper was explained exclusively by its superior root vigour. Early root vigour (in

the first 30 days after emergence) is relatively easily assessed and may be used to select drought

tolerant varieties (Wishart et al., 2013). However, it must be highlighted that varietal differences in

root growth were drastically diminished under water stress in the glasshouse experiment, unlike in the

field. This suggests that, with no restriction to root extension during the early stages of the crop,

Horizon would secure access to water, thus maintaining yield when deficit irrigation treatments were

applied later. However water stress occurring shortly after emergence, or shallow soils (analogous to

culture in pots), would potentially negate Horizon’s superior drought tolerance.

1434

Acknowledgments

This research has been funded by EU project SIRRIMED (FP7- KBBE-2009-3-245159). C.

Ballester was a PhD visitor at the Lancaster Environment Centre, funded by INIA (Instituto Nacional

de Investigaciones Agrarias).

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1435

Efecto de la reducción del aporte nitrogenado sobre el metabolismo del nitrógeno en distintos cultivares de brócoli. M. Carvajal1*, J. Bernabeu3, F. Riquelme1, D.A. Moreno2, C. García-Viguera2 M.C. Martinez-

Ballesta1,

1Plant Nutrition, Dept., CEBAS-CSIC, Espinardo, 30100 Murcia, Spain. [email protected] 2Phytochemistry Lab., Food Science Technology, Dept. CEBAS-CSIC, Espinardo, 30100 Murcia, Spain,;

3SAKATA SEED IBERICA. Pl. Poeta Vicenta Gaos, 6. 46021 Valencia.

Resumen

La nitrato y la nitrito reductasa son las enzimas clave en la asimilación de nitrato y se encuentran altamente influenciadas por la presencia y la forma de nitrógeno en el medio de cultivo. Para evaluar la influencia de las reducciones de los aportes nitrogenados en 5 cultivares de brócoli (Brassica Oleracea var. italica), se cultivaron las plantas en disoluciones de Hoagland modificadas, alterando únicamente las concentraciones de nitrógeno y modificando la relación nitrato/amonio (Reducción de N total: 100%, 75%, 50% y 25%. Formas nitrogenadas NO3

-/NH4+: 1/0, 2/1 and 1/1). Se determinó el crecimiento, la concentración mineral, la nitrato y nitrito reductasa

y la concentración de proteínas totales. En base a los resultados, se puede observar que existieron diferencias entre los cultivares estudiados, pero que en general la reducción del 50% del aporte nitrogenado no modificó el crecimiento ni el metabolismo del nitrógeno. Sin embargo, se apreciaron diferencias cuando se redujo la relación nitrato/amonio.

Palabras clave: nitrato, amonio, NR, NiR

Effect of nitrogen supply reductions on nitrogen metabolism in different broccoli cultivars

Abstract

The nitrate and nitrite reductase are key enzymes in the nitrate assimilation. They are highly influenced by the presence of nitrogen and nitrogen form in the nutrient solution. To evaluate the influence of reductions in nitrogen supply on 5 cultivars of broccoli (Brassica oleracea var. italica) plants were grown in modified Hoagland nutrient solutions. The concentrations of nitrogen were reduced and the ratio nitrate/ ammonium was modified (Reduction N total: 100%, 75%, 50% and 25%. nitrogen forms NO3-/ NH4+: 1/0, 2/1 and 1/1). Growth, mineral concentration, nitrate and nitrite reductase, and total protein concentration were determined. Based on the results, we observed that there were differences between the cultivars studied, but in general, 50% reduction of nitrogen supply did not affect the growth and nitrogen metabolism. However, differences were observed when the ratio nitrate/ammonium was reduced.

Keywords: nitrate, nitrite, NR, NiR

Introducción y Justificación

El nitrógeno (N) es el cuarto elemento más abundante en los organismos vivos y la forma aniónica de nitrato es la principal fuente de N para las plantas que sirve tanto como nutriente, como molécula señal y tiene efectos muy importantes en el metabolismo y el crecimiento de la planta. La adquisición y el transporte de nitrato, así como la carga de nitrato al xilema en las raíces es un paso altamente sensible y dependiente de muchos factores entre ellos el aporte de nitrógeno al medio (Tischner, 2000). El enzima clave para la asimilación de nitrato es la nitrato reductasa (NR), ya que junto a la nitrito reductasa (NRi), transforman el nitrógeno inorgánico en nitrógeno asimilable para las

1436

plantas (Campbell, 1999). La actividad NR en las hojas depende en gran medida del flujo de nitrato desde las raíces (Foyer et al., 1998). NR se regula a nivel transcripcional, traduccional y post-traduccional (Tischner, 2000). Además del nitrato, azúcares y aminoácidos también pueden controlar la expresión de NR (Iglesias-Bartolome et al., 2004). El nitrato citosólico parece que además protege a la NR de proteasas e inhibidores (Campbell, 1999).

En este trabajo hemos estudiado el efecto de las reducciones de N y diferentes aportes nitrogenados sobre el crecimiento y las actividades enzimáticas nitrato y nitrito reductasa en 5 cultivares de brócoli con el fin de evaluar su efecto en el metabolismo de nitrógeno.

Material y Métodos

Las plantas de brócoli de los cultivares Parthenon, Naxos, Pharos, Chronos and K709 (K7) (Sakata Seed Ibérica) se cultivaron en cámara de cultivo bajo condiciones controladas de crecimiento. Para ello, las semillas de brócoli se se prehidrataron en agua desionizada con aireación continua durante 12 horas. Posteriormente se pusieron a germinar en bandejas con vermiculita en una cámara de germinación a 28°C en oscuridad. A los dos días se pasaron a una cámara de crecimiento donde se mantuvieron en condiciones ambientales controladas de 16 horas luz y 8 horas de oscuridad y a una temperatura del aire de 25 y 20°C respectivamente. La humedad relativa fue del 60% en el día y 80% en la noche. La radiación fotosintéticamente activa (PAR) fue de 400 �mol m-2 s-1 la cual fue provista por una combinación de tubos fluorescentes (Philips TLD 36 W/83, Iena, Germany and Sylvania F36 W/GRO, Manchester, NH, USA) y lámparas de halógeno (Osram HQI, T 400 W, Berlin, Germany). Después de mantener las plántulas en estas condiciones durante 3 días, se transfirieron a un sistema hidropónico en contenedores de 15 litros con una solución nutritiva Hoagland: KNO3 (6.0 mM), Ca(NO3)2 4 H2O(4.0 mM), KH2PO4 (1 mM), MgSO4 7H2O(1 mM), H3BO3 (25.0 �M), MnSO4 (2.0 �M), ZnSO4 (2.0 �M), CuSO4 (0.5 �M) (NH4)6 Mo7O24 (0.5 �M), Fe-EDTA (20.0 �M)y aireación continua. En todos los experimentos, la disolución se cambió por completo cada tres días. La disolución nutritiva Hoagland se modificó para los distintos tratamientos de N seleccionados (4 tratamientos de reducción de N y 3 tratamientos de distintas formas nitrogenadas):

• Reducción de N total: 100%, 75%, 50% y 25%. (100% Hoagland = 14 mM NO3-)

• Formas nitrogenadas (tomando el 50% de aporte de N total) NO3- /NH4

+: 1/0, 2/1 and 1/1

A las 3 semanas de crecimiento se determinaron los pesos secos y frescos de la planta, el contenido mineral y las actividades enzimáticas nitrato reductasa y nitrito reductasa.(Debouda et al., 2007).

El análisis estadístico se realizó por parámetro y cultivar con el test de Tukey HDS con un nivel de significación del 95%.


Las plantas de la familia Brassicaceae requieren cantidades relativamente grandes de nitrógeno para el crecimiento óptimo y la producción de la inflorescencia de alta calidad (Coulombe et al., 1998). La cantidad de nitrógeno necesario para dar un rendimiento óptimo varía ampliamente, debido a las propiedades del suelo, las condiciones climáticas y los requerimientos de cada cultivar (Vågen, 2003). En nuestro estudio (Figura 1), una reducción del aporte de N, hasta 35% sólo redujo significativamente el crecimiento en las plantas del cultivar Parthenon. Sin embargo, no se observaron diferencias significativas en el resto de los cultivares estudiados. La reducción al 25% produjo una reducción del crecimiento en todas las variedades. Se ha descrito que cantidades excesivamente bajas de suministro de nitrógeno pueden causar algunos trastornos fisiológicos como tallo hueco (Favek et

1437

al., 2012). Sin embargo, en nuestras plantas no se apreciaron alteraciones fisiológicas aparentes. En cuanto a los distintos aportes nitrogenados, se observó un incremento en todos los tratamientos cuando se aplicó NO3

- /NH4+: 2/1.

La actividad nitrato reductasa (NR) en las hojas de bróculi (Tabla 1) disminuyó en los tratamientos de nitrato con menor aporte de N, en todos los cultivares. Sin embargo, el tratamiento de NO3

- /NH4+: 2/1

no presentó diferencias significativas con respecto a las plantas cultivadas con un aporte del 50% de N. Por otro lado, la concentración de N total en hojas y raíces no mostró diferencias significativas (datos no mostrados). Nuestros resultados confirman que la actividad NR está inducida por el nitrato y que al disminuir la adquisición de nitrato en las plantas se produce una importante disminución en la actividad NR en hoja (López-Berenguer et al., 2007). Sin embargo, la rápida asimilación de NH4

+ puede afectar positivamente al crecimiento.

La actividad nitrito reductasa, presentó el mismo patrón de respuesta que la nitrato reductasa aunque con menores variaciones (datos no mostrados).

Figura 1. Peso fresco total (g) de las plantas de los 5 cultivares de brócoli en respuesta a las reducciones de N y a las distintas formas de aplicación (NO3

- /NH4+). (Cada barra es la media ± SE,

n=6). Barras con distinta letra son estadísticamente diferentes (Tukey, P < 0.05).

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1438

Tabla 1. Efecto de las reducciones de N y de las distintas formas de aplicación (NO3-/NH4

+) sobre la actividad nitrato reductasa (µmol NO3

- g p.f. h-1) en hoja en 5 cultivares de brócoli. (medias ± SE, n=4). Columna con distinta letra son estadísticamente diferentes (Tukey, P < 0.05)

Conclusiones

En base a los resultados de este estudio se puede observar que existieron diferencias entre los cultivares estudiados, pero que en general las reducciones del 50% del aporte nitrogenado no modificaron el crecimiento ni el metabolismo del nitrógeno. Sin embargo, se apreciaron diferencias cuando se redujo la relación nitrato/amonio. Además el tratamiento de 50% de N con la relación NO3

- /NH4

+: 2/1, no presentó diferencias significativas con el cultivo de control (100% de N), en relación con el crecimiento de la planta y la asimilación de nitrógeno. Estos resultados abren la posibilidad de reducir los aportes de nitrato al cultivo del brócoli aumentando la proporción de aporte de NH4

+.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad (CICYT (AGL2012-40175-C02-01). El contrato de M.C. Martínez-Ballesta, ha sido financiada a través del programa “Ramón y Cajal” [Ref RYC-2009-04574].

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Tratamientos CHRONOS PARTHENON PHAROS NAXOS K7 N100 232 ± 66a 254 ± 39a 253 ± 75a 277 ± 92a 293 ± 60a N50 198 ± 76a 142 ± 38b 125 ± 32b 176 ± 32ab 206 ± 15b N35 213 ± 64a 210 ± 55a 100 ± 35b 119 ± 24b 106 ± 29c N25 218 ± 53a 90 ± 4c 153 ± 42ab 102 ± 5b 195 ± 11b N 2:1 193 ± 43a 145 ± 32b 209 ± 25ab 129 ± 67b 156 ± 21bc N 1:1 172 ± 14b 111 ± 40b 96 ± 15b 115 ± 25b 121 ± 31c

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1440

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Influencia de una cubierta vegetal en la reestructuración de un suelo

degradado

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Influence of vegetal cover on degraded soil reparation

Abstract

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1442

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Parámetros Método

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1443

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Tabla 2. Parámetros medios de los análisis de suelo realizados en 2006, 2009 y 2011.�

Parámetros Valor medio

en el año 2006

Valor medio en

el año 2009

Valor medio en

el año 2011 Significativo

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(dS/m) 0,12 b 3,10 a 0,15 b

Materia orgánica (%) 0,54 c 4,48 a 2,78 b Relación C/N 6,25 c 13,63 a 8,42 b Nitrógeno total (%) 0,05 b 0,19 a 0,18 a Carbonatos totales (%) 42,65 a 43,97 a 36,76 b �Caliza activa (%) 11,90 b 13,27 a 12,32 ab Fósforo asimilable (mg/kg

suelo) 4,0 b 97,5 a 100,7 a

Potasio (mg/kg suelo) 108,5 c 1495,0 a 578,2 b Magnesio (mg/kg suelo) 367,5 c 539,3 a 432,5 b Calcio (mg/kg suelo) 5810 b 4307 c 7265 a Sodio (mg/kg suelo) 31,0 b 199,7 a 9,0 c

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Conclusiones

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1444

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Agradecimientos

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Bibliografía

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1445

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Efecto del riego deficitario moderado y severo en la tasa de crecimiento, morfología

radical, transpiración y relaciones hídricas en plantas de Callistemon citrinus

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Effects of moderate and severe deficit irrigation on growth rate, root morphology,

transpiration and water relations of Callistemon citrinus

Abstract

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1446

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Introducción

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Material y Métodos

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1449

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Conclusiones

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1450

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Bibliografía

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1451

Efecto del número y tipo de boquillas en la calidad de las aplicaciones en invernaderos con barras verticales.

J. Llop1. E. Gil1. M. Gallart1. T. Bayer1 and J. Sánchez-Hermosilla2

1 Universitat Politecnica de Catalunya. DEAB. Esteve Terradas. 8 08860 Castelldefels. Spain

[email protected] 2 Universidad de Almería. Department of Engineering. Ctra. Sacramento s/n

La Cañada de San Urbano 04120 Almería. Spain

Resumen

La producción de hortalizas en invernadero es una actividad económica muy importante en España. Actualmente, los tratamientos en estos cultivos se realizan mayoritariamente mediante pistolas manuales que tienen una baja uniformidad en la distribución. En este contexto, se plantea este estudio que tiene por objetivo establecer las principales recomendaciones básicas para mejorar la eficiencia de las aplicaciones de fitosanitarios en cultivos verticales de invernadero. Se ha utilizado una carretilla de pulverización con barras verticales con boquillas de abanico (XR11002 y XR110015) y boquillas cónicas (ATR Amarillo y ATR Marrón) separadas 0.3 m y 0.5 m entre ellas. Se ha evaluado el perfil de distribución mediante un banco de distribución vertical con la carretilla situada a 0.3 m y 0.5 m de distancia. La determinación de la distribución y penetración se ha estudiado con un tramo de vegetación artificial de 2 m de largo x 1.8 metros de alto en el que se han colocado papeles hidrosensibles en el interior y en los dos lados exteriores a tres alturas distintas. Los resultados de la distribución vertical muestran que se obtiene una mayor uniformidad con las boquillas de abanico (XR110015) situadas a una distancia de 0.3 m del banco y separadas 0.3 m entre ellas (87.03%). En cambio, las boquillas cónicas presentan la uniformidad más baja (~70%). El análisis de los papeles hidrosensibles muestra que las boquillas cónicas presentan un mayor recubrimiento, sin haber diferencias significativas con los otros tratamientos. Estudios enfocados al uso de asistencia de aire son necesarios para evaluar la posible mejora de la distribución.

Palabras clave: invernadero, pulverización, boquillas, vegetación, distribución.

Effect of number and nozzle type on quality application in

greenhouses with vertical boom sprayer

Abstract

Vegetables production in greenhouses has an important economic value in Spain. Nowadays, pesticide product applications in these crops are carried out by hand-held equipment (spray guns) which has a low uniformity distribution on the canopy. In this context, the objective of this study is to determine basic recommendations to improve pesticides application efficiency in greenhouse vertical crops. A pulled trolley fitted with a vertical boom sprayer equipped with flat fan nozzles (XR11002 and XR110015) and hollow cone nozzles (ATR Yellow and ATR Brown) spaced 0.3 m and 0.5 m was assessed. Specifically, it was evaluated the spraying profile using a vertical spray patternator with the pulled trolley separated 0.3 and 0.5 from the test bench. The distribution and penetration for the spray was evaluated using 2 m long and 1.8 m high artificial canopy where water sensitive papers were situated in a three different heights and depths. The results of vertical distribution results show that a higher uniformity is obtained with a flat fan nozzles (XR 110015) situated at a 0.3 m distance to the bench and separated 0.3 m between them (87.03%). In contrast, hollow cone nozzles show the lowest uniformity (~70%). The analysis of water sensitive papers show that hollow cone nozzle has a higher recovery without significant difference among other treatments. Further studies can be focused on the use of air assisted systems to improve the distribution.

Keywords: greenhouse, spraying, nozzles, canopy, distribution

1452

Introducción

La producción de hortalizas en invernadero es una actividad económica muy importante en España. En concreto, la producción en hortícolas en invernaderos representa un sector muy importante en términos de uso de productos fitosanitarios (Gil, 2006) y en riesgo de contaminación tanto para el operador como para el medio ambiente (Bjugstad y Torgrimsen, 1996; Sánchez-Hermosilla et al., 2011; Balsari et al., 2012). Teniendo en cuenta esto, es necesario el desarrollo de equipos que mejoren la distribución y minimicen estos riesgos. En este sentido, se está impulsando el uso de carretillas con barras de pulverización verticales arrastradas manualmente. Diferentes estudios (Sánchez-Hermosilla 2011 y 2012) han demostrado se obtienen muy buenos resultados con el uso de este tipo de equipos frente a los obtenidos con la pistola tradicional. También la nueva directiva de uso sostenible (128/2009 EC) promueve una reducción del uso de fitosanitarios. En este contexto se plantea este estudio que tiene por objetivo establecer algunas recomendaciones básicas para mejorar la eficiencia de las aplicaciones de fitosanitarios en cultivos verticales de invernadero.

Material y Métodos

Para este estudio se ha utilizado una carretilla de pulverización arrastrada manualmente con barras verticales (Carretillas Amate, Viator, España) con boquillas de abanico y boquillas cónicas separadas 0.3 m y 0.5 m entre ellas (Tabla 1). La presión empleada ha sido la necesaria para poder ajustar el volumen de caldo manteniendo la presión dentro del rango recomendado por las tablas caudal – presión de las boquillas según los fabricantes. La carretilla de pulverización arrastrada se alimenta por un tubo de 25 mm de diámetro conectado a una bomba. Para mantener una pulverización de unos 2 m de altura, se han usado 6 boquillas para una separación de 0.3 m y 4 boquillas para una separación de 0.5 m. El volumen de aplicación se ha elegido de acorde con la bibliografía (Nuyttens 2004; Hermosilla 2010). Se ha determinado el perfil de distribución mediante un banco de distribución vertical (AMMS, Maldegem, Bélgica) (Figura 1). Este banco permite recoger el líquido pulverizado hasta una altura máxima de 3.5 m cada 0.1 m. La carretilla se ha puesto a 0.3 m y 0.5 m de distancia del banco para evaluar el efecto de la distancia al objetivo. A partir de los volúmenes recogidos en las distintas alturas se ha calculado el coeficiente de uniformidad mediante la Ecuación (1).

Coeficiente Uniformidad (%) = 100 – Coeficiente Variación (%) (1)

Figura 1. Determinación de la distribución vertical (izquierda) y evaluación de la deposición de la pulverización en vegetación artificial (derecha).

1453

Para evaluar cómo se distribuye el líquido y la capacidad de penetrar en el interior del cultivo se ha utilizado un tramo de vegetación artificial de 2 m de largo y 1.8 metros de alto de media, y con una anchura media de 0.4 m. En ella se han colocado papeles hidrosensibles situados a tres alturas distintas, y en el interior de la vegetación y en las dos caras exteriores. Para obtener el recubrimiento de los papeles se han analizado con el software Image J®. Se entiende recubrimiento como la proporción de papel hidrosensible que ha sido mojado. La valoración de la penetración en la vegetación se ha realizado mediante un índice de penetración. Este índice pretende valorar qué porcentaje de toda la cantidad aplicada en la vegetación es recogido en el interior. En una aplicación ideal, del 100% aplicado, se pretenderá recoger un 33% en la cara exterior derecha de la vegetación, un 33% en la cara exterior izquierda y un 33% en el interior. Los valores de distribución en el banco vertical y en los papeles hidrosensibles las diferentes configuraciones se han comparado mediante un Analisis de la Variancia (ANOVA) seguida de una separación de medias con el test SNK utilizando el programa estadístico R (R Development Core Team, 2011).

Tabla 1. Condiciones de ensayo para el banco vertical y las pruebas con vegetación artificial.

Test Código

Distancia banco

vertical (m)

Boquilla Separación boquillas

(m)

Presión (bar)

Velocidad de avance (km.h-1) *

Dosis de aplicación

real (L.ha-1)**

1 ATRY0305 0.3 ATR-Amarilla 0.5 8 3.79 728

2 XR020305 0.3 XR11002 0.5 5 3.76 719

3 ARTY0505 0.5 ATR-Amarilla 0.5 8 3.45 801

4 XR020505 0.5 XR11002 0.5 5 3.53 766

5 ATRB0303 0.3 ATR-Marrón 0.3 8 3.55 748

6 XR0150303 0.3 XR-110015 0.3 3.3 3.44 773

7 ATRB0503 0.5 ATR-Marrón 0.3 8 3.40 781

8 XR0150503 0.5 XR-110015 0.3 3.3 3.49 761

* Velocidad de avance medida durante las aplicaciones en la vegetación artificial. ** Ancho de fila de 1.6 m.


En la figura 1 se muestran los resultados de la uniformidad de la pulverización en la distribución vertical. Se puede observar que a una distancia de 0.3 m del banco se consigue una mayor uniformidad con las boquillas de abanico (XR110015) separadas 0.3 m entre ellas (87.03%). Nuyttens (2004) obtuvo resultados muy parecidos. Los resultados indican que con boquillas de abanico se consigue una mayor uniformidad cuando éstas están separadas 0.3 m que cuando están separadas 0.5 m. Aun así, son más uniformes que las cónicas, que presentan un menor coeficiente de homogeneidad. No existen diferencias significativas entre las boquillas cónicas separadas 0.3 y 0.5 m entre ellas, presentando un coeficiente de 69.21% y 72.59% respectivamente. Estos resultados están en concordancia con los estudios realizados por Hermosilla y Nuyttens (2004). En aumentar la distancia al banco de distribución vertical hasta 0.5 m, las boquillas que presentan mayor uniformidad son las de abanico con una separación de 0.3 y 0.5 m con un coeficiente de homogeneidad de 83% y 83.45% respectivamente. Entre ambas, no existen diferencias significativas, con lo que se puede decir que en este caso concreto, que no hay diferencias debidas a la separación entre boquillas. En relación a las boquillas cónicas, son las que presentan un menor coeficiente de

1454

homogeneidad no habiendo influencia de la separación entre boquillas, obteniendo un coeficiente de homogeneidad del 72.21% para una separación de 0.5m y del 69.87% para una separación de 0.3%.

Figura 1. Coeficiente de Uniformidad separado por distancia al banco vertical por tipo de boquilla y separación entre las mismas. Mismas letras implica que no existen diferencias significativas.

En analizar de los papeles hidrosensibles situados en la vegetación artificial, a tres alturas distintas y a tres profundidades diferentes, se puede observar que el recubrimiento es entre el 44% y el 55%. Un recubrimiento del 100% implica que el papel está completamente mojado y de color azul. El mayor recubrimiento medio se consigue con la boquilla cónica (55.02%) separada 0.5 m entre boquillas y 0.5 m separada de la vegetación. Aun así, no hay diferencias entre el recubrimiento obtenido en todos los tratamientos, y consecuentemente no hay efecto del tipo de boquilla, distancia entre boquillas ni separación a la vegetación. Estos resultados difieren de los estudios realizados por Nuyttens (2004), en los que existe una mayor deposición con una separación de 0.3 m a la vegetación. En cuanto a la penetración del líquido en el interior de la masa vegetal, en todos los casos fue muy baja (12%). Estos resultados indican que es necesario el desarrollo de otras tecnologías que mejoren la penetración sin aumentar los riesgos de contaminación ni de la exposición al operador. Gil (2003) y Foqué (2012) ha demostrado que en otros cultivos, las boquillas cónicas con asistencia de aire mejoran la penetración.

Conclusiones

Con las boquillas de abanico, se consigue una mayor uniformidad (87.03%) con una separación de 0.3 m que con una separación de 0.5 m, siendo las boquillas cónicas las menos uniformes en todos los casos.

El recubrimiento obtenido en los papeles hidrosensibles es muy parecido en todos los casos, y por lo tanto nuestros resultados apuntan que no existe influencia del tipo de boquilla, separación entre ellas y distancia al banco vertical.

Teniendo en cuenta la baja penetración de la pulverización en todas las configuraciones estudiadas, futuros estudios se enfocaran en la inclusión de asistencia de aire para valorar si es posible obtener resultados de penetración aceptables.

Agradecimientos

Este proyecto ha sido financiado por Syngenta Agro SAU.

1455

Bibliografía

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Sánchez-hermosilla, J., Páez, F., Rincón, V.J., Agüera, F., Carvajal, F. (2011). Field evaluation of a self-propelled sprayer and effects of the application rate on spray deposition and losses to the ground in greenhouse tomato crops. Pest Manag Sci 67, 942–947.

Sánchez-hermosilla, J., Rincón, V.J., Páez, F., Fernández, M. (2012). Comparative spray deposits by manually pulled trolley sprayer and a spray gun in greenhouse tomato crops. Crop Protection 31(1),119–124.

Nuyttens, D., Windey, S., Sonck, B. (2004). Optimisation of a vertical spray boom for greenhouse spray applications. Biosyst. Eng. 89, 417-423

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Necessidades hídricas dos espaços verdes urbanos: Estudo de caso em Mirandela, Portugal

A.C. Ribeiro1, G. Ferreiro2

1 Centro de Investigação de Montanha, ESA, Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Sta Apolónia, Apt

1172; 5300 – 855 Bragança, Portugal. E-mail: [email protected] 2 Câmara Municipal de Mirandela, Praça do Município, 5370-288 Mirandela, Portugal. E-mail:

[email protected] Resumo

O desenvolvimento tecnológico tem conduzido ao fabrico de equipamentos modernos para automatização da rega, com especial relevância para os sistemas de rega dos espaços verdes. Assim, torna-se bastante oportuno o desenvolvimento de metodologias para a determinação das necessidades de rega que permitam uma utilização mais eficiente desses equipamentos e uma melhor gestão da rega. Neste trabalho faz-se uma estimativa das necessidades hídricas e de rega dos espaços verdes da cidade de Mirandela (Portugal). As necessidades hídricas dos espaços verdes foram estimadas a partir da evapotranspiração de referência e do coeficiente de espaços verdes, parametrizado com base nas características dos espaços verdes. As necessidades de rega foram calculadas através da simulação do balanço hídrico do solo. O desempenho dos sistemas de rega foi avaliado através da realização de ensaios experimentais para a determinação da uniformidade de rega. Os resultados mostram que o desempenho dos sistemas de rega é fraco, na maioria das hidrozonas estudadas. O valor médio da uniformidade de distribuição foi de 25,9 % e do coeficiente de uniformidade 43,9 %. Analisa-se o fraco desempenho dos sistemas de rega e sugerem-se medidas para a melhoria do seu desempenho, intervindo ao nível da substituição de equipamentos e controlo de variáveis com influência no débito dos emissores. As necessidades de rega das várias hidrozonas estudadas variam consideravelmente e reflectem as diferenças no tipo de vegetação, das características dos espaços e do seu microclima.

Palavras-chave: Rega; evapotranspiração de espaços verdes; hidrozonas; balanço hídrico do solo

Urban landscape irrigation requirements: The case study of Mirandela, Portugal

Abstract

The technological development is leading to the emergence of modern equipment for the automation of irrigation systems, with especial relevance for landscape irrigation systems. Thus, the development of methodologies for irrigation requirements of landscape, that allowed an improvement of the utilization of those technologies and equipment, and consequently to an improvement in irrigation management, is very timely and opportune. In this study, water requirements for landscape irrigation in Mirandela city (Portugal) were estimated. In order to evaluate the sprinkler irrigation system performance, with the purpose of implementing an efficient irrigation management program, uniformity experiments were also conducted. The landscape water requirements were estimated with the combination of reference evapotranspiration with the landscape coefficient, parameterized from landscape characteristics. The landscape irrigation requirements were calculated from soil water balance simulations. The results from uniformity experiments show a poor performance of irrigation systems in the majority of landscape hydrozones. The average value of uniformity distribution was just 25.9 % and uniformity coefficient 43.9 %. The poor performa nce is analyzed and measures to improve the irrigation performance are suggested such as equipment replacement and an efficient control of variables which influence the sprinkler flow. The total irrigation requirements variability of landscape hydrozones reflects the different type of existing vegetation and the characteristics of the places and its microclimate.

Keywords: Irrigation; landscape evapotranspiration; hydrozones; soil water balance

Introdução

Os espaços verdes são frequentemente regados e requerem, por isso, conhecimento adequado das necessidades de água. Para o efeito, têm-se desenvolvido vários procedimentos para a sua estimativa (Allen et al., 2007; Costello et al., 2000; Snyder and Echings, 2005). Sendo o espaço verde um

1457

elemento de paisagem heterogéneo, constituído por diferentes tipos e espécies de plantas, com necessidades hídricas diferenciadas, crescendo em ambientes diversos no que se refere a sombra e microclima, com diferentes densidades, e com a possibilidade de adoptar índices de stresse diferenciados, para cada espaço verde (hidrozonas) as necessidades de rega são específicas e diferenciadas. O conhecimento adequado das necessidades de água para os espaços verdes reveste-se assim de maior complexidade (Pereira, 2008).

A determinação rigorosa das necessidades hídrica dos espaços verdes e a condução adequada da rega, pode reduzir significativamente os consumos de água e de energia.

Neste trabalho pretende-se determinar as necessidades de rega dos espaços verdes da cidade de Mirandela, promovendo deste modo a utilização mais eficiente da água, contribuindo para a conservação deste recurso natural (limitado), para a diminuição dos custos de manutenção dos espaços verdes, mantendo a qualidade paisagística dos mesmos. Avalia-se o desempenho dos sistemas de rega, na parcela, faz-se a sua caracterização e determinam-se os principais indicadores de desempenho.

Material e Métodos

O presente trabalho foi desenvolvido nos espaços verdes da cidade de Mirandela (Latitude: 41º31′N; Longitude:7º12′ W; Altitude: 250 metros) que ocupam uma área útil de aproximadamente 12 ha. A selecção das zonas para a realização dos ensaios experimentais (Figura 1) teve em consideração as características das hidrozonas (Tabela 1) representativas dos espaços verdes da cidade de Mirandela. As hidrozonas seleccionadas encontram-se em espaços verdes estabelecidos.

Figura 1. Localização das parcelas/hidrozonas, onde decorreu o trabalho experimental.

A avaliação dos sistemas de rega por aspersão dos locais em estudo, consistiu na recolha de informação em cada hidrozona sobre a pressão e caudal, velocidade do vento, inicial e final, e a realização de ensaios de uniformidade de distribuição da água de rega.

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Tabela 1. Caracterização das hidrozonas, nomenclatura, localização geográfica e área

Parcela/Hidrozona Simbologia Nº Emissores Área (m-2) Auditório/Biblioteca AB 41 459,34 Talude Paliçada TP 28 920,59 Aromáticas AR 48 376,80 Prado Natural PN 14 1495,70 Campo Voleibol/Nora CV/NO 60 3436,60 Jardim Praça Mercado JPM 19 874,78 Parque José Gama PJG 7 2090,23 Piscina Municipal PM 26 2219,49

A metodologia adoptada neste estudo baseou-se em Keller and Merriam (1978), Keller and Bliesner (1990), Pereira and Trout (1999) e Pereira (2004). Os ensaios de uniformidade foram realizados durante a manhã, quando a evaporação era menor, e os volumes dos colectores foram medidos imediatamente após o ensaio usando provetas graduadas (Fig. 2). A pressão dos aspersores e pulverizadores foi medida em cada sector de rega com um manómetro de glicerina graduado ligado a um tubo “Pitot” (modelo RBG- L 160). O caudal foi medido directamente no primeiro, último e aspersores intermédios.

Figura 2. Malha de pluviómetros para avaliação da uniformidade distribuição da rega.

Os solos das hidrozonas são de textura franca (hidrozona AR) e franco-arenosa (restantes hidrozonas). A capacidade utilizável de água varia entre os 119 mm/m (hidrozona TP) e os 38 mm/m (hidrozona AB).

A determinação da evapotranspiração de espaços verdes (ETL) foi realizada segundo a metodologia proposta por Costello et al. (2000).

Na determinação dos valores do coeficiente de espaços verdes (KL), foram considerados os coeficientes da vegetação (Kv), os coeficientes de densidade (Kd) que ajusta a ET estimada dependendo da densidade da vegetação e o coeficiente microclimático (Km). A atribuição do coeficiente de espaços verdes (KL) às várias hidrozonas baseou-se na avaliação das espécies plantadas, na densidade de vegetação e no microclima ou microclimas específicos de cada hidrozona.

Resultados e Discussão

Na rega por aspersão a uniformidade depende essencialmente das variáveis de projecto nomeadamente da pressão de funcionamento, variação da pressão dentro do sistema, espaçamento entre os aspersores, dimensão do bico, forma de distribuição da água pelo aspersor e da velocidade do vento (Pereira et al.,

1459

2002). Na Tabela 2 estão representados os valores da pressão e caudal medidos em cada uma das hidrozonas onde decorreram os ensaios de uniformidade.

Tabela 2. Velocidade do vento no início e fim do ensaio, caudal e pressão de funcionamento dos aspersores nas

várias hidrozonas.

Hidrozona Nº

Emissores U (ms-1) Pressão (kPa) Caudal (m3h-1)

Inicial Final Med Max Min Med Max Min AB 41 0,60 1,80 246 290 200 0,37 0,44 0,26 TP 28 0,60 1,20 403 410 400 0,72 0,78 0,67 AR 48 0,50 0,70 481 495 450 0,40 0,62 0,20 PN 14 0,40 1,20 475 490 440 0,83 0,90 0,74

CV/NO 60 1,00 1,00 495 540 390 0,74 0,91 0,42 JPM 19 0,30 0,90 302 500 195 0,75 0,91 0,53 PJG 7 0,10 0,40 150 180 100 2,35 2,70 1,79 PM 26 0,30 0,90 182 200 100 0,76 1,06 0,40

Os valores dos vários indicadores de desempenho estão representados na Tabela 3. Relativamente à uniformidade de distribuição, UD, as hidrozonas AR e PM foram as que apresentaram o menor valor para esse indicador (15,55 e 15,59 % respectivamente) enquanto as hidrozonas TP e AB são as que apresentam o valor mais elevado (39,05 e 37,9 % respectivamente). O valor médio da UD para o conjunto das hidrozonas foi de 25,9%. Pitts et al. (1996) num estudo efectuado, na Califórnia, em vários espaços verdes, residenciais e públicos, obtiveram um valor médio de UD de 49% com 40% dos locais estudados a apresentarem valores de UD inferiores a 40%. Neste estudo, os menores valores de UD estão associados aos locais onde se verificou uma maior variação da pressão no sistema.

Tabela 3. Indicadores de desempenho para as várias hidrozonas

Hidrozona UD CU UDsist CUsist EPQmin EPsist ER TMAQmin Ia (%) (%) (%) (%) (%) (%) (kPa) (mm/h) (mm/h)

AB 37,90 20,20 63,53 19,21 49,66 46 0,073 16,40 33,03 TP 39,05 56,92 68,23 56,82 48,85 49 0,005 10,72 21,94 AR 15,55 33,94 26,83 33,39 16,36 16 0,019 8,34 50,96 PN 30,33 49,74 52,23 48,81 78,59 77 0,021 6,11 7,77

CV/NO 28,14 46,31 46,87 43,71 54,00 51 0,061 6,98 12,92 JPM 19,41 40,63 31,11 36,65 25,67 20 0,202 4,18 16,29 PJG 20,75 63,82 33,46 57,97 34,71 31 0,107 2,73 7,87 PM 15,79 39,41 24,56 34,31 18,18 16 0,110 1,62 8,90

O coeficiente de uniformidade apresenta, em regra, valores superiores aos de UD pelo facto de a sua determinação se basear nos desvios inferiores e superiores relativamente à média. Neste estudo, os menores valores foram registados na hidrozona AB e AR com valores de 20,2 e 33,94 % respectivamente e os valores superiores nas hidrozonas PJG e TP com coeficientes de uniformidade de 63, 82 e 56,92 % respectivamente. A média do coeficiente de uniformidade considerando o conjunto das hidrozonas foi de 43,87 %. As hidrozonas regadas com aspersores rotativos registaram uma maior uniformidade de distribuição do que as regadas com pulverizadores fixos. Estes resultados confirmam os obtidos por outros autores em estudos idênticos (Baum et al., 2005; Pitts et al., 1996).

Os valores do coeficiente de espaços verdes (KL), dos coeficientes de vegetação (Kv), densidade (Kd) e microclimático (Kmc), para as diferentes hidrozonas (Tabela 4) reflectem a diversidade de vegetação, densidade e microclimas existentes nos espaços verdes da cidade. O coeficiente de espaços verdes varia entre o valor mínimo de 0,32 (hidrozona PM) e o máximo de 0,66 (hidrozona AB).

Os valores médios da evapotranspiração de espaços verdes (ETL) referentes às hidrozonas estudadas (Tabela 5) atingem os valores máximos no mês de Julho sendo a hidrozona AB a que apresenta o valor mais elevado com 4,1 mm dia-1. O valor médio para o conjunto das hidrozonas é de 3,0 mm dia-1.

1460

Tabela 4 Coeficientes de vegetação (Kv), densidade (Kd), microclimático (Kmc) e coeficiente de espaços

verdes (KL) em cada hidrozona.

Hidrozona Kv Kd Kmc KL (0,1 - 0,9) (0,5 - 1,3) (0,5 - 1,4) (ad)

AB 0,6 1,1 1,0 0,66 AR 0,4 1,0 1,2 0,48

CV/NO 0,6 0,6 1,3 0,47 JPM 0,6 0,7 1,3 0,54 PJG 0,6 0,7 1,0 0,42 PM 0,6 0,9 0,6 0,32 PN 0,7 1,2 0,5 0,42 TP 0,8 0,7 1,1 0,62

Os resultados da simulação das necessidades líquidas de rega mensais, para um ano médio, considerando o critério de regar em intervalos fixos por fase de desenvolvimento, com intervalo de rega de dois dias na fase inicial (1 Abril a 15 de Maio) e final (1 a 31 Outubro) e diariamente nas fases intermédias, estão representados na Tabela 6.

Tabela 6. Necessidade líquida de rega (NLR) mensal e total anual (mm) para um ano médio, em cada

hidrozona, no período Abril-Outubro

Hidrozona NLR (mm)

Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Total AB 56,5 79,1 102,0 125,0 114,4 77,0 31,4 585,4 AR 40,5 58,4 75,0 93,0 84,5 57,0 23,0 431,4

CV/NO 40,5 56,5 73,0 89,9 81,4 54,0 22,3 417,6 JPM 46,5 65,3 84,0 102,3 93,8 63,0 25,8 480,7 PJG 36,0 50,3 66,0 80,6 73,2 49,0 20,3 375,4 PM 27,0 38,7 50,0 62,0 56,7 39,0 15,3 288,7 PN 36,0 50,3 66,0 80,6 73,2 49,0 20,3 375,4 TP 53,0 75,7 96,0 117,8 108,2 72,0 29,4 552,1

As maiores necessidades de rega verificam-se no mês de Julho. Neste mês as hidrozonas AB e TP são as que apresentam maiores necessidades de rega com 114,4 e 108,8 mm, respectivamente. As hidrozonas PM, PJG e PN são as que têm menores necessidades no mês de Julho (66 e 80,6 mm, respectivamente).

Conclusões

Os resultados obtidos neste trabalho permitiram constatar que na generalidade dos espaços verdes regados da cidade de Mirandela a uniformidade de distribuição de água é muito baixa limitando desta forma a eficiência de rega. A deficiente uniformidade de distribuição deve-se à elevada variação da

Tabela 5 Evapotranspiração mensal dos espaços verdes (ETL mm dia-1

) para cada hidrozona

Hidrozona ETL

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez AB 0,39 0,67 1,30 1,87 2,54 3,39 4,10 3,68 2,51 1,29 0,61 0,40 AR 0,28 0,49 0,95 1,36 1,85 2,46 2,95 2,67 1,83 0,94 0,44 0,29

CV/NO 0,28 0,48 0,92 1,33 1,80 2,40 2,87 2,61 1,78 0,91 0,43 0,28 JPM 0,32 0,56 1,08 1,55 2,10 2,80 3,35 3,04 2,08 1,06 0,50 0,33 PJG 0,25 0,43 0,83 1,19 1,62 2,15 2,58 2,34 1,60 0,82 0,39 0,25 PM 0,19 0,33 0,64 0,92 1,25 1,66 1,99 1,80 1,23 0,63 0,30 0,19 PN 0,25 0,43 0,83 1,19 1,62 2,15 2,58 2,34 1,60 0,82 0,39 0,25 TP 0,36 0,63 1,21 1,75 2,37 3,16 3,78 3,43 2,35 1,20 0,57 0,37

1461

pressão de funcionamento nos sistemas, aos desadequados espaçamentos entre os emissores, à heterogeneidade do tipo de aspersores, sistema de bombagem com funcionamento deficiente. A intervenção nos sistemas de rega a estes níveis contribuirá decisivamente para o incremento da uniformidade de distribuição de água e consequentemente uma melhoria da eficiência de rega.

Os sistemas de gestão centralizada da rega em espaços verdes são uma ferramenta essencial na gestão da rega. Este trabalho contribuirá para uma melhor gestão do sistema de rega centralizado da câmara de Mirandela, permitindo ajustar as necessidades de rega às características específicas das hidrozonas, por via da inclusão dos coeficientes de espaços verdes na determinação das necessidades de rega.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Câmara Municipal de Mirandela, na pessoa do seu Presidente, José Maria Lopes Silvano, pela disponibilidade de meios materiais e espaço físico para a realização deste trabalho.

Bibliografia

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1462

Efecto del riego deficitario durante el período de síntesis de aceite sobre la producción del olivar en seto cv. ‘Arbequina’

P. Junquera 1,*, A. Hueso 1 y M. Gómez-del-Campo 1

1 Departamento de Producción Vegetal: Fitotecnia. Universidad Politécnica de Madrid. Ciudad Universitaria s/n,

28040, Madrid, España. * [email protected] Resumen

Con objeto de conocer el efecto del riego deficitario durante finales de verano y otoño, en 2011 y 2012 se llevó a cabo un ensayo en un olivar en seto del cv. ‘Arbequina’ plantado a un marco de 4 x 2 m (1250 olivos/ha). Durante este período el crecimiento de los frutos es intenso y tiene lugar la síntesis de aceite. Se evaluaron cuatro tratamientos de riego. El tratamiento control (CON) se regó desde primavera hasta recolección buscando que la zona de raíces se mantuviera con una humedad cercana a capacidad de campo. En los otros tres tratamientos se redujo la dosis de riego desde el 23 de agosto de 2011 y el 21 de agosto de 2012, hasta recolección, aplicando un 65-70% (RD70), 40% (RD40), y 12-17% (RD10) del agua aportada a CON. Durante el ensayo se midió el potencial hídrico del tronco (Ψt) como indicador del estado hídrico de los olivos, y el peso fresco de la aceituna. En recolección (31 de octubre de 2011 y 23 de octubre de 2012) se evaluó la producción de aceituna y se cuantificó el contenido en aceite de los frutos extrayendo el aceite con una almazara experimental Abencor. 2011 fue una campaña de escasa lluvia, cayeron 17 mm durante el período de ensayo, mientras que en 2012 se registraron 96 mm. El Ψt de CON fue de -2.6 MPa en 2011, y -1.4 MPa en 2012. El Ψt del tratamiento con menor aporte de agua (RD10) fue de -4.8 MPa en 2011, y -2.6 MPa en 2012. Las diferencias entre tratamientos en crecimiento del fruto y producción estuvieron marcadas por las diferencias en Ψt. En 2011, a medida que se restringió el riego se redujo significativamente el peso de la aceituna, la producción de aceituna y de aceite. Se observaron diferencias significativas en el peso del fruto a partir de mediados de septiembre. La producción de aceituna y aceite de CON fue de 13400 kg/ha y 1550 L/ha, respectivamente, y la aplicación del riego deficitario supuso reducciones del 17%, 23% y 36% en aceituna, y 8%, 24% y 44% en aceite, para RD70, RD40 y RD10, respectivamente. Sin embargo, en 2012 no se observaron diferencias significativas en las producciones de aceituna y aceite, siendo los valores medios de 13300 kg/ha y 1270 L/ha, respectivamente. Este año se observaron diferencias significativas en el peso del fruto a mediados de septiembre pero, tras las lluvias de otoño, los pesos se igualaron en recolección. El análisis conjunto de los dos años mostró que las producciones de aceituna y aceite descendieron linealmente a medida que el Ψt durante el período de síntesis de aceite se redujo por debajo de -2 MPa. De acuerdo con los resultados de este ensayo, en una estrategia de riego deficitario controlado con la que se pretenda alcanzar la máxima producción, el olivar debe mantenerse con un Ψ t superior a -2 MPa durante el período de síntesis de aceite.

Palabras clave: olivo, cv. ‘Arbequina’, riego deficitario, producción de aceituna, producción de aceite.

Effect of deficit irrigation during the oil synthesis period on yield, in hedgerow olive orchards cv. ‘Arbequina’

Abstract

During 2011 and 2012, a field experiment was carried out in a hedgerow olive orchard cv. ‘Arbequina’, planted at a spacing of 4 x 2 m (1250 trees/ha), in order to determine the effect of deficit irrigation during the late summer-autumn period. At this stage fruits grow actively and oil synthesis occurs. Four irrigation treatments were evaluated. The control treatment (CON) was irrigated from spring until harvest, to maintain the root zone close to field capacity. From August 23 in 2011, and August 21 in 2012, the three other treatments were deficit irrigated until harvest, with water dosages being reduced to a 65-70% (RD70), 40% (RD40), and 12-17% (RD10) of the water applied to CON. Measurements of stem water potential (Ψt) were taken alongside the experiment as an indication of the water status of the olive trees, and fresh fruit weight was also measured. Fruit yield was evaluated at harvest (October 31 in 2011, and October 23 in 2012). Then olive oil was extracted using an

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Abencor system, and industrial oil yield was calculated. It barely rained during the experimental months in 2011, with recorded falls of 17 mm; whereas 96 mm were recorded in 2012. Ψt for CON was -2.6 MPa in 2011, and -1.4 MPa in 2012. Ψt for the treatment with lower water dosage (RD10) was -4.8 MPa in 2011, and -2.6 MPa in 2012. Between treatments, differences in fruit weight, and fruit and oil yields were marked by differences in Ψt. In 2011, significant decreases in fruit weight, and fruit and oil yields, were observed when irrigation doses were reduced. From mid-September, there were significant differences in fruit weight. Fruit and oil yield values for CON were 13400 kg/ha and 1550 L/ha respectively. Deficit irrigation led to reductions of 17%, 23% and 36% in fruit yield; and 8%, 24% and 44% in oil yield, for RD70, RD40 and RD10 respectively. However, in 2012 there were no significant differences in fruit and oil yields, with average values of 13300 kg/ha and 1270 L/ha respectively. Significant differences in fruit weight were observed from mid-September in 2012; however, due to the autumn falls the values became even at harvest. The analysis of the results from both years showed a linear decrease of fruit and oil yields with Ψt decreasing below -2 MPa during the oil synthesis period. According to the results obtained from this study, to achieve maximum yield in an olive orchard under regulated deficit irrigation, Ψt should be kept above -2 MPa during the oil synthesis period.

Key words: olive, cv. ‘Arbequina’, deficit irrigation, fruit yield, oil yield.


El olivo (Olea europea L.) es un cultivo resistente a la sequía que, en la cuenca mediterránea, ha sido cultivado tradicionalmente en secano y con una baja densidad de plantación; no obstante su productividad responde de forma positiva al riego (Ruiz-Sánchez et al., 2010). Algunos autores han encontrado una respuesta no lineal entre la evapotranspiración del cultivo y su producción de fruta y aceite (Moriana et al., 2003). Otros han determinado umbrales del estado hídrico en distintas etapas fenológicas, a partir de los cuales el crecimiento vegetativo y/o el reproductivo se ven afectados (Moriana et al., 2012, Gómez-del-Campo, 2013a y b). Sin embargo, pocos estudios se han centrado de forma aislada en el período de síntesis intensa de aceite que, en nuestras condiciones, suele tener lugar desde finales de agosto hasta octubre (Tognetti et al., 2006). El objetivo que se estableció en el estudio que aquí se presenta, fue conocer los efectos que tiene la disponibilidad hídrica durante el período final del crecimiento del fruto, cuando se produce la mayor parte de la síntesis y acumulación de aceite, sobre la productividad del olivo. De esta manera se pretende ampliar la información sobre los efectos del riego deficitario durante esta fase, para contribuir a la programación de estrategias de riego deficitario controlado en el olivar. Con este objetivo se establecieron diferentes disponibilidades hídricas en olivares en seto del cv. ‘Arbequina’ y se evaluó el estado hídrico de los olivos y su respuesta productiva.

Material y Métodos

Características de los ensayos

El ensayo se desarrolló en dos olivares en seto del cv. ‘Arbequina’, situados en La Puebla de Montalbán, Toledo, España, y distanciados entre sí unos 2.3 km (Olivar 1: 39º 48’N, 04º27’W, 516 msnm; Olivar 2: 39º 49’N, 04º26’W, 466 msnm). El olivar 1 fue plantado en 1997 a un marco de 4 x 2 m (1250 olivos/ha) y con una orientación de las filas E-O + 20º hacia NO-SE. En 2011 el seto tenía unas dimensiones medias de 2.3 m de altura y 1.1 m de anchura. El suelo de este olivar tiene una profundidad efectiva de enraizamiento de 0.60 m, y su textura es franco-arcillosa hasta 0.4 m de profundidad y franco-arcillo-arenosa de 0.4 a 0.6 m. El olivar 2 fue plantado en 2001 a un marco de 4 x 2 m (1250 olivos/ha) y con una orientación de las filas N-S + 10º hacia NE-SO. En 2012 el seto tenía unas dimensiones medias de 2.7 m de altura y 1.5 m de anchura. El suelo de este olivar tiene una profundidad efectiva de enraizamiento de 0.8 m, y su textura es franco-arcillo-arenosa hasta 0.2 m de profundidad y arcillo-arenosa de 0.2 a 0.8 m. La zona se caracteriza por baja precipitación (precipitación anual media de 395 mm), alta demanda evapotranspirativa (evapotranspiración de referencia (ETo) anual media de 1180 mm) y un largo período de heladas (de noviembre a marzo). Una estación meteorológica completa cercana al olivar 1 registraba las variables meteorológicas cada

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30 minutos, y calculaba la ETo por el método de Penman-Monteith (Allen et al., 1998). El control de la vegetación espontánea se efectuó mediante aplicación de herbicidas no residuales y la fertilización se programó de acuerdo a los análisis foliares realizados cada mes de julio.

Dispositivo experimental

Durante 2011 el ensayo se desarrolló en el olivar 1 y, dado que en 2012 se observó una fructificación muy escasa, el ensayo se trasladó al olivar 2, manteniendo el mismo diseño experimental. Se establecieron cuatro tratamientos experimentales (CON, RD70, RD40 y RD10) en un diseño en cuatro bloques completamente aleatorizado. Cada repetición contaba con una fila central de 12 olivos y filas borde a ambos lados. Los 10 olivos centrales de la fila central se emplearon para las medidas.

El tratamiento CON se regó desde el 19 de mayo en 2011 y el 6 de marzo en 2012, hasta recolección, buscando que la zona de enraizamiento se mantuviera cercana a capacidad de campo. Para el seguimiento de la tensión matricial del suelo se dispuso de 6 sensores WatermarkTM, instalados por parejas, a una distancia de 0.3 m de goteros próximos al tronco en 3 olivos. Desde el inicio de los riegos hasta mediados de agosto se aplicaron riegos de 5-6 horas cuando la tensión matricial era de -0.03 MPa. A partir de entonces, con objeto de endurecer los olivos ante el riesgo de heladas otoñales, el umbral se redujo a -0.06 MPa. A partir de observaciones detalladas previas se comprobó que riegos de 5-6 horas humedecían el suelo hasta una profundidad de 0.6 m sin que se produjese un drenaje significativo. El resto de tratamientos se regaron como CON hasta el 23 de agosto en 2011 y el 21 de agosto en 2012; a partir de entonces y hasta recolección, las dosis aplicadas fueron del 65-70% (RD70), 40% (RD40) y 12-17% (RD10) de las dosis de riego aplicadas a CON (los rangos expresados en % de déficit respecto a CON, para los tratamientos RD, corresponden a los años 2011-2012). La información detallada sobre los tratamientos de riego se muestra en la tabla 1. El olivar 1 se regó con 4 goteros de 3 L/h por olivo; los tratamientos de riego se aplicaron modificando el tiempo de riego. El olivar 2 se regó con 4 goteros de 2.1 L/h por olivo antes del establecimiento de los tratamientos experimentales; posteriormente los tratamientos de riego se aplicaron modificando el número de goteros por árbol, que pasó a ser de 6, 4.2, 2.4 y 1 goteros de 3 L/h por olivo para CON, RD70, RD40 y RD10, respectivamente.

Tabla 1. Características climáticas y riego aplicado a los tratamientos CON, RD70, RD40 y RD10

Período Precipitación

(mm) ETo

(mm) Riego (mm)

CON RD70 RD40 RD10 01/11/2010-18/05/2011 340 402 - - - - 19/05/2011-22/08/2011 13 520 263 263 263 263 23/08/2011-21/10/2011 2 252 167 109 67 20 22/10/2011-31/10/2011 15 17 - - - -

Total 370 1191 430 372 330 283 01/11/2011-05/03/2012 88 162 - - - - 06/03/2012-20/08/2012 117 837 142 142 142 142 21/08/2012-23/10/2012 96 296 153 107 61 26 24/10/2012-31/10/2012 37 10 - - - -

Total 338 1305 295 249 203 168

Estado hídrico

Desde mediados de agosto y hasta recolección, con una frecuencia de 1 a 3 semanas, se midió, el día anterior a un riego, el potencial hídrico del tronco (Ψt) a mediodía con una cámara de presión tipo Scholander (Soil Moisture Equipment Corp., Santa Bárbara, CA, USA). Cada día de medida se seleccionaron cuatro hojas por tratamiento, formadas ese año y situadas a una altura de 1.5 m respecto al suelo, y se cubrieron con una bolsa de aluminio al menos una hora antes de la medida. A partir de los valores de potencial hídrico del tronco se calculó un valor medio ponderado por tratamiento, considerando los días transcurridos entre medidas consecutivas.

1465

Peso del fruto, producción de aceituna y de aceite

Desde mediados de agosto y hasta recolección, cada dos semanas, se recogieron muestras de 100 aceitunas por repetición de la cara Sur (olivar 1) o Este (olivar 2), a una altura de 1.5 m respecto al suelo y evitando los tres olivos seleccionados para la recolección. Cada muestra se dividió en tres sub-muestras de 20-35 g, que fueron pesadas en fresco.

En recolección (31 de octubre de 2011 y 23 de octubre de 2012) se recogió y pesó la aceituna de cada uno de los tres árboles seleccionados por repetición. La producción de aceituna se expresó en kg/ha. De cada olivo se separó una muestra de 2.5 a 3.5 kg y se determinó el contenido de aceite parcial en una almazara experimental (Abencor, Comercial Abengoa S.A., Sevilla, España). Se calculó el rendimiento industrial parcial, expresado en L/100 kg, y la producción industrial de aceite, expresada en L/ha, multiplicando la producción de aceituna por el rendimiento industrial parcial (sistema Abencor).

Análisis de los resultados

Los resultados fueron analizados mediante análisis de la varianza (ANOVA) y las medias fueron separadas mediante el test de la Diferencia Mínima Significativa (DMS). Para testar las relaciones entre variables se realizaron ajustes a regresiones lineales. Todos los análisis se hicieron con el programa estadístico SPSS v15.0 (SPSS Inc., Chicago, Illinois, USA).


El reparto de las precipitaciones durante los dos años de estudio fue muy diferente, lo que condicionó la duración de los períodos de riego, las dosis aportadas y el estado hídrico de los olivos durante el período final de crecimiento de los frutos. En 2011 el riego se inició el 19 de mayo; desde el 1 de noviembre de 2010 hasta esa fecha se registraron 340 mm de precipitación. En 2012 el riego se inició el 3 de marzo, dado que las precipitaciones desde noviembre fueron de tan solo 88 mm. Los tratamientos experimentales se iniciaron el 23 de agosto de 2011 y el 21 de agosto de 2012. Las condiciones meteorológicas desde entonces y hasta recolección también fueron muy diferentes entre los dos años. En 2011 prácticamente no llovió durante este período, mientras que en 2012 a finales de septiembre se registraron más de 90 mm de precipitación, lo que provocó que no fuera necesario regar durante casi dos semanas del periodo de ensayo (tabla 1).

El estado hídrico de los olivos durante la fase de estudio respondió a las condiciones ambientales descritas anteriormente (tabla 2). En 2011 el Ψt medio de los olivos CON fue de -2,6 MPa, y el de los tratamientos deficitarios se redujo a medida que la dosis de riego fue menor hasta -4.8 MPa en RD10. En 2012 las precipitaciones registradas a finales de septiembre hicieron que los Ψt fueran mayores que en 2011, estando los valores medios entre -2.6 MPa (RD10) y -1.4 MPa (CON). El rango de estados hídricos durante la fase de síntesis de aceite, conseguido con los dos años de ensayo y los cuatro tratamientos de riego, fue de -1.4 MPa (CON-2012) a -4.8 MPa (RD10-2011).

Tabla 2. Potencial hídrico del tallo (Ψt) durante el período de síntesis intensa de

aceite, de los tratamientos CON, RD70, RD40 y RD10, en 2011 y 2012

Año CON RD70 RD40 RD10 2011 -2.59 -3.00 -3.81 -4.82 2012 -1.36 -1.59 -2.09 -2.64

En 2011 y 2012 los seguimientos del peso fresco del fruto comenzaron el 23 de agosto y 21 de agosto, respectivamente. Las evoluciones del peso del fruto fueron semejantes a las observadas en estudios previos desarrollados en el mismo olivar (Gómez-del-Campo, 2013a). Desde mediados de agosto hasta principios de septiembre no se apreció un aumento del peso significativo, y a partir de entonces el crecimiento fue intenso (figura 1). En los dos años de estudio se empezaron a observar diferencias en

1466

el peso del fruto a finales de septiembre, un mes después de que comenzasen los tratamientos experimentales. Mientras que en 2011 se mantuvieron las diferencias hasta el momento de recolección, en 2012 no hubo diferencias significativas entre tratamientos desde mediados de septiembre hasta la recolección debido a que se igualaron los estados hídricos por las precipitaciones registradas.

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el fr

uto

(g /

frut

o)

2012CON

RD70

RD40

RD10

* * *

*

Figura 1. Evolución del peso fresco de la aceituna de los tratamientos CON, RD70, RD40 y RD10, durante 2011 y 2012

Los pesos medios de las aceitunas en recolección de 2012 fueron superiores a los de 2011, observándose rangos de 0.6 a 0.9 g/fruto en 2011, y de 1.3 a 1.5 g/fruto en 2012 (tabla 3). Mientras que en 2011 el peso de los frutos fue menor a medida que aumentó el déficit hídrico impuesto por los tratamientos experimentales, en 2012 las diferencias no fueron significativas, a pesar de que los valores medios sí se ordenaron de acuerdo a la disponibilidad de agua. Al aplicarse el riego deficitario a finales de verano y otoño, éste sólo pudo afectar a la producción final a través de modificaciones del tamaño del fruto y de la síntesis de aceite, ya que el número de aceitunas no se ve afectado durante este período. Así pues, las producciones de aceituna y de aceite respondieron de la misma manera que el peso de la aceituna (tabla 3). En 2011 la producción de aceituna y aceite de CON fue de 13400 kg/ha y 1550 L/ha, respectivamente, y la aplicación del riego deficitario provocó diferencias significativas, con reducciones del 17%, 23% y 36% en aceituna, y 8%, 24% y 44% en aceite, para RD70, RD40 y RD10, respectivamente. En cambio, en 2012 no hubo diferencias, siendo la producción media de aceituna de unos 13300 kg/ha, similar a la de los olivos CON en 2011, y la producción media de aceite de unos 1270 L/ha.

Tabla 3. Peso fresco de la aceituna, producción de aceituna, rendimiento industrial y producción

industrial de aceite en recolección, de los tratamientos CON, RD70, RD40 y RD10, en 2011 y 2012

Año CON RD70 RD40 RD10 Peso fresco aceituna (g/fruto)

2011 0.92 a 0.78 b 0.70 c 0.59 d 2012 1.48 1.35 1.34 1.29

Producción de aceituna (kg fruto/ha)

2011 13399 a 11178 b 10261 b 8635 c 2012 12839 13970 13578 12876

Rendimiento industrial (L aceite/100 kg fruto)

2011 11.49 b 12.72 a 11.62 ab 10.10 c 2012 9.72 9.47 9.42 9.67

Producción industrial de aceite (L aceite/ha)

2011 1550 a 1420 a 1181 b 870 c 2012 1250 1327 1275 1237

Las medias de cada fila seguidas de diferentes letras son diferentes para P < 0.05, de acuerdo con el test DMS.

Las producciones de aceituna y aceite estuvieron relacionadas con el Ψt de forma lineal y positiva (figura 2). Las producciones máximas (100%), calculadas a partir de las ecuaciones de regresión, se alcanzaron para valores de Ψt de -2.1 MPa. Así, en las condiciones del ensayo, la producción máxima se alcanzó cuando los olivos se mantuvieron con Ψt iguales o superiores a -2 MPa. Tognetti et al. (2006), en un estudio con los cvs. ‘Frantoio’ y ‘Leccino’, observaron reducciones de las producciones de aceituna y aceite a medida que aumentó el déficit hídrico durante el período que va del endurecimiento del hueso a la recolección (meses de agosto, septiembre y octubre). Aunque su estudio concluye una alta correlación entre distintos estimadores del estado hídrico, sus resultados no permiten

1467

establecer umbrales para ninguno de estos indicadores. Gómez-del-Campo (2013b) sí propone como umbral un valor de Ψt de -2.0 MPa durante el mes de agosto para evitar reducciones en la producción de aceite. Nuestros resultados coinciden con los de este estudio y ampliarían el período para considerar este umbral de riego hasta el mes de octubre. Moriana et al. (2012), programando el riego de manera que no se llegase a valores de Ψt inferiores a -2 MPa durante todo el período de riego, tampoco observaron reducciones en la producción, salvo las debidas a la disminución del crecimiento vegetativo durante el año anterior.

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oduc

ción

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te (%

)Ψt (MPa)

2011

2012

Figura 2. Relaciones entre el potencial hídrico del tallo (Ψt) a mediodía durante el período de síntesis de aceite y las producciones de aceituna (y = 12.7 x + 127.3; R2

=0.86; P≤0.01) y aceite (y = 13.7 x + 129.0; R2

=0.87; P≤0.01) relativas a CON. Datos de 2011 y 2012

Conclusiones

El déficit hídrico durante el período de síntesis de aceite redujo el peso del fruto, la producción de aceituna y la producción de aceite. Las producciones de aceituna y aceite disminuyeron de forma lineal cuando el valor medio del Ψt, durante esa época, fue menor de -2 MPa.

Agradecimientos

Los autores agradecen a Casas de Hualdo el acceso a los olivares empleados en el estudio, y a Meng Li y Eduardo Trentacoste su colaboración en las medidas experimentales. La instalación de riego de los ensayos fue financiada por la empresa Regaber. Estos ensayos han sido financiados por el Vicerrectorado de Relaciones Internacionales de la UPM (Proyectos AL10-PID-20 y AL11-P(I+D)-19) y el Ministerio de Ciencia e Innovación (Proyecto AGL 2010-19201-C04-03).

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1468

Respuesta agronómica al riego con agua salina de dos especies de cítricos

injertadas sobre un patrón tolerante a la salinidad

J.G. Pérez-Pérez1, F. García-Sánchez2, J.M. Robles1, I.M. García-Oller1, V. Quinto1, F.

Córdoba1, E. Arques1, J.M. Frutos1 y P. Botía1

�

1Departamento de Citricultura, IMIDA, 30150 La Alberca, Murcia, Spain. [email protected] 2Centro de Edafología y Biología Aplicada del Segura. CSIC. Campus Universitario de Espinardo. Espinardo.

30100. Murcia. Spain.� Resumen

Los cítricos es un cultivo sensible a la salinidad, sin embargo su respuesta puede depender de una multitud de factores entre ellos la especie que se cultiva. Los agricultores a la hora de elegir una determinada especie deben conocer de ante mano cómo se comporta desde un punto de vista agronómico en situaciones de estrés salino. El objetivo de este experimento fue evaluar el comportamiento de dos especies de cítricos mandarino ‘Clemenules’ (CLM) y pomelo ‘Star Ruby’ (SR), injertadas sobre mandarino ‘Cleopatra’, para establecer su tolerancia relativa a la salinidad. El experimento se realizó durante 3 años (2008-2010) en la parcela experimental del IMIDA ubicada en Torre Pacheco (Murcia) con árboles de 15 años y regados con 2 tratamientos salinos: 0 mM NaCl y 40 mM NaCl. Tras la aplicación de agua salina durante tres años consecutivos, se puso de manifiesto un comportamiento diferente a la salinidad entre las especies ensayadas. La concentración foliar de Cl- y Na+ en SR fue mayor que en CLM. Además la alta concentración de NaCl en el agua de riego provocó importantes desajustes nutricionales en SR. Así, en esta especie se observó una disminución de la concentración foliar de K+, dándose por tanto el típico efecto antagónico entre el Na+ y el K+. El tratamiento salino de 40 mM NaCl también tuvo una respuesta diferente entre especies respecto a los parámetros de crecimiento. La especie más afectada por la salinidad fue SR, mostrando durante su primer año de ensayo una fuerte defoliación. Sin embargo, a partir del segundo año de ensayo, se observó una progresiva recuperación de la biomasa foliar del árbol, mostrando indicios de aclimatación a la salinidad. En cambio, en CLM la salinidad apenas afectó la densidad foliar durante los tres años de ensayo. La salinidad solo redujo la producción acumulada (2008-2010) en SR, debido principalmente a una disminución del peso del fruto, aunque en 2009 también se observó un descenso en el número de frutos. La calidad de los frutos mejoró con el tratamiento salino de 40 mM, ya que aumentó los sólidos solubles totales y la acidez en ambas especies, aunque sin alterar el índice de madurez. En SR también se produjo un retraso de la coloración del fruto.

Palabras clave: Salinidad, injerto, producción, calidad-del-fruto, crecimiento-vegetativo.

Agronomic response to saline irrigation of two citrus species grafted on one salinity

tolerant rootstock

Abstract

Citrus crop are very sensitive to salinity, but their actual response may depend on several factors, among them the species used as scion. When growers have to choose a species for planting they need to know how it will behave in salt stress situations. The aim of this experiment was to evaluate the behaviour of two citrus species ‘Clemenules’ mandarin (CLM) and ‘Star Ruby’ grapefruit (SR), both grafted on ‘Cleopatra’ mandarin rootstock, to establish their relative salt tolerance. The experiment was carried out over a 3 year period (2008-2010) in the IMIDA experimental farm located in Torre Pacheco (Murcia) using 15-year-old trees irrigated with 2 treatments: 0 mM NaCl and 40 mM NaCl. After the application of saline water for 3 consecutive years, the species revealed a different behaviour in response to salinity. Higher leaf Cl- and Na+ concentrations were observed in SR, which led to an important nutritional imbalance in the trees. The high leaf Na+ concentration in SR salinized-trees produced an antagonistic effect on leaf K+ concentrations. The salinity applied also produced a different response in the vegetative growth parameters of each species. SR was more affected by salinity in this respect, showing a substantial degree of defoliation during the first year. However, the leaf biomass of the trees gradually recovered from the second year onwards, pointing to signs of salinity acclimation. In CLM, on the other hand, leaf density

1469

was hardly affected by salinity during the three years of the experiment. The total accumulated yield (2008-2010) was only reduced by salinity in SR trees, mainly as a result of reduced fruit weight, although a lower fruit load was also observed in 2009. As regards fruit quality, salinity increased total soluble solids and acidity in both species, without affecting the maturity index. The external peel colour of SR fruit was greener as a result of salinity.

Keywords: Salinity, scion, yield, fruit-quality, vegetative-growth


España es uno productores de cítricos más importantes del mundo. De las 330.000 hectáreas dedicadas a este cultivo el 35 % están dedicadas a mandarinas, y el 1 % a variedades de pomelo, lo que supone una producción media anual de 2 millones de toneladas para mandarinas y 40 mil toneladas para pomelos. El mayor problema que se presenta en las principales áreas de producción españolas (Región de Murcia y Comunidad Valenciana), es la escasez de agua de buena calidad debido al clima semiárido que sufren estas regiones caracterizado por una temperatura diurna que puede sobrepasar los 40 ºC en verano, y una precipitación media anual no superior a los 300 mm. Bajo este contexto, los agricultores se ven obligados a regar con aguas de mala calidad procedentes de acuíferos subterráneos, la mayoría de las veces con aguas salinas de una elevada concentración de NaCl. Los cítricos se consideran un cultivo sensible a la salinidad, ya que aguas de conductividad eléctrica superiores a 3 dS m-1 disminuyen la producción comercial y empeoran la calidad de la fruta (Prior et al., 2007).

En cítricos se sabe que el efecto negativo de la salinidad es debido principalmente a la toxicidad del Cl- y/o Na+, aunque esto no quiere decir que el efecto osmótico o los desequilibrios nutricionales no tengan cierta relevancia (Munn y Tester, 2008). No se sabe con exactitud porqué el Cl- y/o Na+ producen problemas de toxicidad en cítricos. En cualquier caso se considera que una concentración de Cl- y Na+ en las hojas por encima de 0,6 % peso seco se puede considerar como tóxica (Ferguson y Grattan, 2005). Entonces, como el factor más perjudicial de los cítricos bajo condiciones salinas es la toxicidad por Cl- y Na+, aquellos factores agronómicos que limiten la acumulación de estos iones en la parte aérea del árbol mejorarán la tolerancia a la salinidad, y en este caso el portainjerto en el que se injerta la variedad juega un papel fundamental. Los portainjertos de cítricos tienen una gran influencia en la capacidad de exclusión de Cl- y Na+; por eso se han realizado numerosos ensayos para caracterizar el comportamiento de los principales portainjertos comerciales de cítricos bajo condiciones salinas. Pero además del portainjerto, la tolerancia de los cítricos a la salinidad puede depender de otros factores como la variedad. Los agricultores a la hora de elegir una determinada variedad deben conocer de ante mano cómo se comporta desde un punto de vista agronómico en situaciones de estrés salino. Por lo tanto, el objetivo de este experimento fue evaluar el comportamiento de dos especies de cítricos mandarino ‘Clemenules’ y pomelo ‘Star Ruby’, injertadas sobre mandarino Cleopatra (Citrus reshni Hort ex Tan.) para establecer su tolerancia relativa a la salinidad en base a sus respuestas agronómicas y a la concentración foliar de Cl- y/Na+.

Material y Métodos

El ensayo se desarrollo durante los años 2008-2010 en la parcela experimental del IMIDA en el término municipal de Torre Pacheco (Murcia), utilizando dos especies de cítricos con diferente sensibilidad a la salinidad, mandarino ‘Clemenules’ y pomelo ‘Star Ruby’, injertadas sobre el patrón tolerante mandarino ‘Cleopatra’ (Citrus reshni Hort ex Tan.). La edad del arbolado al inicio del ensayo fue de 15 años de edad. El marco de plantación es de 3 × 4 m y el sistema de riego consta de una línea portagoteros por fila de árboles con 3 goteros autocompensantes de 4 L h-1. La cantidad media anual de fertilizantes aplicados en el periodo experimental fue de 787 kg ha-1 de NH4NO3, 185 kg ha-1 de (NH4)3PO4, 390 kg ha-1 de KNO3, 177 kg ha-1 Nitromagnesio (22 % N y 7 % MgO) y 36 g árbol-1 de quelato de hierro (FeEDDHA) soluble.

1470

Durante el desarrollo del experimento (2008-2010), parámetros climáticos fueron: precipitación 266 mm, temperatura día/noche 20/13 ºC, humedad relativa día/noche 50/93 %, y evapotranspiración 1150 mm. El suelo donde se realizó el experimento es un Aridosol con una textura franco-arcillo-arenosa, 0,53 % materia orgánica, 0,30 dS m-1 conductividad eléctrica del extracto de saturación, 17,5 % CaCO3 activo, y pH del suelo de 7,6 (extracto de saturación 1:5 suelo:agua).

Se establecieron 2 tratamientos de riego: un control (0 mM NaCl; 1 dS m-1) y un tratamiento salino (40 mM NaCl; 5 dS m-1) añadiendo al agua de riego NaCl mediante una inyectora para alcanzar dicha concentración. Ambos tratamientos se regaron con el 100 % ETc durante todo el ciclo del cultivo. El diseño experimental fue bifactorial con 2 combinaciones variedad-portainjerto × 2 tratamientos salinos. Los tratamientos fueron distribuidos al azar en 3 bloques, y en cada bloque había 3 árboles para cada tratamiento.

Las concentraciones de Cl-, Na+, K+, Ca+2 y Mg+2 se determinaron al final de cada ciclo de cultivo (noviembre), y para ello se tomaron 25 hojas por árbol totalmente desarrolladas procedentes de la brotación de primavera. La concentración de Cl- se determinó por valoración potenciométrica y la concentración de Na+, K+, Ca+2 y Mg+2 se realizó por espectroscopia de plasma acoplada iductivamente (Induced Coupled Plasma Varian; MPX Vista).

A lo largo del experimento se midió periódicamente el perímetro del tronco de la variedad y del portainjerto aproximadamente 5 cm por encima y por debajo del punto de unión del injerto. También se determinó el porcentaje de radiación interceptada con un fotómetro-radiómetro cuántico modelo LI 250A.

Durante la recolección de los frutos de las campañas 2008, 2009 y 2010 se pesaron todos los frutos de cada árbol y se contaron para determinar el número de frutos por árbol y el peso medio de cada fruto. Nueve frutos de cada árbol se llevaron al laboratorio para analizar los parámetros de calidad: diámetro del fruto, color externo de la corteza, porcentaje de zumo y corteza, sólidos solubles totales (SST) y acidez valorable (TA) del zumo, e índice de madurez (IM=SST×10/TA) (ver detalles Navarro et al., 2010).


Como era de esperar, al utilizar un portainjerto excluidor de Cl-, como es el mandarino ‘Cleopatra’, la concentración de Na+ fue mayor que la concentración de Cl- para las dos variedades ensayadas. Los árboles de pomelo ‘Star Ruby’ (SR) salinizados tuvieron significativamente una mayor concentración foliar de Cl- y Na+ que los árboles de mandarino ‘Clemenules’ (CLM; Fig.1). En árboles salinizados de SR la concentración de Na+ aumentó progresivamente a lo largo de los tres años de ensayo, alcanzando el valor más elevado al final del tercer año de salinidad (0,72 %), mientras que en CLM la concentración de Na+ se mantuvo más estable (0,18-0,22 %). Respecto al Cl-, en ambas especies se alcanzó la mayor concentración al final del primer año de salinidad con valores significativamente mayores en árboles de SR (0,55 %) que en CLM (0,19 %). En ambas especies, la concentración de Cl- disminuyó progresivamente con el tiempo, alcanzando los valores más bajos de Cl- al final del tercer año de salinidad (Fig. 1A). El riego con agua salina redujo en ambas especies la concentración foliar de K+ y Ca+2 (Tabla 1). El tratamiento salino provocó un mayor descenso de la concentración foliar de K+ (en 2008 y 2010) y de Ca+2 (2009) en árboles de SR que en CLM (Tabla 1). Respecto al Mg+2, la salinidad solo alteró los niveles foliares en árboles de SR en 2008, aumentando la concentración foliar de Mg+2 significativamente respecto a los árboles no salinizados (Tabla 1). El descenso observado en las concentraciones foliares de K+ y Ca+2 junto con la elevada concentración de Na+ en los árboles tratados con aguas salinas hizo que disminuyeran significativamente las relaciones K+/Na+ y Ca2+/Na+, siendo este efecto mucho mayor en árboles de SR que en CLM. Todos estos datos sugieren que los árboles SR son más susceptibles a sufrir daños por toxicidad de Na+ y Cl-, y por desequilibrios nutricionales que CLM. Además, árboles de CLM tuvieron una mayor concentración de Ca2+ que aquellos de SR, lo que podría paliar los efectos negativos de la salinidad como indicó previamente Romero-Aranda et al., (1988).

1471

B

2008 2009 2010

Na

+ (

% p

eso

se

co

)

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

A

Cl- (

% p

eso

se

co

)0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

SR - 0 mM NaCl

SR - 40 mM NaCl

CLM - 0 mM NaCl

CLM - 40 mM NaCl

a

cb

bc

a

cbbcb b

b

a

bc

a

cb

c c

b

a

b bb

a

Figura 1. Concentración de Cl- (A) y Na

+ (B) en hojas de árboles de pomelo ‘Star Ruby’ y mandarino

‘Clemenules’ regados con 0 mM NaCl (control) o 40 mM NaCl. Valores con diferentes letras

presentan diferencias significativas al 95% según el test de Duncan.

Tabla 1. Concentración mineral de K+, Ca2+ y Mg2+ en hoja de árboles de pomelo ‘Star Ruby’ y mandarino

‘Clemenules’ regados con 0 mM NaCl (control) o 40 mM NaCl. 2008 2009 2010

(% Peso seco) K

+ Ca

2+ Mg

2+ K

+ Ca

2+ Mg

2+ K

+ Ca

2+ Mg

2+

Control 0,85 b 4,79 0,44 b 0,52 5,53 a 0,41 1,02 a 6,76 0,40Star Ruby 40 mM NaCl 0,33 c 5,60 0,58 a 0,49 3,65 c 0,39 0,63 c 6,00 0,44

Control 1,20 a 4,47 0,47 b 0,83 4,14 b 0,32 0,90 ab 5,36 0,43Clemenules

40 mM NaCl 0,87 b 4,89 0,45 b 0,71 3,64 c 0,33 0,78 b 4,63 0,42Especie *** ** ** *** *** *** ns *** ns

Salinidad *** ** ** * *** ns *** ** nsEspecie × Salinidad * ns *** ns *** ns ** ns ns

*, **, *** y “ns” indican diferencias significativas a p< 0.05, p<0,01, p<0,001 y no significativas, respectivamente. Para cada columna,

valores con diferentes letras presentan diferencias significativas al 95% según el test de Duncan.

Los parámetros de crecimiento mostraron una respuesta diferente a la salinidad en ambas especies. En árboles de CLM, el tratamiento salino redujo tanto el crecimiento del tronco de la zona del injerto como la del patrón, mientras que en SR solo afectó al crecimiento del tronco de la zona del patrón (Fig. 2 A, B, C, D). El porcentaje de radiación interceptada disminuyó significativamente a causa de la salinidad en árboles de SR al final del primer año, aunque dicho parámetro se fue recuperando paulatinamente durante los dos años siguientes, mientras que en CLM no se observó ningún efecto significativo (Fig. 2 E y F). El descenso de la radiación interceptada observado en árboles salinizados de SR se debió principalmente a una fuerte defoliación que redujo considerablemente la masa foliar del árbol. Además, el porcentaje de radiación interceptada en árboles de SR estuvo relacionado negativamente con la concentración foliar de Cl- (R=0.81, p=0.0003; Fig. 2G), observándose que al final del primer año se alcanzaron los valores más elevados de Cl- junto con el menor porcentaje de luz interceptada. A partir de este primer año se produjo un descenso progresivo de la concentración foliar de Cl- año poniendo de manifiesto algún tipo de mecanismo de adaptación que estaría relacionado con el descenso del crecimiento del sistema radicular, atribuido por un menor crecimiento del tronco del patrón, y a una reducción del tamaño de la hoja (datos no mostrados) con el fin de reducir la absorción y acumulación de Cl-. Por otro lado, los árboles de CLM mantuvieron una concentración baja y constante de Cl- y Na+ durante todo el experimento quizás debido a la reducción tanto del sistema radicular como de la parte aérea, permitiéndole mantener concentraciones foliares de Cl- y Na+ más bajos.

1472

ene jul ene jul ene jul ene

Star Ruby

ene jul ene jul ene jul

Rad

. in

terc

ep

tad

a (

%)

40

50

60

70

80

90

100

Cre

c.

tro

nco

pa

trón

(cm

)

0

2

4

6

8

10

Cre

c.

tro

nco

vari

ed

ad (

cm

)

0

2

4

6

8

10

12

0 mM NaCl

40 mM NaCl

Clemenules

0 mM NaCl

40 mM NaCl

A

DC

B

2008 20082009 20092010 2010

E F

Conc foliar Cl- (% ps)

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

Rad. in

t. (

%)

20

40

60

80

100G

Figura 2. Crecimiento del tronco del injerto (A, B) y del patrón (C, D) y porcentaje de radiación

interceptada (E, F) de árboles de pomelo ‘Star Ruby’ y mandarino ‘Clemenules’ regados con aguas de 0 y

40 mM NaCl. (G) Relación entre la concentración foliar de Cl- y la radiación interceptada al inicio de cada

ciclo de cultivo.

La salinidad afectó significativamente la producción total acumulada durante el periodo 2008-2010 en árboles de SR, mientras en CLM mantuvo valores similares a los árboles no salinizados (Fig. 3). En el primer año de salinización (2008) no se observó ningún efecto sobre la cosecha en ambas especies. Sin embargo, en 2009 se produjo el mayor descenso de cosecha debido a la salinidad en árboles de SR, con una reducción de la producción del 73 % con respecto a los arboles no salinizados, ocasionado principalmente por un descenso del número de frutos cosechados y del peso medio del fruto. En 2010, el efecto de la salinidad se redujo en árboles de SR, con un descenso de la producción del 29 %. En este año también se observó un ligero descenso de la cosecha (12 %) en árboles salinizados de CLM, debiéndose dicho descenso en ambas especies a una reducción del peso del fruto. El descenso de la producción provocado por la salinidad en árboles de SR durante los años 2009 y 2010 estuvo significativamente relacionado con la concentración en hoja de Cl- (R=0.55, p=0.050) y el porcentaje de radiación interceptada (R=0.60, p=0.037) al inicio de la floración (febrero-marzo), lo que indica que la diferente respuesta agronómica observada entre SR y CLM podría ser debida a la diferente capacidad que tiene dichas especies en la absorción y acumulación de Cl- en las hojas.

A

2008 2009 2010 Total

kg

/árb

ol

0

50

100

150

200

250

300

350

SR - 0 mM NaCl

SR - 40 mM NaCl

CLM - 0 mM NaCl

CLM - 40 mM NaCl

B

2008 2009 2010 Total

Nº

fruto

s/á

rbol

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

nsa

cb bc

a

bb

a

a

b

b

b

b

a

b

a

a

b

aa

b

a

b

a b

b

a

a

C

2008 2009 2010 Medio

Pe

so m

edio

de

fru

to (

g)

0

100

200

300

400

500

c

a

cc

b

a

b

d

c d

ab

c c

a

b

Figura 3. Producción (A), número de frutos (B) y peso medio de fruto (C) de árboles pomelo Star Ruby

(SR) y mandarino Clemenules (CLM) regados con aguas de 0 y 40 mM NaCl. Valores con diferentes

letras presentan diferencias significativas al 95% según el test de Duncan.

La salinidad produjo un efecto diferente en los parámetros de la calidad del fruto. En frutos de SR, el tratamiento salino alteró la coloración externa del fruto (corteza más verde, en 2009 y 2010), además de aumentar el porcentaje de corteza (solo en 2010; Tabla 2), afectando negativamente al valor

1473

comercial del fruto. Sin embargo, estos parámetros no fueron afectados en frutos de CLM. Respecto a los parámetros de calidad del zumo, aunque en ambas especies el tratamiento salino incrementó los sólidos solubles totales (SST) y la acidez valorable, el incremento en los SST fue significativamente mayor en frutos de CLM (Tabla 2). Tanto en CLM como en SR el aumento de los SST y la acidez no alteraron el índice de madurez, lo que indica que la salinidad mejoró en ambos casos la calidad organoléptica del fruto como se ha puesto de manifiesto en otros experimentos (Garcia-Sanchez et al., 2003). Entonces, basándonos en los datos agronómicos analizados (producción y calidad de la fruta), podemos afirmar que los árboles de SR son más sensibles a la salinidad que los árboles de CLM. Esto fue debido a que SR tuvo una mayor concentración de Cl- y Na+, sufrió desequilibrios nutricionales al disminuir la relación Ca+/Na+ y K+/Na+, y a la más baja concentración foliar de Ca2+.

Tabla 2. Parámetros de calidad de frutos de pomelo ‘Star Ruby’ y mandarino ‘Clemenules’ regados con 0 y 40

mM NaCl. SST y Acidez indican la concentración de solidos solubles totales y acidez valorable, respectivamente.

2009

Diámetro fruto (mm)

Color ext. corteza

Espesor corteza (mm)

Zumo (%)

Corteza (%)

SST (ºBrix)

Acidez(g L-1)

IM

Control 97 3,8 a 6,7 44,2 a 51,2 9,2 23,8 3,9 Star Ruby 40 mM NaCl 93 -4,6 b 6,5 40,2 b 55,4 10,5 25,1 4,2

Control 70 2,1 a 2,8 45,1 a 48,7 10,3 6,3 16,4 Clemenules 40 mM NaCl 67 3,9 a 2,1 45,4 a 48,9 11,8 7,4 15,9

Especie *** ** *** * * *** *** ***Salinidad ** ** * ns ns *** *** ns

Especie x Salinidad ns *** ns * ns ns ns ns2010

Control 108 a 6,6 a 9,1 43,7 51,0 a 10,2 c 25,5 4,0 Star Ruby

40 mM NaCl 98 b -0,5 b 8,5 40,0 54,9 b 11,3 b 26,6 4,3 Control 60 c 5,5 a 2,5 48,0 46,6 c 10,3 c 7,1 14,5

Clemenules 40 mM NaCl 61 c 7,5 a 2,5 47,5 45,1 c 12,7 a 8,8 14,5

Especie *** *** *** *** *** *** *** ***Salinidad * ** ns ns ns *** *** ns

Especie x Salinidad * *** ns ns * *** ns ns**, *** y “ns” indican diferencias significativas a p<0,01, p<0,001 y no significativas, respectivamente. Para cada columna, valores con

diferentes letras presentan diferencias significativas al 95%, según el test de Duncan.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por los proyectos del Plan Nacional I+D+I “AGL2006-11319-C04-04 y AGL2007-6537-C04-04” del Ministerio de Ciencia e Innovación y por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional.

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1474

Efeito do sombreamento e fertilização nitrogenada na produtividade e qualidade das folhas de Eryngium foetidum L.

R.A.S. Campos1, G.P.P. Lima2, S. Seabra Júnior1, C.M. Lin2 e F. Vianello3

1 UNEMAT, Av. Tancredo Neves s/n, 78200-000, Cáceres-MT, Brazil. e-mail: [email protected]

2 UNESP, Av. José Barbosa de Barros 1780, 18610-307, Botucatu-SP, Brazil 3 UNIPD, Viale G. Colombo 3, 35131, Padova-PD, Italy

Resumo

Eryngium foetidum L. é uma erva aromática nativa da América Central, distribuída em regiões tropicais e subtropicais. Suas folhas são utilizadas como tempero na culinária e também na medicina popular em regiões tropicais. A produtividade e qualidade das folhas de E. foetidum são afetadas pela luminosidade e fertilização nitrogenada, porém não se sabe quais características químicas são afetadas. O efeito desses fatores no óleo essencial também é desconhecido. O presente estudo teve por objetivo avaliar a produtividade e qualidade de E.

foetidum em relação ao sombreamento e fertilização nitrogenada. O estudo foi conduzido em Botucatu-SP, Brasil, em delineamento em blocos ao acaso em parcelas sub-divididas. As plantas foram cultivadas a pleno sol e sob telado 50%. Dentro de cada nível de luminosidade foram testadas cinco doses de fertilização (0, 40, 80, 120 e 160 kg N ha-1), realizadas em seis aplicações. Foram avaliados clorofila a, clorofila b, carotenoides, antocianinas, flavonoides, polifenois totais, vitamina C, a atividade antioxidante pelo método DPPH, teor de óleo essencial e produtividade. As plantas cultivadas a pleno sol apresentaram os melhores resultados de produtividade foliar, polifenois, flavonoides e atividade antioxidante. As plantas sombreadas apresentaram maiores quantidades de antocianinas, clorofila b e carotenoides. O sombreamento não afetou o teor de óleo essencial, clorofila a e vitamina C. As plantas adubadas com 80 a 160 kg N ha-1 apresentaram maior produtividade foliar. O maior teor de óleo essencial, por outro lado, foi observado nas plantas cultivadas com 0 kg N ha-1. A fertilização nitrogenada não afetou a produção de pigmentos e antioxidantes. Portanto, conclui-se que o sombreamento afeta a produtividade e a qualidade das folhas de E. foetidum, enquanto a fertilização nitrogenada afeta apenas a produtividade e o teor de óleo essencial. Para obter plantas com alto teor de pigmentos, aconselha-se o cultivo sob telado 50%. Entretanto, faz-se necessário uma pesquisa adicional sobre o efeito do sombreamento e da fertilização nitrogenada na composição química do óleo essencial, e os trabalhos estão em andamento.

Palavras chave: pigmentos, antioxidantes, DPPH, óleo essencial

The effect of shading and nitrogen fertilization on leaf yield and leaf quality of Eryngium foetidum L.

Abstract

Eryngium foetidum L. is a spice native of Central America, widespread in tropical and subtropical regions. Its leaves are used as a flavoring in culinary, and it has a wide range of ethnomedicinal uses in tropical regions. The yield and quality of E. foetidum leaves are affected by light intensity and nitrogen fertilization, though it is unclear which chemical characteristics are affected. As well, the effect of these pre-harvest factors on the production of its essential oil is not known. The present study was aimed to evaluate leaf quality of E. foetidum in relation to shading and nitrogen fertilization. The study was carried out in Botucatu-SP, Brazil, in an experiment designed in subdivided parcels in casual blocks. Plants were grown in greenhouse in full sun and under 50% shade cloth. Within each light level, five rates of nitrogen fertilizer were supplied (0, 40, 80, 120 and 160 kg N ha-1) over six applications. Chlorophyll a, chlorophyll b, carotenoids, anthocyanins, flavonoids, total polyphenols, vitamin C, the antioxidant activity by DPPH methodology and the essential oil content were evaluated, as well as leaf yield. Plants grown under full sun showed the best results as leaf yield, polyphenol, flavonoid content and antioxidant activity. Shaded plants displayed higher levels of anthocianins, chlorophyll b, carotenoids. Shading did not affect essential oil content, chlorophyll a and vitamin C. Plants fertilized with 80 - 160 kg N ha-1 presented the highest leaf yield. The highest essential oil content, on the other hand, was displayed

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by plants grown with 0 kg N ha-1. Moreover, nitrogen fertilization did not affect the content of pigments and antioxidants. Thus, we concluded that shading affects the yield and quality of E. foetidum leaves, while nitrogen fertilization affects only leaf yield and essential oil content. In order to obtain plants characterized by higher pigment content, we suggest the cultivation under 50% shade cloth. However, further research about the effect of shading and nitrogen fertilization on oil constituents is needed, and the work to evaluate it is in progress.

Keywords: pigments, antioxidants, DPPH, essential oil

Introdução

Eryngium foetidum L. (Umbelliferae-Apiaceae) é uma hortaliça aromática nativa da América Central. Apresenta propiedades anti-inflamatória, anti-helmíntica e anticonvulsante. É utilizada principalmente como condimento e recurso medicinal em regiões tropicais, no tratamento de febre, resfriado, gripe, dores, entre outras (Duke, 2009; Paul et al. 2011). As folhas são ricas em cálcio, ferro, riboflavinas, carotenoides, vitaminas A, B, C e óleo essencial (Ramcharan, 1999). A maioria das pesquisas realizadas estão focadas na caracterização química do óleo esencial, apesar do amplo uso medicinal.

Os polifenois, flavonoides, carotenoides e vitaminas A e C atuam como poderosos antioxidantes e o aumento desses compostos bioativos pode auxiliar na dieta, reduzindo danos oxidativos nas células (Halliwell, 2011). Os fatores ambientais têm efeito no metabolismo vegetal de antioxidantes (Foyer et al., 1994) e diversos estudos demonstraram que a luminosidade e a fertilização do solo podem afetar a produção de antioxidantes e metabólitos secundários em hortaliças (Ali et al., 2010; Naguib et al., 2012).

Na literatura, existem estudos sobre o efeito da fertilização nitrogenada e lunimonsidae no cultivo de E. foetidum (Casey et al., 2004, Mozumder et al., 2008). Entretanto, não existem informações relacionadas à produção de substâncias antioxidantes e óleo essencial. A cultura apresenta como desafío aliar a produção em larga escala com a preservação das propriedades medicinais, podendo impulsionar a economia das regiões que cultivam para exportação. Assim, o presente estudo teve por objetivo avaliar o efeito da fertilização nitrogenada e luminosidade na produtividade, compostos antioxidantes e óleo essencial das folhas de E. foetidum.

Material e Métodos

O experimento foi conduzido sob ambiente protegido no Setor de Ciência do Solo da Fazenda Experimental Lageado, entre setembro e dezembro de 2011. O local está localizado a uma altitude média de 740 m do nível do mar, latitude sul 22° 52’ 20” e longitude oeste 48° 26’ 37”. O tipo climático do local é Cfa - clima temperado úmido com verão quente, segundo a classificação de Köppen (Cunha e Martins, 2009).

As mudas de E. foetidum foram produzidas em bandejas de poliestireno expandido, tipo 128/6 em formato de pirâmide invertida, com 34,6 cm3 de substrato. Aos 60 d, as mudas foram transplantadas para vasos de 4 L. Foi utilizado um latossolo vermelho escuro álico, textura média. A calagem foi realizada para elevar a saturação de base a 80%. Após incubado por 60 d, o solo preparado apresentou as seguintes características: pH = 6.3; M.O = 23 g dm-3; P = 60 mg dm-3; H+Al = 19 mmolc dm-3; K = 7 mmolc dm-3; Ca = 44 mmolc dm-3; Mg = 25 mmolc dm-3; SB = 77 mmolc dm-3; CTC = 95, V% = 80; B = 0.31 mg dm-3; Cu = 2.2 mg dm-3; Fe = 26 mg dm-3; Mn = 2.4 mg dm-3; Zn = 5.3 mg dm-3.

O ensaio seguiu o delineamento experimental em blocos casualizados, em parecelas subdivididas, com quatro repetições. Os efeitos do sol pleno e do sombreamento 50% foram avaliados nas parcelas principais. Nas subparcelas, foram avaliadas cinco doses de N (0, 40, 80, 120, e 160 kg N ha-1). Em cada repetição havia cinco plantas. Foram aplicados 20 kg ha-1 N no plantio e de 20 a 140 kg ha-1 N em cobertura, em seis aplicações feitas a cada 15 dias, iniciando-se 15 dias após o transplantio das mudas. A colheita foi realizada aos 120 dias. A secagem das folhas foi feita em estufa a 40°C.

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Os pigmentos foram avaliados conforme Sims e Gamon (2002). O material fresco (100 mg) foi triturado em nitrogênio líquido e ressuspenso em solução fria de acetona em TRIS 200 mM (4:1, v/v) pH 7.8 (3 mL) e homogeneizado em agitador por 30 s. A extração foi feita em banho de gelo e protegida da luz. Logo depois, as amostras foram centrifugadas por 300 s a 2000 rpm. As leituras de absorbância foram: 663 nm para clorofila a, 647 nm para clorofila b, 537 nm para antocianina e 470 nm para carotenoides. Os resultados foram expressos em μg g-1 massa fresca.

Os flavonoides foram avaliados conforme Awad et al. (2000). Amostras frescas (50 mg) foram maceradas em nitrogênio líquido e dissolvidas em solução de metanol 70% em ácido acético 10% (85:15, v/v) (4 mL). O material foi homogeneizado em agitador e levado ao banho ultrassônico por 1800 s. O material foi centrifugado por 600 s a 10000 rpm. Foi adicionado solução de AlCl3 em metanol (5%, m/v) (1 mL) ao sobrenadante. Após 1800 s em repouso no escuro, o extrato foi centrifugado por 600 s a 10000 rpm. A leitura da absorbância foi feita a 425 nm e os resultados comparados com uma curva de calibração de rutina (100 μg mL-1). Os flavonoides foram expressos em μg rutina g-1 massa fresca.

Os polifenois totais foram avaliados em amostras secas, de acordo com o método Folin-Ciocalteu (Singleton et al., 1999). Amostras secas (50 mg) foram ressuspensas em acetona aquosa 50% (v/v) (5 mL). Após 1200 s em banho ultrassônico, o material foi centrifugado a 6000 rpm por 600 s e os sobrenadantes coletados. O precipitado foi ressuspenso com acetona aquosa 50% (v/v) (5 mL) e os sobrenadantes foram combinados. Todo o procedimento foi realizado em temperatura ambiente. Aos extratos (100 μL) foram adicionados o reagente Folin-Ciocalteu (500 μL) seguido da adição da solução de Na2CO3 (2,5 mL, m/v). Após 2 h, a leitura da absorbância foi feita a 725 nm. Os resultados foram calculados com base em uma curva de calibração obtida com ácido gálico (100 μg mL-1). Os polifenois totais foram expressos em μg ácido gálico g-1 massa seca.

A análise de vitamina C foi realizada conforme ANVISA (2005). As amostras frescas (2 g) previamente trituradas em nitrogênio líquido foram homogeneizadas em ácido oxálico (0,5% m/v) por 20 s (10 mL). O material foi filtrado e titulado com solução de DCFI (0,2%, m/v) (2,6 diclorofenol indofenol) padronizado. A padronização do DCFI foi feita pela combinação de solução de 10 mL ácido ascórbico (0,5%, m/v) com 50 mL de ácido oxálico (0,5%, m/v). A titulação com DCFI foi feita até obter coloração rosada por 15 s. A quantificação é dada por VitC = (V x F x 100) / M, onde V = volume de DCFI gasto na titulação; F = volume gasto na padronização; M = massa da amostra (mg). A vitamina C foi expressa em mg ácido ascórbico 100 g-1 massa fresca.

A extração de antioxidantes foi realizada em etanol absoluto de acordo com Brand-Williams et al., (1995). As amostras foram diluídas para a concentração final de 50 mg mL-1. A atividade antioxidante foi determinada de acordo com o método DPPH em triplicata. A reação foi iniciada com a adição da solução de DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl hydrate) em etanol 0,3 mM (1 mL). O proceso de incubação ocorreu a temperatura ambiente por 1 h no escuro. O controle negativo foi preparado pela substituição da amostra por etanol absoluto. A leitura da absorbância a 515 nm foi usada para calcular a atividade antioxidante (AA), de acordo com a equação AA (%) = 100 – [(Absbranco – Absamostra) / Absbranco] x 100. Os resultados foram calculados com base em uma curva de calibração obtida com trolox (160 μmol). A atividade antioxidante foi expressa em TE (equivalentes à μmol trolox g-1 massa fresca.

A extração de óleo essencial foi feita por hidrodestilação em aparelho de Clevenger graduado utilizando amostras secas rasuradas (30 g) em 500 mL de agua. A destilação ocorreu 2 h após a mistura atingir ponto de fervura. O óleo essencial foi coletado e pesado em balança analítica e o teor de óleo (%) foi calculado com base na massa do óleo em relação à massa seca foliar.

Os resultados foram analisados estatisticamente pelo teste F (ANOVA). As médias foram comparadas pelo teste t de Student quanto ao efeito do sombreamento e pelo teste Tukey quanto ao efeito da adubação nitrogenada, ao nível de 5% de probabilidade.

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Resultados

O sombreamento afetou a produtividade e a produção de antioxidantes nas folhas de E. foetidum (p < 0.05). Os resultados são apresentados na Tabela 1.

Tabla 1. Produtividade e características químicas das folhas de Eryngium foetidum L. em função do

sombreamento.

----- Sombreamento ----- 0% 50% Lsd

Produtividade 10,5 a 5,35 b 0,50 Antocianinas 59,8 b 73,6 a 9,94

Clorofila a 26,5 a 22,6 a 7,21 Clorofila b 144,9 b 205,3 a 38,7

Carotenoides 72,9 b 103,7 a 15,7 Flavonoides 3,66 a 2,02 b 1,35

Polifenois totais 36,8 a 32,4 b 3,37 DPPH 0,83 a 0,60 b 0,08

Vitamina C 6,0 a 6,28 a 1,09 Óleo essencial (%) 0,58 a 0,71 a 0,38

Os valores apresentados são médias (n = 20 amostras). Valores seguidos da mesma letra nas linhas não diferem entre si pelo teste t de Student (p > 0.05). Lsd: diferença mínima significativa.

As plantas sombreadas apresentaram maiores quantidades de antocianinas, clorofila b e carotenoides. Por outro lado, as plantas cultivadas a pleno sol apresentaram maior produtividade foliar, em termos de massa seca por planta, e maior quantidade de flavonoides, polifenois totais e atividade antioxidante. Não foram observadas diferenças significativas nos teores de óleo essencial, clorofila a e vitamina C.

A fertilização nitrogenada afetou a produtividade e o teor de óleo essencial E. foetidum, porém não houve efeito sobre os pigmentos e antioxidantes (p < 0.05) durante o estudo. Os resultados são apresentados na Tabela 2.

Tabla 2. Produtividade e caracterização química das folhas de Eryngium foetidum L. em função da fertilização

nitrogenada.

--------------------------- kg N ha-1 --------------------------- 0 40 80 120 160 Msd

Produtividade 4,91 c 6,96 bc 7,89 abc 10,2 a 9,76 ab 3,11 Antocianinas 52,5 a 66,8 a 73,3 a 69,8 a 71,2 a 35,2

Clorofila a 26,8 a 24,2 a 24,0 a 21,8 a 25,9 a 5,77 Clorofila b 130,9 a 179,6 a 202,5 a 177,5 a 184,9 a 114,7

Carotenoides 65,3 a 89,6 a 102,7 a 92,8 a 91,0 a 54,4 Flavonoides 2,77 a 3,14 a 2,71 a 3,0 a 2,58 a 1,14

Polifenois totais 36,6 a 35,3 a 35,0 a 33,9 a 32,3 a 5,84 DPPH 0,81 a 0,73 a 0,79 a 0,78 a 0,46 a 0,08

Vitamina C 7,07 a 4,94 a 5,34 a 7,06 a 6,28 a 4,42 % Óleo essencial 0,75 a 0,71 ab 0,54 abc 0,58 bc 0,63 c 0,13

Os valores apresentados são médias (n = 8 amostras). Valores seguidos da mesma letra nas linhas não diferem entre si pelo teste Tukey (p > 0.05). Msd: diferença mínima significativa.

A maior produtividade foliar, em termos de massa seca por planta, foi observada em plantas adubadas com 80 a 160 kg N ha-1, com decréscimo nas doses inferiores de N. O teor de óleo essencial nas folhas de E. foetidum, por outro lado, foram superiores nas plantas que não receberam fertilização de cobertura, apresentando decréscimo com o aumento da fertilização nitrogenada.

As plantas respondem à diferentes níveis de luminosidade, por meio de adaptação genética e aclimatação fenotípica. Geralmente, as folhas produzem mais carboidratos sob alta luminosidade,

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devido à influência direta na taxa fotossintética, resultando no aumento de biomassa (Bell et al., 2000). A quantidade e qualidade de luminosidade são importantes para a pigmentação das folhas e, em alguns casos, a diminuição parcial da luz pode favorecer a produção de pigmentos (Sarijeva et al., 2007). As antocianinas possuem um papel de fotoproteção e seu acúmulo está associado, entra vários fatores, à exposição à luz visível e UV (Close e Beadle, 2003). Entretanto, nas condições do presente estudo, a luminosidade a pleno sol pode ter sido excesiva e prejudicial, causando degradação das antocianinas.

Em Camellia sinensis, o sombreamento provocou aumento na atividade antioxidante (Song et al., 2012). Ali et al. (2010) observaram que em Amaranthus tricolor, o sombreamento causou diminuição nos níveis de compostos fenólicos e na atividade antioxidante dos extratos das folhas. Resultados semelhantes foram observados em E. foetidum, podendo haver relação entre o aumento da atividade antioxidante e a biossíntese de compostos antioxidantes, como polifenois e pigmentos.

Vários estudos demonstraram que a fertilização nitrogenada influencia o teor e a qualidade dos óleos essenciais de plantas aromáticas. Said-Al Alh et al. (2009) observaram que a fertilização nitrogenada aumentou a produção de óleo essencial em Origanum vulgare. Em Ocimum basilicum, porém, o maior teor de óleo essencial foi observado em plantas que receberam as menores doses de nitrogênio, apesar da produtividade inferior de massa fresca foliar (Arabaci e Bayran, 2004). No presente estudo foi demonstrado que a fertilização nitrogenada tem efeito sobre a produção de óleo essencial de E.

foetidum. Porém, uma análise da composição química do óleo essencial deve ser realizada para caracterização dos componentes principais e verificar se as doses crescentes de N ou a luminosidade no cultivo de E. foetidum podem exercer algum efeito sobre a biossíntese dos mesmos.

Conclusões

O sombreamento afeta a produtividade e a produção de antioxidantes nas folhas de E. foetidum, enquanto a fertilização nitrogenada afeta a produtividade e o teor de óleo essencial. Para obter plantas com maior quantidade de antioxidantes, o cultivo a pleno sol é indicado, porém o cultivo sob telado 50% produz folhas com mais pigmentos. Entretanto, faz-se necessário um estudo sobre o efeito do sombreamento e da fertilização nitrogenada na composição química do óleo essencial, e os trabalhos estão em andamento.

Agradecimientos

Os autores agradecm ao CNPq (Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico), FAPESP (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) e CAPES (Conselho de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior) pela concessão da bolsa de estudos – Processo 6844-12-0.

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La uniformidad de las mallas antiinsectos

A.J. Álvarez y R.M. Oliva

Departamento de Ingeniería, Escuela Politécnica Superior y Facultad de Ciencias Experimentales, Universidad de Almería, 04120 Almería. E-mail: [email protected]

Resumen

La uniformidad de las mallas antiinsectos es fundamental para garantizar la eficacia de estos agrotextiles en la lucha contra los insectos plaga. Los datos técnicos que las empresas comercializadoras ofrecen sobre sus productos son muy escasos e insuficientes (en la mayoría de los casos se reduce a la densidad de hilos del tejido). Esto da idea del estado primitivo en el que se encuentra la aplicación de las mallas antiinsectos a la agricultura intensiva. En este contexto, es muy común la asociación entre densidades de hilo y capacidades excluyentes sin atender, en absoluto, al diámetro de los hilos y, por tanto, a las dimensiones de los poros. El control de calidad que los fabricantes realizan a sus productos es muy elemental o, en la mayoría de los casos, inexistente. No existe normativa nacional ni internacional que garantice la calidad de estos productos ni que permita su normalización. Con este panorama es posible que lleguen al mercado productos de dudosa calidad. El objetivo de este estudio consiste en el análisis de las variables que definen la geometría de las mallas antiinsectos, prestando especial atención a su variabilidad, los motivos de esta variabilidad, su repercusión en la eficacia de la malla como método de protección de cultivos y la forma de corregir o evitar estos defectos. De los resultados obtenidos se puede deducir que del conjunto de mallas analizadas hay un porcentaje muy elevado (próximo al 20%) de tejidos defectuosos. Estos datos ponen de manifiesto la necesidad urgente de someter a estos productos a controles de calidad basados en unas exigencias preestablecidas. También se proponen métodos para analizar la uniformidad de las variables que definen la geometría de las mallas antiinsectos.

Palabras clave: agrotextiles, caracterización geométrica, normalización

Uniformity of insect-proof screens

Abstract

The uniformity of insect-proof screens is a determining factor of their effectiveness to combat insect pests. Technical data provided by manufacturers are insufficient (in most cases they only provide the density of threads of the screen). The application of the screens to intensive agriculture could be improved with additional information about technical characteristics of the screens. Exclusion capability of the screen should not be related only to the density of threads but it must also consider the diameter of the threads (density and diameter of the threads define holes dimension). Furthermore, the quality control that manufacturers perform to their products is very elemental or non-existent. There are no standards to ensure the quality of these products and to allow their standardization. With this background, products of dubious quality can reach the market. This paper analyzes the variability in the geometry of the screens with particular attention to the reasons for this variability, its impact on the effectiveness of the screen and how to correct or avoid these flaws. The results obtained show that there is a high percentage (about 40% of screens analyzed) of defective textiles. These data highlight the urgent need to carry out quality controls to these products based on pre-established requirements. This paper also proposes methods for analyzing the uniformity of the variables that define the geometry of the screens.

Keywords: agrotextiles, geometric characterisation, standardization

Introducción

Las mallas antiinsectos se instalan en las aberturas laterales y cenitales de ventilación de los invernaderos y constituyen un método físico de protección de cultivos cuyo objetivo es impedir o dificultar el contacto del insecto con el hospedador representando una medida preventiva muy eficaz, imprescindible en un programa de lucha integrada. Las características geométricas de las mallas de protección y su uniformidad tienen una importancia fundamental relacionada con la exclusión de insectos. Los beneficios asociados a la reducción de las poblaciones de insectos en el interior del invernadero están relacionados con la reducción de los daños directos provocados por la actividad de

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los insectos y la menor incidencia de las enfermedades transmitidas por los insectos vectores. Como resultado del empleo de mallas antiinsectos se consigue reducir el número necesario de tratamientos insecticidas.

Las mallas de protección se confeccionan en telares a la plana mediante la técnica de calada y son el resultado del entrelazado perpendicular de dos conjuntos de hilos que reciben el nombre de trama y urdimbre (Figura 1). Los hilos de urdimbre se disponen longitudinalmente y se dividen en dos grupos que se separan alternativamente dando lugar a una separación o calada. En cada calada se hace circular un hilo de trama conducido por una lanzadera que queda entrelazado perpendicularmente con la urdimbre creando la estructura del tejido. La distancia entre los hilos en cada dirección configura la geometría de los poros que, idealmente, se ajusta a un rectángulo ya que los hilos de urdimbre se disponen con separaciones menores que los hilos de trama. En cada dirección, el número de hilos por unidad de longitud determina la densidad de hilos de la malla. Por ejemplo, una malla de 10 20 hilos cm-2 (!x !y) presenta 10 hilos cm-1 en la dirección de trama y 20 hilos cm-1 en la dirección de urdimbre. La densidad junto con el diámetro de los hilos empleados en la confección del tejido determinan las dimensiones de los poros y la porosidad de la malla. Sin embargo, al menos en el mercado español, en general, las empresas distribuidoras de mallas antiinsectos no proporcionan esta información tan básica. Este hecho evidencia la falta de rigor técnico que tiene en el campo la aplicación de las mallas antiinsectos. A día de hoy no hay ninguna diferencia entre una malla de 10 20 hilos cm-2 tejida con fibras de 200 vm de grosor y otra malla con idéntica densidad de hilos pero tejida con hilos de 250 vm.

Figura 1. Esquema de la estructura del tejido.

Una malla antiinsectos cumplirá con el objetivo de evitar que los insectos sean capaces de pasar a través de sus poros si el planteamiento de diseño se plasma lo más fielmente posible en el tejido confeccionado y si, además, las propiedades del tejido se mantienen de forma regular por toda su superficie. Por tanto, hay que comprobar que la densidad de hilos considerada en el diseño se ha conseguido en el textil fabricado, que el grosor de los hilos es constante en todo el tejido y que la geometría rectangular y el tamaño de los poros no experimenten grandes variaciones.

Por primera vez, se ha caracterizado una muestra de mallas antiinsectos comerciales con el objetivo de determinar su uniformidad y comprobar qué análisis estadísticos son los más apropiados para estudiar esta característica y detectar defectos de fabricación en los tejidos.

Material y Métodos

De los tejidos actualmente comercializados se han seleccionado veintiocho mallas antiinsectos confeccionadas por distintos fabricantes. En la mayoría de los casos el único dato que conocemos

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sobre las mallas es su densidad de hilos. Como se puede observar en la Tabla 1, el grupo predominante lo constituyen las mallas de 10 20 hilos cm-2 y este hecho es un reflejo de la realidad del mercado ya que este tipo de malla es la más demandada.

Tabla 1. Mallas antiinsectos ensayadas.

Malla !!x !y (hilos cm-2)

Malla !!x !!y (hilos cm-2)



1 18 33 8 10 "# 15 10 "# 22 6 $ 2 20 31 9 10 "# 16 10 %$ 23 10 "# 3 10 "# 10 10 "# 17 10 "# 24 10 %$ 4 10 "# 11 6 $ 18 10 "# 25 10 "# 5 10 "# 12 10 %$ 19 10 "# 26 14 "& 6 10 "# 13 6 ' 20 14 "& 27 16 16 7 10 "# 14 14 "& 21 14 "& 28 10 %$

La determinación de las dimensiones y geometría de las mallas antiinsectos se ha realizado sobre tres muestras de cada textil de 1 cm2 seleccionadas de manera aleatoria sobre la superficie de las mallas suministradas por los fabricantes. Sobre estas superficies de tejido se han medido la densidad y el diámetro de los hilos empleados en la confección del textil y las dimensiones de los poros. Para ello se ha utilizado el procedimiento propuesto por Álvarez (2010) y Álvarez et al. (2012) que se basa en el análisis de imágenes microscópicas mediante el software Euclides v.1.4. Las imágenes microscópicas de las mallas se han obtenido mediante un microscopio DMWB1-223 (Motic) que incorpora una cámara digital.

El análisis estadístico ha consistido en la determinación de los valores medios y la representación de las distribuciones de frecuencias de las variables medidas (densidad y grosor de los hilos y dimensiones de los poros); también se ha calculado la desviación estándar y el coeficiente de variación para determinar la dispersión de los valores en torno a la media; la determinación del sesgo y de la curtosis del conjunto de datos permite obtener información sobre la apariencia de las distribuciones de frecuencias


La estrategia de diseño seguida por los fabricantes de mallas antiinsectos en la mayoría de los casos consiste en obtener mallas con poros de geometría rectangular. Esto se logra aumentando la densidad de hilos de la urdimbre con respecto a la trama, de manera que la menor dimensión del poro depende de la separación entre los hilos de urdimbre y esta dimensión determina la capacidad de exclusión de la malla. La otra dimensión de los poros, la de mayor longitud, que depende de la separación entre los hilos de trama, tiende a hacerse lo más grande posible con el objetivo de aumentar la porosidad de la malla aunque su valor debe limitarse para garantizar la estabilidad del tejido y para asegurar su resistencia mecánica. Observando la Tabla 1 se aprecia que de las veintiocho mallas analizadas sólo tres tejidos no siguen este criterio.

La uniformidad de las mallas antiinsectos vendrá garantizada por la regularidad en el número de hilos contenidos por unidad longitudinal en cada dirección principal del tejido y por la regularidad en el diámetro de los hilos.

Densidad de hilos

Las densidades medias de hilos de las tres muestras analizadas pertenecientes al mismo tejido demuestran que los valores obtenidos son muy próximos tanto si se considera la dirección de trama !x como la de urdimbre !y. Un promedio de las diferencias máximas arroja un valor de 0,15 hilos cm-1 en la dirección de trama y 0,30 hilos cm-1 en la dirección de urdimbre. Las mayores dispersiones aparecen

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en la malla comercial número 1 en la dirección de urdimbre donde la diferencia de densidades alcanza el valor de 1,1 hilos cm-1. La baja dispersión encontrada, en general, permite realizar un tratamiento único de la densidad de hilos y obtener el valor medio para cada malla. Ahora, al comparar estas valores medios con los valores de las densidades de hilos comerciales aparece una situación menos deseable ya que, en este caso, las desviaciones superan con frecuencia el valor de 1 hilo cm-1 y llegan a alcanzar valores de 2 hilos cm-1. Las variaciones en la dirección de urdimbre son más preocupantes ya que tienen mayor repercusión en la capacidad de exclusión de las mallas. Las desviaciones negativas indican que el número medio de hilos dispuestos por unidad de longitud es menor que el propuesto (la densidad de hilos comercial) y, por tanto, la capacidad de exclusión de la malla antiinsectos es menor de la que cabría esperar (los poros son más grandes). Todo lo contrario ocurre con las desviaciones positivas, ya que en este caso el número de hilos por unidad de longitud es mayor y eso origina poros de menor tamaño.

Diámetro de los hilos

Además de la densidad, el diámetro de los hilos es la otra variable que determina las dimensiones de los poros. La exclusión de insectos es un objetivo que está reñido a la consecución de unos valores de porosidad que garanticen la correcta ventilación del invernadero. Si el tamaño de la especie plaga que se pretende excluir es muy reducido, son necesarias mallas muy tupidas y, en este caso, para garantizar la porosidad del tejido deberán emplearse en su confección fibras de pequeño diámetro.

En el análisis realizado sobre el diámetro de los hilos se distinguen los valores obtenidos en la dirección de trama Dhx de los obtenidos en la dirección de urdimbre Dhy (Figura 1). En ambos casos, la dispersión de valores en torno a la media es pequeña. Además de lo anterior, las escasas diferencias entre los valores medios muestrales máximo y mínimo para las dos direcciones principales de cada malla (Dhx,máx�Dhx,mín para la dirección de trama y Dhy,máx�Dhy,mín para la dirección de urdimbre) es garantía de la uniformidad de los hilos con los que se han confeccionado las mallas antiinsectos. En la Tabla 2 se clasifican las mallas en cuatro grupos en función de la diferencia entre el diámetro medio máximo y mínimo de cada muestra.

Tabla 2. Diferencia entre el diámetro medio máximo y mínimo de las muestras analizadas.

Dirección de trama; Dhx,máx��Dhx,mín Dirección de urdimbre; Dhy,máx��Dhy,mín

Intervalo (��m) No mallas Porcentaje (%) Intervalo (��m) No mallas Porcentaje (%)

[0, 5] 12 42,9 [0, 5] 17 60,7

(5, 10] 12 42,9 (5, 10] 7 25,0

(10, 15] 4 14,3 (10, 15] 3 10,7

(15, 20) 0 0 (15, 20) 1 3,6

A partir de las tres muestras analizadas se calculan los diámetros medios de los hilos para la trama y urdimbre. De esta forma es posible conocer si se han empleado hilos de distinto calibre para cada una de las direcciones. De las veintiocho mallas comerciales ensayadas se han encontrado diferencias entre los calibres medios de los hilos en ocho casos, tres de los cuales corresponden a hilos de trama de mayor diámetro que los de urdimbre (mallas 2, 6 y 27) y el resto a hilos de urdimbre de mayor calibre que los de trama (mallas 4, 5, 7, 11 y 21). Las diferencias son pequeñas y únicamente han superado las 20 �m en el caso de las mallas 4 y 5. Se puede entender la utilización de hilos de trama de mayor diámetro que los de urdimbre desde el punto de vista de la resistencia mecánica del tejido si se analiza su situación frente a las cargas provocadas por la acción del viento cuando las mallas están instaladas en las ventanas de los invernaderos. En cuanto a la situación contraria, es decir, aquellos textiles con hilos de urdimbre de mayor diámetro que los de trama, es difícil encontrar una justificación a esa estrategia de diseño. En cualquier caso, puede decirse que el motivo que determina la elección de hilos

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de distinto diámetro en las direcciones principales del tejido, probablemente tenga que ver con la arbitrariedad y con la falta de criterio de diseño.

Dimensiones de los poros

El tamaño y la regularidad de los poros son las variables más importantes desde el punto de vista de la exclusión de insectos. Si se define un poro como el hueco que resulta de la proyección ortogonal de los hilos que conforman la malla sus dimensiones únicamente dependen de la separación entre hilos y del diámetro de éstos. La medida de la luz de los poros a partir de imágenes microscópicas no permite tener en cuenta la disposición espacial de los hilos pero sí permite realizar un análisis de la homogeneidad de los poros en el tejido.

En la Figura 2 se muestra una imagen ampliada de la malla número 1 donde queda de manifiesto la existencia de “dos grupos” de poros definidos por distintas separaciones entre los hilos de urdimbre que también dan origen a “dos grupos” de medidas de la luz del poro Lpx. Sin embargo, si se observan los valores medios correspondientes a las tres muestras analizadas para esta malla (Lpx1�(=116,5�13,0 �m; Lpx2�(=121,7�26,3 �m; Lpx3�(=117,5�17,3 �m), no es posible detectar esos dos grupos de medidas debido a que la malla es uniformemente heterogénea; ni siquiera los valores de la desviación estándar dan aviso de la deficiente estructura del tejido ya que la dispersión de medidas ocurre en un recorrido relativamente pequeño de la variable. Calculando un valor medio para cada grupo de dimensiones Lpx se obtienen resultados en torno a 95 y 145 �m lo que determina una media de 120 �m que coincide, aproximadamente, con los valores medios muestrales obtenidos para esta malla. Asimismo, si se realiza el cálculo teórico de la luz del poro Lpx a partir de los valores de la densidad de hilos de la malla (17,7 33,5 hilos cm-2) y del diámetro de los hilos (180 �m) se obtiene un valor de 120 �m. Esta medida sería la dimensión teórica que limitaría la entrada de insectos, pero la realidad determina que el valor medio de la dimensión limitante está en torno a las 150 �m. Con este último dato como criterio de diseño y manteniendo constantes la densidad de hilos de trama y el diámetro de los hilos se podría haber confeccionado una malla con 3,2 hilos cm-1 menos en la dirección de urdimbre lo cual supone un incremento de porosidad del 3,9%.

Figura 2. Detalle de la malla número 1 donde se aprecian dos grupos de poros de tamaños diferentes.

Algunos defectos de fabricación como el que presenta la malla número 1 no son revelados por las medidas de localización (media) y dispersión (desviación estándar) u otras como el recorrido de la variable o el coeficiente de variación (ésta última probablemente resulte más útil para comparar entre muestras de distintas mallas). Incluso observando imágenes ampliadas de mallas con unas densidades de hilos tan elevadas no resulta sencillo percatarse del defecto. Sin embargo, los histogramas de frecuencias pueden revelar este tipo de anomalías. Es cierto que la elección del número de intervalos de clase es fundamental. Cuando se representa el histogramas de frecuencias de la dimensión de los

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poros en la dirección de la trama Lpx para la malla número 1 se obtiene una representación con forma bimodal (dos campanas) y apariencia platicúrtica (curtosis igual a �1,38).

Resulta bastante desalentador comprobar que no sólo la malla número 1 sino también las mallas número 20, 21 y 26 (aproximadamente 12,5 28,0 hilos cm-2) presentan el mismo defecto de fabricación. Al margen de este defecto, hay otros tejidos que presentan una gran dispersión de valores Lpx como la malla número 4 (9,0 18,8 hilos cm-2) que tiene un recorrido de la variable Lpx en torno a las 200 �m. También las mallas 9 y 14 presentan una gran heterogeneidad de tamaños de poro con respecto a la dimensión Lpx. La malla número 10 tiene características semejantes a la malla número 4. Sin embargo, en el caso de esta malla, el recorrido de la variable no supera las 100 �m. Ambas mallas se comercializan y están confeccionadas por dos fabricantes distintos; si esta información estuviera a disposición de los agricultores, la malla número 4 no tendría salida comercial lo cual obligaría a su fabricante a tomar medidas en pro de la calidad de su producto. En esa dinámica de competencia se lograrían tejidos de gran uniformidad.

La uniformidad de las dimensiones de los poros en la dirección de trama Lpx no tiene ninguna relación con este mismo aspecto en la dirección de urdimbre. Por ejemplo, las mallas menos uniformes respecto a la dimensión Lpx, a saber, las mallas número 1, 20, 21, 26, 4, 9 y 14 no presentan esa falta tan importante de uniformidad en la otra dimensión Lpy. Y desde la otra perspectiva, es decir, tejidos que no habían destacado por su falta de uniformidad en la dirección de trama se muestran muy poco uniformes en la dirección de urdimbre como las mallas número 27, 15, 12 y 3. Y es que, al igual que se encontraron separaciones desiguales entre los hilos de urdimbre, también se han encontrado mallas con gran heterogeneidad de tamaños de poro Lpy provocadas por separaciones variables entre los hilos de trama.

Conclusiones

De los datos obtenidos sobre el conjunto de mallas analizadas se puede afirmar que las densidades de hilos aportadas por los fabricantes (el dato comercial) discrepan de los valores medidos. Los grosores de los hilos medidos en las muestras de cada una de las mallas analizadas ofrecen, en general, bajos valores de dispersión. Ocho mallas presentan diferencias en el grosor de los hilos medidos en la dirección de trama y urdimbre lo que indica el empleo de hilos de distinto calibre en una y otra dirección. El grosor de los hilos empleados en la confección de las mallas aparece ordenado por grupos de densidades de hilos lo cual indica que los fabricantes disminuyen el diámetro de las fibras a medida que aumenta la densidad de hilos del tejido y viceversa. Esta estrategia de diseño es lógica pero puede decirse que es demasiado rígida.

Se han encontrado cuatro mallas con un reparto no homogéneo de los hilos en la dirección de urdimbre que da origen a grupos de poros de dos tamaños distintos en la dimensión más limitante con respecto a la entrada de insectos. Este problema surge como resultado de un proceder consciente del fabricante lo cual viene a demostrar la necesidad urgente de normalización y de realizar controles de calidad a las mallas de protección para evitar que productos deficientes lleguen al mercado y se comercialicen. También se han encontrado mallas con separaciones desiguales entre los hilos de trama que dan lugar a una gran heterogeneidad de tamaños de poro Lpy. Como resultado de esta falta de uniformidad se tiene que, sobre el conjunto de mallas comerciales analizadas, hay un porcentaje muy elevado (próximo al 40%) de tejidos defectuosos.

Bibliografía

Álvarez, A.J. (2010). Estudio de las características geométricas y del comportamiento aerodinámico de las mallas antiinsectos utilizadas en los invernaderos como medida de protección vegetal. Tesis Doctoral. Universidad de Almería, Editorial Universidad de Almería.

Álvarez, A.J., Oliva, R.M., Valera, D.L. (2012). Software for the geometric characterisation of insect-proof screens. Computers and Electronics in Agriculture 82, 134-144.

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Valorización de bagazo de maguey compostado en mezclas para sustrato de

cultivo en Oaxaca (Mexico).

A. Masaguer 1, V. Gómez-Miguel 1, J. Cámara 1, B. H. Zárate 2 y E. Eymar 3. 1 Departamento de Edafología. ETSI Agrónomos. Universidad Politécnica de Madrid.

e-mail: [email protected] 2 Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR IPN UNIDAD

OAXACA). Instituto Politécnico Nacional. Santa Cruz Xoxocotlan, Oaxaca (México). 3 Departamento de Química Agrícola. Universidad Autónoma de Madrid.

Resumen

Se estudia la gestión del bagazo de maguey, subproducto de la industria mezcalera, prioritario en el Estado de Oaxaca (México). El estado de Oaxaca, principal productor de maguey mezcalero en México, cuenta con 8 415 hectáreas de este cultivo, que con un rendimiento promedio de 95 toneladas de bagazo fresco por ha/año genera en torno a 624 mil toneladas anuales de bagazo de maguey como residuo.

En este trabajo se ha caracterizado el bagazo de agave mezcalero para conocer su potencial como un sustrato alternativo a la turba comercial y a la tierra de monte. El bagazo de maguey mezcalero se mezcló con estiércol bovino 3:1 (v/v) y la mezcla fue sometida a un proceso de compostaje durante 241 días. Durante el proceso de compostaje se realizó el registro de temperatura y humedad. El compost de bagazo de maguey sirvió como base para la formulación de siete mezclas con diferentes componentes que fueron analizadas como sustratos de cultivo. Las propiedades físicas y químicas del compost de bagazo de maguey y de las mezclas obtenidas fueron caracterizadas en base a las normas UNE EN.

Como resultados más destacados del bagazo de maguey y las mezclas obtenidas, se resume lo siguiente: el bagazo de maguey puro presenta valores muy recomendados de porosidad, capacidad de aireación, capacidad de retención de humedad, y del equilibrio agua-aire cuando se le agregan volúmenes crecientes de turba en proporciones del 20, 30, 50 y 60 %, (se obtienen curvas casi ideales teóricas). En la mayoría de las mezclas el agua total disponible se encuentra fuera del rango recomendado. El pH y la CE del bagazo de maguey puro son elevados para su empleo directo como sustrato, por lo cual necesita un lavado de sales o mezcla con otros materiales. Las mezclas con corteza de pino y turba llegan a reducir la salinidad hasta valores recomendados. La CIC y la relación C/N son adecuadas, con M.O baja. Las concentraciones de nutrientes presentan bajas cantidades de N, K, Ca y Mg, con predominio del potasio.

Palabra clave: subproductos agrícolas, compostaje, agave, mezcal

Assessment of composted maguey bagasse in mixes for culture substrates in

Oaxaca (México)

Abstract

The management of maguey bagasse, a mezcal industry byproduct, is under study due to its importance in the State of Oaxaca. This State is the main producer of mezcal maguey in Mexico with 8 415 cultivated hectares. The average yield is of 95 tonnes of fresh bagasse per hectare and year, generating around 624 thousand tonnes of maguey bagasse waste per year.

The characteristics of mezcal agave maguey bagasse were studied in order to know its potential as an alternative substrate to commercial peat and forest soil. Pure Mezcal maguey bagasse was mixed with bovine manure 3:1 (v/v) and was put into a composting pile for 241 days. During the composting process, a registry of temperature and humidity was kept. The resulting maguey bagasse compost was used as the basis in the formulation of seven mixes, each containing different components. These mixes were then studied as culture substrates. The physical and chemical properties of these mixes were analyzed according to the UNE EN rules.

The most outstanding results from the maguey bagasse and the obtained mixtures are the following: when increasing volumes of peat, in values of 20, 30, 50 and 60 %, are added to pure maguey bagasse, the values for porosity, ventilation, water retention capacity, water/air balance (almost ideal theoretical curves are obtained) are

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very positive. Regarding total available water, most of the mixes are out of range. The pH and EC of pure maguey bagasse are too high to be used directly as substrate; it needs salt-washing or a mix with other materials. Mixes containing pine bark and peat can reduce salinity to recommended values. CEC and C/N relation are adequate with low organic matter levels. Nutrient concentration show low amounts of N, K, Ca and Mg, with predominance of potassium.

Keywords: agricultural byproducts, composting, agave, mezcal

Introducción

El mezcal, que genera como residuo el bagazo de maguey durante su fabricación, es una “bebida alcohólica” regional en el estado de Oaxaca que se obtiene por destilación y rectificación de mostos preparados directa y originalmente con los azúcares extraídos de las cabezas maduras de Agave

angustifolia Haw maguey espadín y Agave potatorum Succ, amarilidáceas, maguey de mezcal o tobalá principalmente (Berumen, 2009). Una de las alternativas para hacer más eficiente el manejo y aprovechamiento del bagazo de Agave mezcalero y obtener sustratos orgánicos, es mediante el compostaje para reducir el volumen de desechos de celulosa, hemicelulosa y lignina principalmente (Ilangovan et al., 1996 y Masaguer et al., 2010).

El objetivo del presente trabajo es proponer una alternativa para la reducción del uso de sustratos como la tierra de monte y la turba, mediante el aprovechamiento del compost de residuos de la producción de mezcal como el bagazo de maguey como componente de sustrato. Se caracteriza el compost de maguey y las mezclas obtenidas desde el punto de vista físico y químico, para utilizarlo como sustrato o componente de medio de cultivo de plantas ornamentales para flor de corte, especies forestales, producción en semilleros y tomate en invernadero, en Oaxaca sur de México.

Material y Métodos

La investigación se llevó a cabo en el municipio de Santa Lucia Ocotlán, que se localiza en la región de Valles Centrales, en las coordenadas 96o41´ de longitud oeste y 16o44´ de latitud norte, a una altura de 1.500 msnm. En el proceso de compostaje realizado, se utilizó bagazo de maguey mezcalero o espadín (Agave angustifolia Haw), donado por productores de mezcal de la comunidad de San Baltazar Guelavila, situada en el distrito de Tlacolula. Se configuraron pilas con 45 m3 de bagazo y 9 m3 de estiércol. El proceso de compostaje se realizó en pila al aire libre con volteos mensuales con pala cargadora. El seguimiento de la temperatura del compost se realizó con termómetros de termo par con sonda tipo K, en la escala de 0 a 100oC, con base de 70 cm de longitud para alcanzar el centro de la pila, registrándose la temperatura diariamente.

Tabla 1. Compost de bagazo de maguey y porcentajes de componentes de las mezclas realizadas. Mezcla de sustratos Clave

Bagazo de maguey 100% BM

Bagazo de maguey + Turba + Arcilla Expandida + Vermiculita 70:20:5:5 (v/v) BMTAEV1

Bagazo de maguey + Turba + Arcilla Expandida +Vermiculita 30:60:5:5 (v/v) BMTAEV2

Bagazo de maguey + Turba 70:30 (v/v) BMT

Bagazo de maguey + Turba 50:50 (v/v) BMTU

Bagazo de maguey + Fibra de coco de Morelos 50:50 (v/v) BMFCM

Bagazo de maguey + Corteza de pino 50:50 (v/v) BMCP

Bagazo de maguey + *Sustrato Comercial 80:20 (v/v) BMSC *Sustrato comercial: Denominado Sunshine o genericamente mezcla 3, es el más utilizado por los productores de plántula.

Está compuesto, según declaración del fabricante, por una combinación turba de Sphagnum Canadiense, vermiculita, carbonatos para ajustar el pH, un agente humectante patentado y además una formulación a base de fertilizantes.

Las mezclas realizadas con el compost de bagazo de maguey y los sustratos preparados se presentan en la tabla 1. Se han realizado mezclas considerando el bagazo de maguey como componente principal y empleando otros materiales autóctonos como fibra de coco (BMFCM) y corteza de pino compostada

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(BMCP) y además dos mezclas con turba BMT y BMTU, en la primera la proporción de bagazo fue del 70% y en la segunda se redujo al 50%. Además se realizaron dos mezclas más especiales con arcilla expandida y vermiculita y por último una mezcla con un sustrato comercial muy empleado en el estado de Oaxaca compuesto por turba canadiense corregida.

Se realizó la caracterización física y química del compost de bagazo de maguey (BM) y de las mezclas resultantes. La caracterización física y físico-química del compost y mezclas elaboradas se realizó en base a las normas UNE-EN (Normas de mejoradores de suelos y medios de cultivo UNE-EN 13037, 13038, 13040, 13041, ver: http://www.aenor.es/ aenor/normas).


Seguimiento de la temperatura del compost de maguey

Al residuo de maguey se le añadió agua hasta punto de saturación, con la finalidad de proporcionarle la humedad homogénea necesaria para el inicio del proceso, que se mantuvo por encima del 45% durante el proceso. En la figura 1 se presenta la evolución de la temperatura en la pila de compostaje, considerando una temperatura ambiente media anual en el Valle de Oaxaca de 22oC. Se observa que inicialmente existe una fase mesófila a los tres días de iniciado el compostaje, la presencia de bacterias principalmente y hongos, inician el proceso por la gran cantidad de estos microorganismos. Dichos microorganismos se multiplican y consumen los carbohidratos más fácilmente degradables y son los responsables del aumento en la temperatura desde la del ambiente a los 40oC.

En la segunda semana (10 días), se inicia la fase termófila debido a que la temperatura supera los 48oC. En este momento tiene lugar una sucesión ecológica en las poblaciones microbianas en la matriz del compostaje, causada por la inactivación de la microflora mesófila y la activación de la microflora termófila. Se observa un incremento del día 17 hasta el día 45 (de la tercera semana hasta la séptima semana). Las temperaturas en el rango de termofílicas (61oC) se encontraron a finales del segundo mes (59 a 73 días), esto quiere decir que durante tres semanas la temperatura alcanzada en la pila fue suficiente para conseguir una buena higienización del producto. Este comportamiento del residuo de maguey fue similar al reportado por Cabañas-Vargas et al. (2005) quienes en el tratamiento de bagazo de maguey tequilero observaron temperaturas por encima de los 50oC alrededor de los primeros 50 días del proceso.

Figura 1. Temperatura diaria (reportada semanalmente), durante el proceso de compostaje de bagazo de

maguey (del 27 de marzo al 20 de noviembre de 2011).

Figura 2. Compost obtenido del bagazo de maguey,

después del proceso de compostaje

1489

Estudio de las características físicas del bagazo de maguey y mezclas

En las tabla 2 y 3 se presentan los resultados del análisis físico del compost de bagazo de maguey y las mezclas realizadas con otros materiales para la fabricación de sustratos de cultivo.

Tabla 2. Características físicas obtenidas de compost de bagazo de maguey y de las mezclas realizadas.

Sustrato Densidad

aparente Densidad real

Porosidad

Total

Capacidad de

aireación

Capacidad de

retención de

humedad g cm-3 g cm-3 % % %

BM 0,57 1,98 75 17 58 BMTAEV1 0,40 1,73 72 19 53 BMTAEV2 0,32 1,83 81 27 54

BMT 0,36 1,79 75 24 51 BMTU 0,27 1,87 75 25 50

BMFCM 0,30 2,06 73 14 59 BMCP 0,54 1,90 69 16 53 BMSC 0,39 1,92 79 8 71

Tabla 3. Retención de humedad a diferentes tensiones del compost de bagazo de maguey y de las mezclas realizadas.

cm de tensión de columna de agua � � �

0 10 50 100 AFD AR ADD

SUSTRATO % de

humedad

% de

humedad

% de

humedad

% de

humedad % % %

BM 75 58 39 33 19 6 33 BMTAEV1 72 53 42 31 11 11 31 BMTAEV2 81 54 38 33 16 5 33

BMT 75 51 46 37 5 9 37 BMTU 79 54 37 32 17 5 32

BMFCM 73 60 52 40 8 12 40 BMCP 69 53 41 36 12 5 36 BMSC 88 70 57 40 13 17 40

Bagazo de maguey (BM); Bagazo de maguey + Turba + Arcilla Expandida + Vermiculita 70:20:5:5 v/v (BMTAEV1); Bagazo de maguey + Turba + Arcilla Expandida + Vermiculita 30:60:5:5v/v (BMTAEV2); Bagazo de maguey + Turba 70:30 v/v (BMT); Bagazo de maguey +

Turba 50:50 v/v (BMTU); Bagazo de maguey + Fibra de coco de Morelos 50:50 v/v (BMFCM);Bagazo de maguey + corteza de pino 50:50 v/v (BMCP) y Bagazo de maguey + Sustrato Comercial 80:20 v/v (BMSC).

El compost de BM presenta AFD en el límite inferior del rango recomendado, pero con los valores de agua de reserva, la suma de ambos valores alcanza los rangos considerados de referencia de agua total disponible de 24 a 40% (Abad et al., 1993 y Carmona y Abad, 2008). Cuando el bagazo de maguey se mezcla con turba, arcilla expandida y vermiculita 30:60:5:5 v/v (BMTAEV2) se obtiene valores muy adecuados que se encuadran en los principales rangos recomendados de Da, dr, porosidad, capacidad de aireación, retención de agua, una relación agua- aire muy equilibrada, lo mismo cuando se mezcla con turba 50:50 v/v (BMTU) y turba 70:30 v/v (BMT). Por lo cual esta última mezcla con bajos volúmenes de turba puede ser utilizada en contenedores de altura de 10 y 20 cm. Por lo que se puede concluir que se pueden obtener mezclas en función de la aireación necesaria con la adición correspondiente de turba, de tal forma que con un 30% de turba (BMT) es suficiente para obtener una aireación del 24%. Cuando el bagazo se mezcla con corteza de pino BMCP 50:50 v/v se obtienen valores adecuados en parámetros físicos como dr, Pt, CA, CRH. Resulta muy interesante esta mezcla, desde el punto de vista económico y desde el punto de vista agronómico, se trata de dos materiales orgánicos compostados y que se encuentran en el Estado de Oaxaca en abundancia. Se requiere, en el futuro, adicionar a esta mezcla pequeñas cantidades de materiales inorgánicos como la arcilla expandida o vermiculita que ajusten las propiedades físicas.

1490

Estudio de las características químicas del bagazo de maguey y mezclas

En la tabla 4 se muestran las características químicas principales del compost de bagazo de maguey y de las mezclas ensayadas como sustrato de cultivo.

Tabla 4. Propiedades químicas del compost de bagazo de maguey y mezclas realizadas Sustrato pH CE CIC M.O. C/N

dS m-1

cmolc kg-1

%

BM 8,0 5,8 25,3 28,1 16 BMTAEV1 7,7 2,1 25,0 38,0 22 BMTAEV2 6,5 1,9 28,6 40,3 23

BMT 7,7 3,2 26,5 34,5 24 BMTU 7,3 2,4 35,7 40,8 20

BMFCM 7,6 3,8 33,9 33,9 20 BMCP 7,5 2,5 27,5 34,4 20 BMSC 8,0 2,1 50,5 37,6 22

Bagazo de maguey (BM); Bagazo de maguey + Turba + Arcilla Expandida + Vermiculita 70:20:5:5 v/v (BMTAEV1); Bagazo de maguey + Turba + Arcilla Expandida + Vermiculita 30:60:5:5v/v (BMTAEV2); Bagazo de maguey + Turba 70:30 v/v (BMT); Bagazo de maguey +

Turba 50:50 v/v (BMTU); Bagazo de maguey + Fibra de coco de Morelos 50:50 v/v (BMFCM);Bagazo de maguey + corteza de pino 50:50 v/v (BMCP) y Bagazo de maguey + Sustrato Comercial 80:20 v/v (BMSC).

El bagazo de maguey presenta ciertas limitaciones de pH y conductividad eléctrica, será por tanto, interesante poder realizar un seguimiento en campo de la evolución de la CE de este sustrato, durante el cultivo para conocer la dinámica de lavado de sales a lo largo del tiempo, para ajustar el pH y la CE de la solución nutritiva y el sustrato.

En relación a la evaluación del contenido en MO de los materiales evaluados, señalar que el BM inicialmente se trata de un producto de carácter residual que ha sufrido un proceso completo de compostaje. Durante el compostaje, el material sufre una mineralización parcial de la materia orgánica. De forma general el BM y las mezclas preparadas presentan valores de materia orgánica por debajo de los óptimos recomendados por Abad et al., 1997 (> 80 %). La perdida de materia orgánica en todos los sustratos se atribuye a los compuestos orgánicos solubles (entre ellos a los ácidos fenólicos). La adición de turba, arcilla expandida, vermiculita y sustrato comercial incrementa ligeramente la MO, sin embargo los valores generales son bajos. En estudios realizados por Vidal, 2012 en una muestra de bagazo de Agave angustifolia Haw, obtiene valores de M.O de 22,4. Por su parte Rodríguez et al., 2010 al evaluar bagazo de agave tequilero compostado (130 días), obtiene una M.O de 91% pero en unas condiciones muy diferentes de compostaje.

Por último en la tabla 4 se pueden ver los valores de la relación C/N de los sustratos analizados, donde el compost de maguey presenta valores en el límite inferior del rango recomendado por Abad et al., (1993) de 20-40. Así mismo el resto de los sustratos elaborados presentaron valores dentro del rango recomendado. La obtención de valores recomendados, nos indica que el material compostado está bien tratado y maduro, garantía de estabilidad de las mezclas durante el tiempo, lo que confirma que no son susceptibles de modificar fácilmente sus propiedades. Abad y Noguera (1998) mencionan que una relación C/N >30 es considerada adecuada para el cultivo en sustratos orgánicos, y es un índice de un material maduro y estable; sin embargo, Lemaire (1997) y Sanchez-Hernandez et al., (2007) indican que la relación C/N no es suficiente para considerar a un material orgánico como estabilizado.

Conclusiones

Debido a que existe poca información sobre el manejo y uso del bagazo de maguey es interesante dar una visión global de las características del material compostado con estiércol. El maguey compostado, es una alternativa viable como sustrato (mezclas con turba de 30, 50 y 60%). El pH y la CE del bagazo de maguey puro son elevados para su empleo directo como sustrato, necesita un lavado de sales o mezcla con otros materiales. Las mezclas con corteza de pino y turba llegan a reducir la salinidad

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hasta valores recomendados. La CIC y la relación C/N adecuada, con M.O baja. La valorización del bagazo de maguey contribuye a resolver algunos problemas ambientales asociados a la industria del mezcal. Adicionalmente, puede implicar la creación de empresas que produzcan sustratos como los propuestos, lo cual representaría la generación de empleos directos e indirectos en las regiones productoras de mezcal en Oaxaca, Sur de México.

Lo más destacado del bagazo de maguey y las mezclas obtenidas es que el bagazo de maguey puro cuando se le agregan volúmenes crecientes de turba en valores de 20, 30, 50 y 60 %, presenta valores muy recomendados de porosidad, capacidad de aireación, capacidad de retención de humedad, equilibrio agua aire (con curvas de humedad casi ideales). En relación al agua total disponible en la mayoría de las mezclas se encuentran fuera del rango recomendado. Los sustratos BMTAEV2, BMTU, BMT y BMCP demuestran un gran potencial para ser utilizados como sustrato alternativo a turbas comerciales, debido a que presentan propiedades tanto físicas como químicas adecuadas.

Agradecimientos

Al Instituto Politécnico Nacional de México (CIDIIR OAXACA), a los siguientes organismos: COFAA, SAGARPA, OIDRUS, SEDER y al P.N. de Investigación Científica, Ministerio de Ciencia e Innovación de España (Proyecto CTM2009-13140-C02-01).

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LA BODEGAS DEL MARCO DE JEREZ. CONDICIONES INTERIORES DE TEMPERATURA Y HUMEDAD

I. Cañas*1, C. Porras-Amores 1, J. Cid-Falceto1 y F.R. Mazarrón2

1 Departamento de Construcción Vías Rurales. E.T.S de Ingenieros Agrónomos. Avenida Complutense s/n,

28040, Madrid. Email: [email protected], [email protected], [email protected]

2 Departamento de Ingeniería Rural. E.T.S de Ingenieros Agrónomos. Avenida Complutense s/n, 28040, Madrid. Email: [email protected]

Resumen

La crianza biológica, es una de las características más importantes de los vinos del Marco de Jerez. Los vinos jerezanos se producen y crían habitualmente en edificios bioclimáticos de grandes dimensiones, conocidos como “bodega catedral”. En la crianza biológica, el velo flor está influenciado por las condiciones interiores de humedad y temperatura de la bodega. Dichas condiciones interiores, son resultado de la experiencia obtenida durante siglos de elaboración, y conceden óptimas condiciones durante la crianza del vino. El objetivo de este trabajo es conocer las condiciones ambientales adecuadas para la crianza de vino bajo velo de flor, a lo largo del año. Además, dados los problemas energéticos de la actualidad se analizan los sistemas constructivos de la bodega catedral con el fin de comprender su influencia en el acondicionamiento interior, en aras a promover el edificio de energía cero (EEC) en el sector industrial. Para ello, el estudio plantea la monitorización de dos bodegas catedral que mediante crianza biológica producen diferentes tipos de vino jerezano. Los datos obtenidos fueron procesados y analizados en diferentes periodos del año. Los resultados obtenidos muestran el rango de temperatura y humedad relativa adecuado para elaborar vinos de calidad del Marco de Jerez. En las bodegas monitorizadas se observa que los sistemas constructivos juegan un papel fundamental en la termo e higroregulación de sus condiciones interiores, pudiendo destacar la altura, los materiales de construcción, y los sistemas pasivos de la bodega como los factores más influyentes. Este estudio puede ser de gran ayuda para el diseño y construcción de nuevas bodegas.

Palabras clave: Jerez, bodegas, temperatura, humedad

The wine cellar’s Jerez. Internal conditions of temperature and humidity

Abstract

The biological aging is one of the most important characteristics of the wines of Jerez. Jerez wines are produced and raise usually develops large bioclimatic buildings known as "wine cellar cathedral". In the biological aging, “velo de flor” is influenced by the indoor conditions of humidity and temperature inside the wine cellar. These internal conditions are the result of centuries of experience gained during development, and give optimal conditions for wine aging. The aim of this study to know the appropriate environmental conditions for aging wine “velo de flor”, throughout the year. Moreover, given the present energy problems are analyzed building systems of the wine cellar cathedral in order to understand its influence on the interior fittings, in order to promote zero energy building (EEC) in the industrial sector. To this end, the monitoring study raises two wine cellars that produce biological aging by different types of wine from Jerez. The data were processed and analyzed at different times of the year. The results show the real hygrothermal conditions for producing quality wines of Jerez. In the warehouses monitored bioclimatic shows that the constructive aspects play a role in the thermo and hygro-regulate their internal conditions, being able to emphasize the length of the cellar, construction materials and passive systems of the winery as the most influential factors. This study may be helpful for the design and construction of new buildings.

Keywords: Jerez, wine cellar, temperature, humidity

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El Marco de Jerez, lugar donde se producen los vinos de jerez, se encuentra situado en el noroeste de la provincia de Cádiz. La región posee un clima mediterráneo - oceánico con temperaturas moderadas durante todo el año. En la arquitectura de la zona es habitual encontrar grandes construcciones, similares a una catedral, utilizadas comúnmente para la producción y la crianza de los vinos de jerez.

Varios tipos de vinos de Jerez se caracterizan por un envejecimiento biológico dinámico, en el que una capa de la levadura crece en la superficie del vino, denominada velo de flor (Ángeles Pozo-Bayón and Victoria Moreno-Arribas, 2011). Las bodegas catedrales son edificios centenarios destinados exclusivamente a la crianza del vino y que se caracterizan porque proporciona condiciones adecuadas para correcta crianza de los vinos bajo velo de flor.

Para la crianza biológica, las condiciones de temperatura deben ser lo más constantes posible y deben permanecer entre 12 °C y 25 °C a lo largo del año. Además, la humedad de aire debe de ser lo más constante y lo más alta posible y siempre por encima del 50 % (Ambrosy, 1984). Cuando estas condiciones son alteradas es posible que el velo de flor se deteriore (Jackson, 2008)

Por otro lado, el sector industrial consume el 52 por ciento de la energía entregada mundial en 2008, y su consumo de energía crece en un promedio de 1,5 por ciento anual durante la proyección (Nunes et al., 2009). El sector industrial está necesitado de soluciones y estrategias constructivas que permitan a los edificios reducir su consumo energético al mismo tiempo que desarrollan sus actividades de negocio cotidianas. La bodega catedral es un ejemplo de edificio de energía cero (Marszal et al., 2011).

El objetivo de este trabajo es conocer las condiciones ambientales adecuadas para la crianza de vino bajo velo de flor a lo largo del año. Además, dados los problemas energéticos de la actualidad se analizan los sistemas constructivos de la bodega catedral con el fin de comprender su influencia en el acondicionamiento interior, en aras a promover el edificio de consumo cero en el sector industrial.

Material y Métodos

El objetivo de este trabajo es conocer las condiciones ambientales de temperatura y humedad relativa adecuadas para la crianza de vino bajo velo de flor. Además se analiza cómo la influencia del diseño constructivo pasivo de la bodega catedral en la termo e higroregulación del ambiente interior a lo largo del año. Para ello, el estudio plantea la monitorización de dos bodegas catedrales representativas, ubicadas en Sanlúcar de Barrameda, que mediante crianza biológica producen diferentes tipos de vino jerezano figura 1 y 2.

Figura 1. Planta de distribución y vista interior de la Bodega 1

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Figura 2. Planta de distribución y vista interior de la Bodega 2

Los datos obtenidos fueron procesados y analizados en diferentes periodos del año, en aras a determinar la influencia de los aspectos constructivos en las condiciones interiores de temperatura y humedad en la bodega catedral.

Monitorización

Para la monitorización de las condiciones interiores y exteriores se utilizaron registradores Hobo® Pro V2 con sensores de temperatura tipo termistor y sensores de humedad relativa tipo capacitivo. La precisión de los sensores es de ±0.18 °C a 25 °C y ±2.5 % desde 10 % Hr hasta 90 % Hr. El sensor exterior fue protegido de la radiación solar y la lluvia con una carcasa especial. El intervalo de medida fue programado cada 15 minutos durante el periodo de un año, obteniéndose un total de 281.080 datos.

Los sensores fueron ubicados en la parte inferior (2 m) de la bodega, donde se encuentra almacenado el vino, con el fin de obtener un dato representativo de las condiciones ambientales en el interior. Además en la bodega 2 se colocó un sensor en la parte superior (10 m) de la bodega para poder estudiar las variaciones verticales dentro de la bodega.

Características constructivas

Las bodegas elegidas para el estudio se dedican exclusivamente a la crianza del vino y tienen las características constructivas que definen la bodega catedral. Ambos edificios poseen una extensa planta rectangular, están cubiertos con armaduras y tejados a dos aguas, apoyados sobre pilares y poseen una altura aproximada de unos 13 m.

La cubierta se divide en dos faldones inclinados que parten desde la cumbrera central en dirección descendente. Los materiales que forman la cubierta son: teja árabe (material exterior) que apoya sobre una argamasa de cal y arena que a su vez apoya sobre gruesos ladrillos macizos de barro cocido (5 cm) que a su vez descansan sobre un entramado de listones de madera. El conjunto del tejado apoya sobre grandes viguetas de madera.

La estructura está formada por varias hiladas de pilares (60 cm2) que sujetan la cubierta y por muros de carga de 80 cm de espesor con función de cerramiento. Los pilares están fabricados de piedra y ladrillo, y soportan grandes vigas de madera en las que se apoyan las viguetas. Los muros están fabricados con ladrillo tosco, mampostería de arenisca y mortero (cal, arena y agua). El acabado interior (5 cm) y exterior (5 cm) es higroscópico y permite la transpiración del edificio.

Huecos en fachada: Las puertas y las ventanas son de madera y están ubicadas a los largo de todo el perímetro del edificio. Las ventanas son de tamaño reducido (1.6 m x 2.5 m) en comparación con la superficie total de los muros y están colocadas a varios metros del suelo, en posición apaisada, para evitar la entrada directa del sol. Además no tienen cristales aunque si tupidas celosías de madera que evitan el calentamiento interior del edificio.

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El pavimento de las construcciones está formado por largos pasillos de cemento a modo de distribuidores y el resto del suelo con una mezcla de arena, cal y algo de hierro (suelo de albero).


Condiciones ambientales

Las condiciones exteriores de la zona han sido moderadas durante todo el año (2012), obteniéndose valores medios anuales de 18.20 °C ±5.84 °C de temperatura y 68% ±14% de humedad relativa. Los valores máximos diarios no han rebasado los 30 °C de temperatura y el 97% de humedad relativa; en los meses fríos los valores han sido superiores a los 5 °C; en los meses secos la humedad está por encima del 25%.

En los meses cálidos, cuando se producen las mayores temperaturas en el exterior, las diferencias entre el exterior-interior alcanzan valores medios diarios de hasta 4 ºC de temperatura (figura 3). Durante el día, la humedad ambiental en el exterior es baja, mientras que en el interior se mantiene más estable durante todo el ciclo nocturno-diurno. Las diferencias entre el exterior-interior durante las horas de calor pueden alcanzar valores medios diarios próximos al 20% de humedad relativa.

En los meses fríos, cuando se producen las menores temperaturas en el exterior, las diferencias entre el interior-exterior alcanzan valores medios diarios inferiores a los 2 ºC de temperatura. Las variaciones de humedad entre el interior-exterior tiene un comportamiento más estable que durante los meses cálidos, alcanzándose valores medios inferiores a los 10% de humedad relativa.

Figura 3. Oscilación de temperatura (ºC) y humedad relativa (%) entre el exterior y el interior (2 m). Valores medios diarios en las dos bodegas estudiadas.

Cuando analizamos el comportamiento de las bodegas a lo largo del día podemos distinguir un comportamiento diferencial diurno-nocturno que se mantiene durante todo el año (figura 4):

• Diurno: Durante las horas de calor (12:00h – 18:00h), se alcanzan las mayores variaciones ambientales entre el exterior y el interior, alcanzándose valores medios diarios de hasta 3 ºC de temperatura y valores próximos al 15% de humedad relativa. En general durante día se alcanzan menores temperaturas y mayores humedades en el interior de la bodega que en el exterior.

• Nocturno: Durante las horas de no calor las diferencias ambientales entre el interior y el exterior se suavizan. En este caso, el proceso se invente y se alcanzan mayores temperaturas y menores humedades en el interior de la bodega que en el exterior.

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Figura 4. Oscilación de temperatura (ºC) y humedad relativa (%) entre el exterior y el interior (2 m). Valores medios diarios en función de mes y la hora del día en la bodega 2.

En la zona de crianza, las condiciones interiores han alcanzado valores medios mensuales comprendidos entre los 9 ºC (febrero) y 25 ºC (agosto) de temperatura y entre el 60% (mayo) y el 85% (diciembre) de humedad relativa. Estas condiciones pueden considerarse adecuadas para la crianza biológica de los vinos de Jerez.

Características constructivas

Los sistemas pasivos de la bodega catedral van orientados a generar altas humedades interiores y evitar las altas temperaturas de los meses cálidos. Por tanto, en función de los resultados obtenidos de la monitorización y la ausencia de climatización de las bodegas, todo parece indicar que la envolvente juega un papel importante en la termo e higroregulación de las condiciones interiores. Por tanto, si analizamos por separado:

• Suelo: El pavimento de suelo formado en mayor medida por una mezcla de arena, cal y algo de hierro, permite conservar la humedad del aire y actúa como refrigerante pasivo reduciendo la temperatura interior en zona baja, donde se encuentran los productos almacenados.

• Muros: Los muros de cerramiento ayudan a mantener la humedad ambiental interior debido a los materiales con que han sido construidos. La piedra de arena posee altas propiedades higroscópicas que permiten que el muro absorba agua del terreno. El acabado exterior de cal blanca (reflectante) reduce el efecto de los rayos de sol. Además el espesor de los muros proporciona elevada inercia térmica al calor exterior. Los huecos de ventana situados a gran altura del suelo permiten la transpiración con el exterior. La ausencia de cristales en los huecos de ventana evita que el calor procedente de la luz solar se quede atrapado dentro del edificio (efecto invernadero). Por otro lado, las ventanas están cerradas por gruesas celosías tupidas de madera que impiden el paso de calor y permiten el intercambio de humedad desde el exterior. Las bodegas poseen una orientación (noroeste – sureste) que es ideal para lograr captar la humedad ambiental procedente del mar y evitar una elevada insolación sobre ambas fachadas longitudinales.

• Cubierta: En los meses cálidos la cubierta recibe más radiación solar debido a que el sol incide verticalmente sobre el edificio. El diseño de la cubierta a dos vertientes permite reducir el calentamiento interior del edificio debido a que el intercambio de calor solo se realiza por unos de los faldones.

También cabe a destacar, el gran volumen de aire existente en el interior del edificio, el cual proporciona elevada inercia térmica frente a las elevadas temperaturas procedentes de la cubierta. La diferencia media vertical (diaria) entre la zona alta – baja de la bodega alcanza valores por superiores

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a los 7 °C de temperatura. Esto de suponer que, en un edificio con el mismo volumen de aire pero de menor altura tendría un comportamiento muy diferente y la inercia térmica del mismo volumen de aire frente al calentamiento de los estratos inferiores sería menor.

Conclusiones

El presente trabajo evalúa el potencial de lograr condiciones ambientales deseadas mediante técnicas pasivas que favorezcan la reducción en la demanda de energía en los edificios. Además, la investigación muestra el funcionamiento higrotérmico de la bodega catedral a lo largo del año. En la zona de crianza, las condiciones interiores han alcanzado valores medios mensuales comprendidos entre los 9 ºC (febrero) y 25 ºC (agosto) de temperatura y entre el 60% (mayo) y el 85% (diciembre) de humedad relativa. Estas condiciones pueden considerarse adecuadas para la crianza biológica de los vinos de Jerez.

Los sistemas pasivos de la bodega catedral van orientados a generar altas humedades interiores y evitar las altas temperaturas de los meses cálidos. Durante las horas de calor de los meses cálidos se obtienen condiciones más frías y húmedas que en el exterior, favoreciendo la crianza biológica. Pueden alcanzarse valores medios diarios de hasta 3 ºC de temperatura y valores próximos al 15% de humedad relativa. La bodega catedral en general ha demostrado un comportamiento más eficaz frente al calor, ya que es capaz de reducir las altas temperaturas propias del clima del Marco de Jerez

La envolvente de la bodega tiene un papel fundamental en la termo higroregulación de las condiciones interiores. Los materiales de construcción y el diseño de envolvente juega un papel fundamental en la termoregulación de la las condiciones en la zona de crianza. El gran volumen de aire existente en el interior del edificio (altura), proporciona elevada inercia térmica frente a las elevadas temperaturas de la parte superior del edificio. Las variación media (diaria) vertical entre la zona alta-baja del edificio alcanza valores por encima de los 7 °C de temperatura.

Los resultados obtenidos en este estudio pueden ser de gran ayuda para la mejora o diseño de nuevos edificios de energía cero que se encuentren ubicados en climas templados.

Agradecimientos

Este estudio se ha llevado a cabo como parte del proyecto de investigación BIA2009-09567 investigación, financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.

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Detección precoz de mortalidad en producciones avícolas empleando termografía de alta resolución

A. Blas1, B. Diezma2, A. Moya 2, C. Gómez2

1 Departamento de Ingeniería Rural, Grupo de investigación LPF-tagralia, CEI Moncloa, 28040, Madrid.

[email protected] 2 [email protected], [email protected], [email protected]

Resumen

Las modernas instalaciones para la producción avícola de puesta agrupan un muy elevado número de individuos en baterías de jaulas. Esta disposición supone un reto de cara al control de temperaturas dentro de las naves, para garantizar que éstas se encuentren dentro del intervalo de confort térmico de los animales (12-24°C en el caso de ponedoras). Asimismo, la detección temprana de posibles individuos con problemas o muertos resulta una tarea imprescindible para asegurar el bienestar de los animales restantes. La supervisión continúa y multidistribuida de la temperatura en los gallineros puede contribuir al primer aspecto mencionado, mientras que la detección temprana de animales muertos o afectados por alteraciones que conllevan cambios en su temperatura, podría acometerse mediante imagen térmica. La imagen térmica es una técnica basada en la conversión del espectro de radiación infrarroja de un objeto a imágenes visibles para su posterior análisis. La posibilidad de determinar temperaturas a distancia y con una resolución espacial suficiente hace esta técnica especialmente adecuada para la monitorización de la temperatura de los animales en las actuales instalaciones comerciales. Así pues, el objetivo principal del presente trabajo es mejorar el bienestar animal de ponedoras en instalaciones evaluando: a) la viabilidad de la imagen térmica para la identificación temprana de ejemplares muertos y b) la viabilidad de implementación de dispositivos autónomos registradores de Tª tipo RFID TurboTag para la supervisión ambiental. El presente trabajo analiza los resultados obtenidos a partir de la toma de imágenes térmicas de gallinas eutanasiadas durante dos sesiones de necropsias dentro de un estudio de evaluación de dos programas de vacunación frente a Salmonella llevado a cabo por el Centro de Vigilancia Sanitaria Veterinaria (VISAVET-UCM) de marzo a abril de 2012. Los resultados obtenidos muestran cómo el enfriamiento de las zonas más expuestas (cara, cresta y patas) puede ajustarse mediante una regresión logística con un elevado coeficiente de determinación (r2 superior a 0.97). La implementación de un sistema automatizado para la detección temprana de individuos muertos en instalaciones comerciales requiere del empleo de técnicas de análisis de imagen, apuntadas en este trabajo, y de la realización de estudios adicionales bajo condiciones climáticas más amplias. Además, las tarjetas TurboTag suponen una herramienta eficaz (detectándose diferencias de Tª de hasta 40ºC entre distintas ubicaciones y a lo largo del periodo de medidas) y de bajo coste para la caracterización ambiental de los gallineros.

Palabras clave: Bienestar-animal, termografía, control-ambiental, avicultura

Early detection of mortality in poultry production using high resolution thermography

Abstract

Modern poultry production facilities grouped together a very high number of individuals in battery cages. This concentration represents a challenge for the temperature control inside the buildings, to ensure that animals are within their range of thermal comfort (12-24 °C in the case of laying hens). Similarly, early detection of potential problems or dead individuals is an essential task to ensure the welfare of the remaining animals. Continuous monitoring of the temperature in poultry houses may contribute to the first mentioned aspect, while early detection of dead animals or those affected by alterations involving changes in their temperature, could be operated through thermal imaging. Thermal imaging is a technique based on the conversion of the infrared spectrum of an object into visible images for further analysis. The ability of determining temperature at a certain distance and with sufficient spatial resolution makes this technique particularly suitable for temperature

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monitoring of the animals in current commercial installations. Therefore, the main objective of this work is to improve hen’s welfare in poultry farms assessing: a) the feasibility of thermal imaging for early identification of dead animals and b) the feasibility of implementing autonomous devices of T ª loggers RFID TurboTag for environmental monitoring. This study analyzes the results obtained from the thermal imaging euthanized hens during two sessions of autopsies in an evaluation study of two vaccination programs against Salmonella carried out by the Health Surveillance Centre (VISAVET-UCM), March-April 2012. The results obtained show how the cooling of the most exposed areas (face, crest and legs) can be adjusted using a logistic regression with a high determination coefficient (r2 greater than 0.97). The implementation of an automated system for the early detection of dead individuals in the industry requires the use of image analysis techniques, outlined in this study, and further studies with broader climatic conditions. Furthermore, TurboTag cards are an effective (T ª differences detected up to 40 ° C between sites and over measures period) and low cost tool for environmental characterization of poultry houses.

Keywords: Animal-welfare, thermography, environmental-control, poultry-production

Introducción

La imagen termográfica (thermal imaging, TI) es una técnica basada en la conversión de la radiación infrarroja de un objeto a imágenes visibles para su posterior análisis. Las imágenes térmicas se pueden aplicar en todos los campos en los que las diferencias de temperatura puedan ser utilizadas para una evaluación, diagnóstico o análisis de un proceso o producto. Por ello, ofrece grandes posibilidades en campos como el de la agricultura y la veterinaria (Vadivambal y Jayas 2011), como la monitorización y validación de temperatura en alimentos, en calidad post-cosecha o calidad de grano (Ibarra, Tao &Xin 2000; Meinlschmidt y Margner 2002; Foster et al. 2006; Gowen et al. 2007).

El uso de TI en producciones avícolas ya ha sido documentado por diversos autores: para la evaluación de la pérdida de calor sensible en los pollos jóvenes (Ferreira et al. 2011), el registro la temperatura de la superficie de la piel y plumas (Do Nascimento et al. 2011), como herramienta de diagnóstico no invasiva de detección de enfermedades (Wilcox, Patterson &Cheng 2009), cuantificación de la distribución superficial de temperaturas corporales (Cangar et al. 2008; Naeaes et al. 2010), la cuantificación de plumaje (Cook et al. 2006), o como indicador para medir el estado termo-fisiológico (Yahav y Giloh, 2012).

La hipótesis inicial del presente trabajo se basa en que si se consigue cuantificar de forma precoz la incidencia de muertes será posible retirar los cuerpos de forma temprana y evitar así la transmisión de patógenos. Así pues, el objetivo principal del presente estudio es la utilización de técnicas de imágenes térmicas para la detección temprana de mortalidad como vía de mejora del bienestar animal en producciones intensivas avícolas. Complementariamente, se dispuso de tecnología de bajo coste para la caracterización multidistribuida de las condiciones ambientales de estabulados intensivos. Siendo por tanto los objetivos específicos: la caracterización de la dinámica de temperaturas en ejemplares sacrificados, cuantificación de la variabilidad de temperatura en los cuerpos analizados, identificación de las partes del cuerpo más adecuadas para detectar descensos de temperatura debidos a muerte, generación de algoritmos para detección de ejemplares muertos, el estudio de la implementación del sistema en explotaciones comerciales, y el estudio de la temperatura ambiente de las instalaciones.

Material y Métodos

El experimento se ha desarrollado mediante colaboración entre el grupo de investigación LPF-TAGRALIA del departamento de Ingeniería Rural de la UPM y el Centro de Vigilancia Sanitaria Veterinaria (VISAVET) de la UCM. Para el mismo se han dispuesto de las instalaciones de avicultura de la Facultad de Veterinaria de la UCM. Aprovechando la disponibilidad de animales en el marco del proyecto de investigación que llevó a cabo VISAVET para la evaluación de distintos programas de vacunación frente a Salmonella spp. en gallinas, se ha llevado a cabo el presente estudio. Las gallinas utilizadas (240) se encontraban repartidas en dos instalaciones: gallinero norte y gallinero sur.

1500

Durante 78 días se procedió al registro de las temperaturas en el interior de los gallineros, mediante tarjetas TurboTag T-702 (dataloggers con una capacidad de almacenaje de 702 datos de tiempo y Tª ambiente), distribuidas en diversas posiciones y alturas. Las medidas fueron tomadas del 16 de marzo al 2 de junio, distribuidas en 13 periodos (de entre dos y nueve días) de adquisición de datos, cada uno en una fecha y con frecuencia de muestreo distinta. Igualmente se estableció un ensayo para la adquisición de imágenes de gallinas inmediatamente después de la muerte durante una necropsia programada el 17 de mayo. La toma de imágenes se llevó a cabo con la cámara de termografía T425 FLIR, desde el momento inicial de muerte de los animales hasta 168 minutos después de la muerte de los mismos, a una distancia fija de 1,5 metros y a intervalos fijos de tres minutos. Tras la toma de datos e imágenes se procedió al análisis de los mismos mediante técnicas convencionales de análisis de imagen y específicas de termografía con MatLab y FLIR QuickReport 1.2.


Todos los datos registrados por las TurboTag fueron extraídos y procesados mediante rutinas propias desarrolladas con Matlab, obteniendo las temperaturas medias, mínimas y máximas de cada una de las mediciones. Las gallinas son homeotérmicas con capacidad de mantener su temperatura interna constante de manera uniforme. Así, la zona de neutralidad o confort térmico para gallinas adultas oscila entre 12 y 24 ºC, siendo una temperatura superior a 47ºC letal (Quiles & Hevia 2004).El registro de las TurboTag durante los 78 días, ofreció resultados de temperaturas medias dentro de los límites de confort térmico (entre los 10 y los 22-23 ºC) (Figura 1).

Figura 1. Datos de temperaturas medias (cruz negra), mínimas (círculo rojo) y máximas (asterisco azul) de cada una de las trece mediciones, entre el 16 de abril y el 2 de junio, en el gallinero norte (a) y gallinero

sur (b).

En cambio, también se produjeron temperaturas fuera de los límites, las temperaturas máximas estuvieron comprendidas entre 20 y 43ºC pero no se superó en ningún momento los 45ºC. En cuanto a las temperaturas mínimas, en su gran mayoría se encontraban fuera de la zona de neutralidad térmica. Estos datos observados son posiblemente debidos a localizaciones concretas de las tarjetas TurboTag en el interior de las naves, tales como el techo y la puerta.

Para el análisis de imágenes se analizaron las 54 fotos infrarrojas tomadas durante los 168 minutos después de la muerte (mdm) de los animales durante la necropsia. Se realizó una segmentación basada en el umbral de los niveles de gris para separar el fondo de los cuerpos, mediante una rutina en Matlab, de tres imágenes: la primera imagen tomada, a los 4 mdm de los animales, otra a los 86 mdm y la última a los 168 mdm. Con la segmentación y concatenación de las tres imágenes, se pudo observar la variación térmica superficial corporal de las gallinas respecto al tiempo, y así, se pudo

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Medidas

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pera

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s (

ºC)

Temperaturas Gallinero sur 16 marzo-2 junio

a) b)

1501

determinar que las partes de la gallina con ausencia de plumaje (cresta, cara y patas) eran las zonas corporales donde mayor variación de temperatura respecto al tiempo se observaba, y por ende, podrían ser empleadas como indicadores tempranos de variaciones térmicas corporales tras la muerte.

En la Figura 2 se puede observar la imagen real de las gallinas, así como las imágenes térmicas a los 4, 86 y 168 mdm. Mediante el software de la cámara térmica para análisis de imágenes, FlirQuickReport 1.2, se seleccionó un área representativa dentro de las zonas libres de plumaje (cara, cresta y patas), determinando su temperatura y exportando los datos en formato numérico.

Figura 2. Imagen real de la disposición de las gallinas (a) y las imágenes térmicas realizadas con la T425 FLIR a los 4 mdm(b), a los 86 (c) y a los 168 (d).

De esta forma, se obtuvieron un total de 54 conjuntos de datos de temperaturas de áreas de la cresta, cara, y patas. La relación temperatura corporal –tiempo desde muerte, responde a una logística cuya expresión es: x = a/(1+e(b*x))+c .Donde a es el parámetro que define la diferencia entre el límite superior e inferior de la temperatura, b es el valor del exponente, y c es el límite inferior al que tiende la temperatura. A continuación se realizó un segundo ajuste incluyendo la temperatura ambiente (todos estos ajustes se llevaron a cabo en Matlab), con datos obtenidos de Tª del suelo donde se encontraban las gallinas obtenidos a través de la imagen térmica.

Así, se ajustó una función logística a los nuevos valores obtenidos para cada parte del cuerpo (restando a la Tª de cada parte del cuerpo la correspondiente del suelo en ese instante) (Figura 3). Se puede observar que los datos corregidos de las cuatro partes del cuerpo (representadas mediante asterisco) se correlacionaron con el ajuste realizado (todos ellos con una r2>0,996).

La mayor variación porcentual de los datos observados de la temperatura corporal respecto a la temperatura inicial en el momento de la muerte, fue en la cara, con un 33%. La cresta, tiene una variación de temperatura respecto a la inicial de un 31%, mientras que es en las patas, donde menores cambios se aprecian respecto a la temperatura inicial tras la muerte (28% la pata A y un 29% para la pata B). A tenor de estos resultados, con el modelo creado, se observa que aquellas partes del cuerpo sin plumaje: cara, cresta y patas, sufren un gran cambio de temperatura respecto al tiempo después de la muerte, como ya concluyeron diversos autores en sus estudios (Cook et al. 2006; Cangar et al. 2008; Naeaes et al. 2010).

a)

d)

b)

c)

1502

Las patas, pueden ser buenos indicadores ya que presentan una curva de variación de temperatura respecto a los mdm con gran pendiente, indicando que es donde más rápidamente se pueden observar resultados de bajadas de temperatura. En cambio, a partir de aproximadamente 70 mdm en las condiciones del ensayo, la temperatura corporal en estas zonas del cuerpo se estabiliza, y la variación de temperatura respecto a la inicial es menor que en cara y cresta.

Figura 3. Datos registrados de la media de la temperatura corregida (Tª en cuerpo –Tª suelo, con asterisco) y los datos realizando el ajuste con corrección de suelo (datos en línea continua) respecto al tiempo desde la muerte de la gallina hasta los 168 minutos, de la cara (azul), pata A (amarillo), pata B

(negro) y cresta (rojo).

Conclusiones

Tras el análisis de datos obtenidos y a tenor de los resultados, las conclusiones son: a) bajo condiciones ad hoc de adquisición de imágenes la TI ha resultado una técnica viable para la detección temprana de ejemplares muertos en producciones avícolas, b) aquellas zonas del cuerpo más adecuadas para la detección de cambios de temperatura tras la muerte, son aquellas sin plumaje, (cara, cresta y patas), c)en estas zonas se observa una dinámica acusada de descenso de temperatura respecto al tiempo tras la muerte. En la cara el descenso respecto a la temperatura inicial tras la muerte es mayor que en cresta y patas, d) la cara es aquella zona del cuerpo donde se produce una bajada de temperatura tras la muerte más lenta. Las patas son la zona del cuerpo donde más rápidamente se pueden observar grandes descensos de Tª, e) los modelos que incluyen la temperatura ambiente se han mostrado más robustos, y f) los dispositivos registradores de bajo coste TurboTag, son una herramienta eficaz y de fácil uso para la caracterización de las condiciones ambientales.

Agradecimientos

A VISAVET, al departamento de Ingeniería Rural (LPF-Tagralia) y a la financiación del proyecto por parte del CEIGRAM.

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Tiempo desde muerte (min)

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Tem

suelo

, ºC

)

pataA pred

pataA obs

cresta pred

cresta obs

cara pred

cresta obs

cara obs

pataB pred

pataB obs

1503

Bibliografía

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1504

Efectividad de las mallas antiinsectos frente a la mosca blanca Bemisia

tabaci (Gennadius) en condiciones de laboratorio

R.M. Oliva y A.J. Álvarez

Departamento de Ingeniería, Escuela Politécnica Superior y Facultad de Ciencias Experimentales, Universidad de Almería, 04120 Almería. E-mail: [email protected]

Resumen

La mosca blanca Bemisia tabaci es un insecto que presenta una amplia distribución geográfica y provoca graves daños y pérdidas económicas sobre un gran número de cultivos debido a su marcado carácter polífago. Entre los daños que ocasiona cabe destacar que es vector de numerosas virosis y el único capaz de transmitir el Tomato

Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV). En la actualidad, el principal método de control para prevenir el contacto de Bemisia tabaci con los cultivos es el uso de mallas antiinsectos. En muchas áreas del mundo, en los cultivos intensivos bajo invernadero, el uso de estos textiles como barrera física está muy extendido. Sin embargo, no se han realizado demasiadas experiencias que evalúen la efectividad de las mallas antiinsectos simulando la acción del viento. Solamente, Bell y Baker (2000) realizaron ensayos en laboratorio en los cuales forzaron el paso de los insectos a través de las mallas generando una corriente de aire de aproximadamente 1,5 m s-1. A pesar de que este trabajo tiene una indudable valía práctica, los autores no relacionaron los resultados obtenidos con las características geométricas de las mallas ensayadas, limitándose solamente a citar sus nombres comerciales.

En el presente trabajo se han realizado ensayos en laboratorio para evaluar la eficacia de las mallas antiinsectos frente a Bemisia tabaci tanto en condiciones de calma como a diferentes velocidades de aire. En total se han ensayado cinco tipos de textiles con diversas densidades y diferente geometría en la distribución de los hilos. Los ensayos se han realizado en un dispositivo experimental fabricado ex profeso. Los resultados obtenidos demuestran que las mallas con mayores densidades de hilos presentan los mayores porcentajes de exclusión. Además, se ha observado que a medida que la velocidad del flujo del aire aumenta el valor del porcentaje de exclusión de las mallas antiinsectos disminuye. La relación entre la velocidad del aire y el porcentaje de exclusión de los textiles es lineal en el intervalo de velocidades ensayadas. Las relaciones obtenidas permitirán predecir la cantidad de insectos que pueden entrar al invernadero en función de las características geométricas de la malla y de la velocidad del viento en el exterior.

Palabras clave: agrotextiles, porcentaje de exclusión, caracterización geométrica

Efficacy of insect-proof screens against the whitefly Bemisia tabaci

(Gennadius) under laboratory condition

Abstract

Bemisia tabaci (Gennadius) is an insect species with a wide geographic distribution. These whiteflies cause important agricultural production losses on a large number of crops due to its polyphagous character. Bemisia tabaci is a vector of many viruses and the only one with the capacity of transmitting the Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV). Currently the main control method for prevent contact to Bemisia

tabaci with crops is the use of insect exclusion screens. In many areas of the world the use of these agrotextiles as a physical barrier is widespread. However, there are not many experiences that evaluate the efficacy of insect-proof screens under ventilation conditions. Only Bell and Baker (2000) carried out laboratory trials in which they analyzed the screen effectiveness in presence of an airflow of approximately 1,5 m s-1. Unfortunately the researchers did not relate the results obtained to the densities of threads of the screens and they only cited their commercial names.

Laboratory trials were carried out in calm conditions and different air velocities to evaluate the efficacy of the insect exclusion screens against Bemisia tabaci. Five types of textiles with different densities of threads and different geometry of the holes were tested. The laboratory trials were performed in a device made ex professo. The results show that screens with the highest densities of threads have the highest percentages of exclusion at different wind speeds tested. It was also observed that as the airflow speed increases the exclusion percentage decreased. There is a linear correlation between the air speed and the exclusion percentage of textiles in the range of velocities tested. The relationships between the variables allow predicting the number of insects which may enter in the greenhouse depending to the characteristics of the insect-proof screens and the wind speed outside.

1505

Keywords: agrotextiles, percentage of exclusion, geometric characterisation

Introducción

Bemisia tabaci es una plaga cosmopolita de orígenes orientales, de Pakistán o India. Estos insectos son muy polífagos y son capaces de desarrollarse sobre más de 420 especies de plantas ocasionando importantes daños tanto en cultivos al aire libre como en invernadero. La importancia económica de los daños que ocasiona esta especie radica fundamentalmente en la capacidad del insecto para transmitir numerosas virosis y, en especial, de ser el único vector transmisor del Tomato Yellow Leaf

Curl Virus (TYLCV). Esta enfermedad ocasiona grandes mermas en la producción de los cultivos infectados. En Israel, durante los años setenta y ochenta, estos insectos y la virosis que transmiten se convirtieron en un grave problema en los cultivos de tomate. Durante esta época se alcanzaron pérdidas en la producción del 63% en los cultivos de tomate bajo invernadero y del 75% en dichos cultivos al aire libre (Al-Musa, 1982). Esta situación provocó un incremento del coste anual pagado por los consumidores en un valor comprendido entre 15 y 32 millones de dólares debido al aumento producido en el precio de los tomates ya que se generó la necesidad de importar dicho producto del cual estos países son exportadores (Taylor et al., 2001). La única forma de controlar el virus es mediante el control del insecto. El control del insecto se realizó exclusivamente con insecticidas hasta que comenzaron a utilizarse las mallas antiinsectos. Estos agrotextiles son el método más eficaz frente a Bemisia tabaci ya que impiden el contacto de los insectos vectores con los cultivos. Sin embargo, su eficacia no es completa si no se usa simultáneamente con otros métodos de control como los agroquímicos o la lucha biológica.

Los fabricantes de mallas antiinsectos utilizan como único criterio de diseño para restringir la entrada de insectos al interior del invernadero la separación entre los hilos en la dirección de urdimbre y, teóricamente, la eficacia de las mallas se garantiza limitando la separación entre los hilos en esta dirección al tamaño del cuerpo de la especie cuya entrada al invernadero se pretende evitar. Sin embargo, la habilidad de los insectos para pasar por una abertura no debe predecirse únicamente en función de la anchura torácica del insecto y del tamaño del hueco (Bethke y Paine, 1991).

Actualmente, el empleo de las mallas antiinsectos está muy extendido tanto en los cultivo bajo invernadero como al aire libre. A pesar de su uso generalizado como método de protección de cultivos no existen demasiadas experiencias que evalúen la eficacia de estos agrotextiles frente a los insectos vectores. A principios de los años noventa, Bethke y Paine (1991) realizaron los primeros ensayos para evaluar la eficacia de las mallas antiinsectos. Durante las últimas dos décadas otros investigadores han realizado ensayos de características similares evaluando diferentes tipos de textiles tanto en condiciones de laboratorio como en invernadero. Sin embargo, apenas existen trabajos en los que se evalúe la eficacia de las mallas antiinsectos simulando la acción del viento. Solamente existe una experiencia realizada por Bell y Baker (2000) en la que forzaron el paso de los insectos a través de las mallas generando una corriente de aire de aproximadamente 1,5 m s-1. Lamentablemente, estos autores no relacionaron los resultados obtenidos con las características geométricas de los textiles, limitándose a identificarlos por sus nombres comerciales.

En el presente trabajo se muestra la metodología propuesta para la evaluación en condiciones de laboratorio de la eficacia de las mallas antiinsectos, tanto en calma como simulando la actuación del viento, frente a la mosca blanca Bemisia tabaci.

Material y Métodos

Para analizar la influencia de la velocidad del aire sobre el porcentaje de exclusión de las mallas antiinsectos se forzó el paso de una corriente de aire a través de los tejidos ensayados. Los valores del flujo de aire establecidos estuvieron comprendidos entre 0 y 3 m s-1. En total se ensayaron cinco tipos de mallas antiinsectos con diferentes densidades de hilos y distinta geometría de los poros. Las características geométricas de las mallas (Tabla1) se han obtenido mediante la metodología propuesta

1506

por Álvarez (2010) y Álvarez et al. (2012) que se basa en el análisis de imágenes microscópicas mediante el software Euclides v.1.4. Las imágenes microscópicas de las mallas se han obtenido mediante un microscopio B3 Professional SERIES (Motic) que incorpora una cámara digital Altra 20 (Olympus).

Para evaluar la eficacia de las mallas antiinsectos se ha diseñado un dispositivo experimental (Figura 1) que permite analizar la capacidad de exclusión de los textiles para las distintas velocidades del aire establecidas en los ensayos. En su fabricación se ha utilizado un tubo transparente de PVC con un diámetro de 11 cm dividido en tres compartimentos o cámaras cuya longitud total es de 120 cm.

Tabla 1: Características geométricas de las mallas antiinsectos.

Malla

Densidad comercial

Densidad medida

Grosor de los hilos

Tamaño del poro (dirección

de trama)

Tamaño del poro (dirección de

urdimbre) wx wy

(hilos cm-2) wx wy

(hilos cm-2) Dh (vm)�σ Lpx (vm)�σ Lpy (vm)�σ

1 6 6 5,6 5,7 356,7�12,1 1440,6�47,2 1406,9�35,0

2 10 16 10,5 16,3 260,4�8,2 355,1�24,6 686,4�56,6

3 15 15 15,9 16,1 248,8�11,1 362,6�21,3 387,1�26,0

4 10 20 10,6 21,6 265,1�11,7 199,2�17,9 677,0�4,6

5 14 27 14,0 27,6 185,1�7,0 174,8�11,8 533,6�18,8

Durante los ensayos, se introducen los insectos en el primer compartimento a través de un pequeño orificio. Este compartimento se cubre con una película plástica de color negro para evitar el paso de la luz. La segunda cámara se ilumina con un tubo fluorescente para que la luz actúe como atractivo visual y motive a los insectos a atravesar la malla, es decir, a abandonar la primera cámara y dirigirse a la cámara iluminada. La unión entre ambos compartimentos se realiza mediante una brida en la que se intercala la muestra del tejido que se pretende analizar. La tercera cámara se une al segundo compartimento mediante otra brida en la que se coloca un tejido muy tupido que permite el flujo de aire pero que impide el paso de los insectos desde la cámara iluminada al tercer compartimento. En esta cámara se localiza el anemómetro de lámina caliente que permite registrar la temperatura y la velocidad del aire.

Figura 1: Dispositivo experimental para evaluar la eficacia de las mallas antiinsectos.

1507

La corriente de aire a través del dispositivo se consigue mediante un ventilador localizado en el extremo de este último compartimento. También se ha desarrollado un programa informático (Bóreas v.1.3) que permite automatizar la gestión del dispositivo experimental, es decir, controlar la velocidad del aire y realizar la toma y el registro de datos. La duración de cada ensayo es de 24 horas. Transcurrido este tiempo se anestesia y mata a los insectos con una sobredosis de cloroformo para facilitar su manipulación. Finalmente, se realiza el recuento del número de moscas blancas en el dispositivo experimental, diferenciando entre los individuos que logran atravesar la malla de los que no lo consiguen. Posteriormente a esta operación se realiza el sexado de la población de Bemisia

tabaci. Para ello se utiliza el microscopio óptico con el objetivo de identificar a los individuos hembras de los machos gracias a un par de apéndices denominados parámeros que poseen estos últimos en el abdomen.


En la Figura 2 se muestran de forma gráfica los resultados obtenidos en los ensayos que relacionan el porcentaje de exclusión calculado para cada malla con la velocidad del aire en el dispositivo experimental. En condiciones de calma, estos resultados demuestran que a medida que aumenta la densidad de hilos de las mallas antiinsectos su eficacia es mayor y, por tanto, los tejidos más tupidos presentan mayores porcentajes de exclusión de insectos. Al generar una corriente de aire en el dispositivo experimental, el número de insectos que logra atravesar la malla aumenta en relación a las condiciones de calma y, en general, las mallas sufren una disminución de su eficacia. Esta afirmación se cumple en todos los casos excepto para la malla número 5 (la más tupida) que tanto en condiciones de calma como para las velocidades ensayadas consigue la exclusión total de los insectos, es decir, ningún insecto logra atravesar el tejido. En el caso de la malla número 4, la pérdida de eficacia es moderada al incrementar la velocidad del aire ya que presenta una capacidad de exclusión total (100%) en ausencia de viento y este porcentaje se reduce hasta el 89,1% a la velocidad de 3 m s-1. Sin embargo, en el caso de la malla número 3, los coeficientes de exclusión medidos muestran que, en condiciones de calma, este textil es muy eficaz (94,9%) y, a medida que la velocidad del aire aumenta, el porcentaje de exclusión decrece hasta alcanzar valores muy pequeños (17,0%) a la velocidad de 3 m s-1. Una particularidad que presenta esta malla es que la geometría de sus poros es cuadrada debido a que tiene la misma densidad de hilos en la dirección de trama y en la de urdimbre. Estos resultados son muy reveladores, puesto que la misma malla puede resultar muy eficaz en condiciones de calma o ver disminuida drásticamente su eficacia al aumentar la velocidad del viento.

Figura 2: Relación entre el coeficiente de exclusión y la velocidad del viento para cada malla antiinsectos.

1508

En caso de la malla número 2 también se observa una pérdida de eficacia muy pronunciada como consecuencia de la acción de viento. Los resultados obtenidos revelan que en condiciones de calma la malla impide el paso de algo menos de la mitad de los individuos (43,7%) y cuando la velocidad de aire en el dispositivo de experimental alcanza los 3 m s-1, prácticamente, todos los individuos pasan a través de la malla.

Los resultados obtenidos para la malla número 1 muestran un porcentaje de exclusión muy bajo (16,2%) en condiciones de calma y, por tanto, el efecto del aire implica que la eficacia de la malla sea prácticamente nula.

Otro aspecto de gran interés es la relación que se establece entre el coeficiente de exclusión e de las mallas antiinsectos y la velocidad del aire u en el dispositivo experimental. Los resultados muestran que esa relación es lineal en el intervalo de velocidades considerado. Con las relaciones encontradas es posible predecir el porcentaje de exclusión de insectos que presentan las mallas ensayadas en el intervalo de velocidades comprendido entre 0 y 3 m s-1. Los ajustes calculados a partir de los datos experimentales entre la velocidad del viento y el coeficiente de exclusión se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2: Ajustes calculados entre la velocidad del viento y el porcentaje de exclusión de las mallas antiinsectos.

Malla Densidad comercial Ecuación de la recta Coeficiente de determinación wx wy (hilos cm-2) e(%)=a��(m s-1)+b R2

1 6 6 e = �5,080u +16,2 1,00 2 10 16 e = �13,689u +36,8 0,82 3 15 15 e = �28,074u +101,0 0,98 4 10 20 e = �3,402u +102,2 0,70 5 14 27 e = 100 1,00

El último aspecto analizado durante el desarrollo de este trabajo fue el análisis de la proporción entre sexos de los individuos de mosca blanca estudiados y las diferencias de machos y hembras en cuanto a su habilidad para atravesar el textil. En total fueron estudiados 2.462 individuos de Bemisia tabaci

entre el periodo que abarcó desde septiembre a diciembre del año 2012. Según Beitia et al. (2001) debido a la reproducción por partenogénesis de tipo arrenotoca, Bemisia tabaci presenta por lo general una razón sexual 1:1(macho:hembra). Sin embargo, los resultados obtenidos muestran una proporción entre sexos de valor medio 1:3,5 que indica que, durante este periodo, las hembras de mosca blanca ovipositaron más huevos fertilizados, que dan lugar a hembras (diploides), que huevos sin fertilizar, que dan lugar a machos (haploides).

Teniendo en cuenta que existen diferencias de tamaño entre los machos y las hembras de esta especie (la machos son de menor tamaño), se analizó el comportamiento de los insectos durante los ensayos. En los ensayos realizados con mallas poco densas (mallas número 1 y 2) todos los individuos machos logran atravesar el textil tanto en condiciones de calma como a la máxima velocidad del aire. En los ensayos realizados con las mallas de mayor densidad de hilos, como en el caso de la malla número 4, se encontró que, del reducido grupo de individuos que logran a travesar la malla a la máxima velocidad del aire ensayada, todos son machos.

Conclusiones

El dispositivo experimental diseñado y la metodología de ensayo propuesta constituyen una herramienta para conocer la eficacia de las mallas antiinsectos en unas condiciones completamente controladas. Se pretende así poner en manos de los fabricantes las herramientas oportunas para que puedan valorar la calidad de sus productos y evitar que lleguen al mercado mallas de dudosa eficacia.

Los resultados obtenidos del conjunto de mallas antiinsectos ensayadas muestran que las tejidos con mayor densidad de hilos presentan porcentajes de exclusión más elevados. Cuando se analiza el efecto del aire sobre la eficacia de la malla se comprueba que a medida que la velocidad del aire aumenta el

1509

coeficiente de exclusión disminuye lo que supone una pérdida de la eficacia de los textiles frente a los insectos vectores, excepto para el caso de la malla número 5 cuya eficacia fue del 100% frente a la especie Bemisia tabaci tanto en condiciones de calma como a la máxima velocidad del aire establecida en los ensayos. En el caso de la malla número 3 con geometría de poro cuadrada se observó la drástica pérdida de eficacia que experimenta el tejido frente a los insectos al generar una corriente de aire en el dispositivo experimental.

La relación que existe entre el porcentaje de exclusión de las mallas antiinsectos y la velocidad del aire es lineal en el intervalo de velocidades ensayadas. Los ajustes obtenidos a partir de los datos experimentales muestran coeficientes de determinación muy próximos a la unidad.

Debido a su menor tamaño, hay un mayor número de individuos macho que consiguen atravesar las mallas quedando este hecho muy de manifiesto en aquellos casos en los que el porcentaje de exclusión del tejido es muy elevado y son muy pocos los individuos que consiguen pasar a través de las mallas.

Los resultados obtenidos desvelan que para establecer la capacidad de exclusión de una malla antiinsectos no basta con confeccionar un tejido con una separación de hilos menor que el grosor del cuerpo de la especie de insecto que se pretenda excluir. Realmente, este planteamiento teórico no tiene correspondencia práctica ya que hay que considerar las poblaciones de insectos (con todo un abanico de tamaños), hay que tener en cuenta que se trata de seres vivos que cuentan con habilidades y deben tenerse presentes variables como el viento que influyen en el binomio insecto-malla. En definitiva, este panorama obliga, actualmente, a la realización de ensayos para determinar la eficacia de los textiles.

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1510

Transformación de subproductos forestales en medios de cultivo en Oaxaca

(México).

A. Masaguer1, V. Gómez-Miguel1, J. Cámara1, B. H. Zárate 2, Dora Lilia Guzmán2 y Víctor Gonzalez-Velasco3.

1 Departamento de Edafología. ETSI Agrónomos. Universidad Politécnica de Madrid. e-mail: [email protected]

2 Centro Interdisciplinario de Investigación para el Desarrollo Integral Regional (CIIDIR IPN UNIDAD OAXACA). Instituto Politécnico Nacional. Santa Cruz Xoxocotlan, Oaxaca (México).

3 Secretaría de desarrollo Agropecuario, Forestal, Pesca y Acuicultura. Gobierno del Estado de Oaxaca (México)

Resumen

La corteza de pino (Pinus oaxacana Mirov) es un subproducto orgánico en abundancia en Oaxaca (México), debido a la gran vocación forestal del Estado. Se estima una generación de aproximadamente 72.000 toneladas anuales. Por otra parte Oaxaca es un estado con una creciente horticultura protegida, por ello se plantea transformar la corteza de pino generada en sustrato o componente de sustrato alternativo al uso de la tierra de monte y turba de Sphagnum. La corteza de pino se mezcló con estiércol de bovino 3:1 (v/v) y sometida a un proceso de compostaje controlado con registro de temperatura y humedad durante 241 días. El compost de corteza de pino sirvió como base para la formulación de ocho mezclas con otros componentes (turba, arcilla expandida, vermiculita) que fueron caracterizadas analizando sus propiedades físicas y químicas según normas UNE EN. De forma general se concluye que el compost de corteza de Pinus oaxacana Mirov y los sustratos preparados presentan características físicas y químicas que cumplen con las condiciones para ser utilizadas como sustrato de cultivo y son una alternativa sostenible que permite la sustitución, al menos en parte, de turba como medio de cultivo.

Palabras clave: Corteza de pino, turba, compost

Transformation of forest byproducts into growing media in Oaxaca

(Mexico) Abstract

Pine bark (Pinus oaxacana Mirov) is an abundant organic byproduct in Oaxaca due to the State’s interest in forestry. Production is estimated in 72.000 tonnes per year. On the other hand, protected horticulture in Oaxaca is increasing, making way to the transformation of pine bark into substrate or substrate components as an alternative to the use of forest soil and Sphagnum peat moss. The pine bark was mixed with bovine manure 3:1 (v/v) and was put into a composting pile for 241 days, keeping track of temperature and humidity. The resulting pine bark compost was the basis for the formulation of eight mixes with other components (peat, expanded clay, vermiculite). The physical and chemical properties of these mixes were analyzed according to the UNE EN rules. In summary, it can be concluded that physical and chemical properties of the compost of the bark of Pinus

oaxacana Mirov and the prepared substrates comply with the conditions to be used as culture substrates, and are a sustainable alternative allowing the substitution, at least in part, of peat moss as a growing medium.

Key words: Pine bark, peat, compost

Introducción

Actualmente en México se depende de cantidades importantes de sustratos orgánicos a partir de turbas comerciales (“peat moss”) para la producción de ornamentales en contenedor, planta forestal y plántula hortícola, provenientes de Canadá en su gran mayoría, de Chile, de países Bálticos y de Alemania. Además dichos materiales no siempre están bien caracterizados, son de precio elevado y

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disponibilidad y calidad no siempre contrastada. El utilizar estos materiales resulta un alto coste, pero hasta el momento se consideraba la mejor opción para producir plantas con las adecuadas condiciones al cultivo (Masaguer, et al., 2005 y 2011). La turba se comporta como un medio perfecto para cultivar casi cualquier tipo de planta, pero aunque sea un producto natural, se extrae de ecosistemas que son muy sensibles y atesoran una gran biodiversidad, de manera que su explotación supone un grave impacto y acarrea pérdidas irreversibles (Masaguer, 2011).

Las propiedades físicas son consideradas como las más determinantes para un sustrato de cultivo (Ansorena, 1994 y Cabrera, 1999). Esto es debido a que si la estructura física (retención de agua y aire) de un sustrato es inadecuada, difícilmente podremos mejorarla una vez que se ha establecido el cultivo. En cambio, las propiedades químicas sí pueden ser ajustadas posteriormente al establecimiento del cultivo.

En México se han realizado investigaciones para evaluar la respuesta agronómica de diversos materiales orgánicos e inorgánicos (turba, tepezil, tezontle, arena, lana de roca, perlita, vermiculita), de tal manera que puedan emplearse en la producción en la agricultura protegida (Ortega et al., 2010); pero falta realizar estudios para aprovechar materiales locales provenientes de residuos orgánicos que pueden ser utilizados como sustratos, sobre todo en mezclas, que sirva de base para la preparación de sustratos acordes con los requerimientos de cada cultivo.

La mayoría de las investigaciones de evaluación agronómica de sustratos se han llevado a cabo sin suficiente caracterización de los mismos, por lo que resulta difícil comprender el comportamiento de dichos materiales por su complejidad. Si a esto se le suma que el tamaño del contenedor influye directamente sobre las propiedades físicas de los sustratos (Cabrera, 1999) y que cada especie vegetal presenta requerimientos hídricos diferentes, puede deducirse que la elaboración de un sustrato con características “ideales” es compleja; por lo tanto debe abandonarse el enfoque empírico y abordar el estudio de los materiales mediante una caracterización inicial de los mismos.

El objetivo del presente trabajo fue caracterizar el sustrato obtenido mediante compostaje de corteza de pino y las de las mezclas realizadas con este compost, para su utilización como sustrato alternativo al empleo de la tierra de monte y turba en especies ornamentales, forestales y hortícolas, que permita a los usuarios hacer un manejo adecuado de este residuo en el Estado de Oaxaca, sur de México.

Material y Métodos

La investigación se llevó a cabo en el municipio de Santa Lucia Ocotlán, Oaxaca (Sur de México), que se localiza en los Valles Centrales del Estado, en las coordenadas 16o44´ de longitud oeste y 96o41´ de latitud norte, a una altura de 1.500 msnm. La cantidad utilizada en el compostaje fue de 45 m3 de corteza de pino con 9 m3 de estiércol vacuno. El proceso de compostaje se realizó en pilas al aire libre, cuyas dimensiones fueron: 2,5 m de altura, 6 m de largo y 3 m de ancho. Se mezclaron los materiales y se aportó agua hasta punto de saturación, con la finalidad de proporcionarle humedad homogénea necesaria para el inicio del proceso, tomando en consideración que se mezclaron materiales de diversos contenidos de humedad.

Durante el proceso se determinó la temperatura con termómetros de termo par con sonda tipo K, en la escala de 0 a 100oC, con 70 cm de longitud para alcanzar el centro de la pila, registrándose la temperatura diariamente. De forma quincenal se determinó la humedad del compost, por ser un factor indicador del buen desarrollo del proceso. Para asegurar la oxigenación del material se realizaron a la pila de compostaje volteos con pala cargadora cada 30 días.

Las mezclas realizadas con el compost de corteza de pino se presentan en la tabla 1, se indican los porcentajes volumétricos de cada uno de los componentes empleados en las mezclas. Se realizó la caracterización física y química del compost de corteza de pino (CP) y las mezclas resultantes. La caracterización física del compost y mezclas elaboradas se realizaron en base a las normas UNE-EN

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(Normas de mejoradores de suelos y medios de cultivo UNE-EN 13037, 13038, 13040, 13041, ver: http://www.aenor.es/ aenor/normas)

Tabla 1. Compost de corteza de pino y porcentajes de componentes de las mezclas realizadas.

Mezcla de sustratos Clave

Corteza de pino (100 v/v) CP

Corteza de pino + Turba (80:20 v/v) CPTU

Corteza de pino + Turba+ Arcilla Expandida + Vermiculita (70:20:5:5 v/v) CPTAEV1



Corteza de pino + Bagazo de maguey (50:50 v/v) CPBM

Corteza de pino + Sustrato comercial* (80:20 v/v) CPSC

Corteza de pino + Serrín sin compostar (80:20 v/v) CPSSC

Corteza de pino + Turba 70:30 (v/v) CPT *SC es la mezcla tres o SUSHINE y esta compuesta por está compuesto por 70 a 80 % de turba canadiense, vermiculita, piedra caliza, yeso

agrícola y agente humectante. **Turba, es el sustrato comercial utilizado en Mexico para la produccion de especies ornamenteles en contenedor y producción de plantula de especies horticolas.


Seguimiento de la temperatura y humedad del compost de corteza de pino

En la figura 1 se presenta la evolución de la temperatura en la pila de compostaje de corteza de pino, considerando una temperatura ambiente media anual en el Valle de Oaxaca de 22oC. Se observa que inicialmente existe una fase mesófila a los tres días la temperatura de la pila registra los 38o C. Temperaturas en el orden de 59 y 60oC se registraron del día 87 al 94, esto quiere decir que durante dos semanas la temperatura alcanzada en la pila fue suficiente para conseguir una buena higienización del producto.

Figura 1. Temperatura diaria y evolución de humedad del compost de corteza de pino.

Por tratarse de un residuo de difícil degradación, por su naturaleza celulósica y alto contenido de lignina, requiere por lo menos de 200 días de compostaje, considerando que alcanzar temperaturas termofílicas a los 87 días, es conveniente. El mantener altas temperaturas (de 59 a 60o C), durante un prolongado tiempo también garantiza la inhibición de la germinación de semillas indeseables y la destrucción de microorganismos como los patógenos (Benito et al., 2005 y Defrieri et al., 2005). A partir del día 108 del proceso de compostaje se inicia el descenso de temperatura en la pila de compostaje, del día 108 al 157 la temperatura se estabiliza en un intervalo de 52 a 51oC, esto se debe al proceso de estabilización de la materia orgánica. Del día 164 al 199 se registran temperaturas en el rango de 45 a 40oC, e inicia la etapa de enfriamiento.

A partir de la tercera semana se registró un aumento del porcentaje de humedad hasta alcanzar el 45% que se mantuvo durante todo el proceso, salvo puntuales incrementos y descensos debido a las precipitaciones o períodos de sequía intra-estival (canicula o sequía de los primeros días de julio a los primeros de agosto). Diversos autores recomiendan rangos óptimos de humedad del 35 a 45%.

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(Sullivan y Miller, 2001 y Masaguer, 2008) sin embargo Golueke (1981) eleva el intervalo recomendado hasta 40-60%.

Estudio de las características físicas del compost de corteza de pino y mezclas

En las tabla 2 y 3 se presentan los resultados del análisis físico y químico del compost de corteza de pino y las mezclas realizadas con otros materiales para la fabricación de sustratos de cultivo.

Todas las mezclas preparadas presentan adecuadas densidades, al igual que una suficiente porosidad. La literatura recomienda una porosidad total de 60 a 80% (Ansorena, 1994). En cuanto a la capacidad de aireación o porosidad ocupada por aire a 10 cm de columna de agua (Va10), considerada la propiedad física más crítica (Ansorena, 1994; Cabrera, 1999; Abad, et al., 1997), los tratamientos de corteza con turba, serrín sin compostar (CPTU, CPT, CPSSC) y la corteza pura, presentaron los valores más altos en, Va10 con 39, 33, 31 y 28% respectivamente (Tabla 2). El menor valor lo registran las mezclas con sustrato comercial y la mezcla con bagazo de maguey (CPSC y CPBM), en el caso del primer sustrato debido a que presenta alto contenido de partículas finas y en el segundo sustrato al tratarse de dos materiales resultados del compostaje es necesario complementarlos para mejorar sus propiedades físicas. De Boodt et al. (1974) mencionan que la Va10 es la propiedad física más importante para valorar la calidad de un sustrato, por lo que recomienda una Va10 de 10-30%. Todos los sustratos en estudio están en lo recomendado.

La capacidad de retención de agua, definida como la cantidad total de agua retenida por el sustrato a una tensión de 10 cm de columna de agua, se mantiene en la mayoría de los sustratos en los rangos recomendados de 50-60%, por Abad et al. (1993). El compost de corteza de pino y los sustratos CPTU y CPT, presentan capacidades de retención de agua ligeramente por debajo del rango recomendado. Mientras en el sustrato CPTAEV3 se obtiene un valor ligeramente superior al recomendado.

Tabla 2. Características físicas obtenidas de corteza de pino y de las mezclas realizadas.

Sustrato Densidad

aparente Densidad real

Porosidad

Total

Capacidad de

aireación

C. de retención

de humedad

g cm-3 g cm-3 % % %

CP 0,57 1,78 76 28 48 CPTU 0,38 1,81 77 39 38 CPTAEV1 0,38 1,66 78 26 52 CPTAEV2 0,24 1,42 81 24 57 CPTAEV3 0,21 1,61 84 20 64 CPBM 0,54 1,90 69 16 53 CPSC 0,47 1,92 72 18 54 CPSSC 0,34 1,67 86 33 53 CPT 0,35 1,62 68 31 37

Tabla 3. Propiedades químicas del compost de corteza de pino y de las mezclas realizadas

Sustrato pH CE CIC M.O. C/N

dS m-1 cmolc kg-1 %

CP 6,3 1,15 18,0 37,6 22,0 CPTU 6,7 0,41 46,9 20,3 12,0 CPTAEV1 5,0 0,25 44,4 41,8 24,0 CPTAEV2 4.5 1,46 19,4 50,3 29,0 CPTAEV3 4,8 0,09 9,17 64,2 37,0 CPBM 7,5 2,46 27,5 34,4 20,0 CPSC 7,2 0,39 39,1 25,0 15,0 CPSSC 4,7 0,29 8,25 56,6 33,0 CPT 4,9 0,99 30,1 45,3 26,0

Corteza de pino (CP); Corteza de pino + turba 80:20 v/v (CPTU); Corteza de pino + turba + arcilla expandida + vermiculita 70:20:5:5 v/v (CPTAEV1); Corteza de pino + turba + arcilla expandida + vermiculita 30:40:15:15 v/v (CPTAEV2); Corteza de pino + turba + arcilla expandida + vermiculita 30:60:5:5 v/v

(CPTAEV3); Corteza de pino+ bagazo de maguey 50:50 v/v (CPBM); Corteza de pino + Sustrato comercial 80:20 v/v (CPSC); Corteza de pino + Serrín sin compostar 80:20 v/v (CPSSC) y Corteza de pino + turba 70:30 v/v (CPT).

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Para la interpretación de los valores de pH (tabla 3) de las muestras estudiadas se tomó el intervalo 5,0-6,5 puesto que en él la mayoría de los nutrientes presentan su máximo nivel de disponibilidad, aunque sin dejar de tener en cuenta que las exigencias para cada sustrato variarán con el tipo de producción a que se dedique. El compost de corteza de pino y el sustrato CPTAEV1 registran valores de 6,3 y 5,0, ambos materiales en rangos recomendados para sustratos orgánicos. La mezcla CPBM es la que presenta mayor pH con 7,5, esto se explica fundamentalmente por dos causas; la primera por el carácter básico de los materiales orgánicos que han sufrido un proceso de degradación (compost de corteza de pino y bagazo de maguey), donde el pH se eleva por efecto del desprendimiento de amoniaco proveniente de la descomposición de proteínas y la segunda causa corresponde al mismo pH del bagazo de maguey puro que es de 8,0. La mezcla de CPSC, con pH neutro de 7,2, se corresponde a que el sustrato comercial contiene piedra caliza, yeso agrícola y agentes humectantes, además de una base de fertilizantes. La mezcla CPTU está ligeramente por encima del rango recomendado, y en el caso de las mezclas CPT y CPTAEV3 se encuentran ligeramente debajo de este rango. Las restantes mezclas (CPTAEV2 y CPSSC) presentan valores de pH ácidos. En general los pH de las mezclas en estudio no presentan limitante para ser utilizados en diversos cultivos.

La conductividad eléctrica (CE) del compost de corteza de pino y los sustratos CPTAEV2, CPBM y CPT (tabla 3) se encuentra en valores recomendados por Abad et al., 1997 (0,75-3,49 dS m-1). Mientras que el resto de los sustratos presentan valores bajos debido a que originalmente no tienen fertilización. Zapata et al. (2005) al caracterizar compost de corteza de Pinus pinea, obtiene valores de CE de 0,85 dS m-1. Vidal, (2012) en compost de Pinus oaxacana obtiene una CE de 0,44 dS m-1.

Para los valores de la capacidad de intercambio catiónico (CIC) en los sustratos en estudio señalar que el compost de corteza de pino y los sustratos CPTAEV2, CPTAEV3, CPBM, CPSSC y CPT tienen valores en el rango recomendado por la literatura de <30 cmolc kg-1 (Abad et al., 1997). Mientras los sustratos CPTU, CPTAEV1 y CPSC presentan valores mayores a los recomendados, estos materiales pueden ser empleados en sistemas de riego sin fertilización ya que permiten realizar un abonado de fondo que proporciona nutrientes al cultivo, aunque su valor óptimo depende mucho de la frecuencia de fertirrigación (Masaguer, 2008).

La materia orgánica de todos los sustratos evaluados presentan valores por debajo de los óptimos recomendados por Abad et al., 1997 (> 80 %) (Tabla 3). Los sustratos CPTAEV3 y CPSSC son los que se aproximan a los valores recomendados pero en límites inferiores. En estudios realizados por Zapata et al. (2005), al caracterizar compost de corteza de Pinus pinea, obtiene valores de MO de 57%, mientras que Vidal (2012) obtiene 43% de MO en una muestra de corteza de pino de Pinus

oaxacana Mirov similar a la muestra utilizada en este estudio, donde se obtuvo 38% de materia orgánica.

Por último, los valores de la relación C/N de la corteza compostada y las mezclas CPTAEV1, CPTAEV2, CPTAEV3, CPBM, CPSSC y CPT se encuentran dentro del rango que la literatura recomienda (Abad et al., (1993) de 20-40, esto indica que el compost de corteza de pino está bien tratado y maduro, garantía de estabilidad en el tiempo. En estudios realizados por Zapata et al. (2005) encontraron en el compost de corteza de pino una C/N de 111, relación muy superior al encontrado en este estudio, además de ser un valor fuera del recomendado.

Conclusiones

La metodología seguida durante el proceso de compostaje de la corteza de pino es un tratamiento recomendable para estabilizar el material, con posibilidades para utilizarse como enmienda o componente de sustrato. Dicha metodología se puede hacer extensiva a otros estados de la República Mexicana con gran vocación forestal como Chihuahua, Durango, Coahuila y Tamaulipas.

El compost de corteza de pino obtenido presenta adecuada porosidad total y capacidad de aireación, incluso para cultivos que sean sensibles a asfixia radicular. La corteza de pino presenta bajos porcentajes de agua fácilmente disponible, lo que condicionará la programación del riego, así cuando

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se utiliza en sistemas de fertirriego esta limitante desaparece. En relación a las propiedades químicas, para el compost de corteza de pino se obtienen valores de pH, CE, CIC, relación C/N en los rangos recomendados.

Las mezclas con turba y vermiculita (CPTAEV2 y CPTAEV3), con bagazo de maguey (CPBM) y con turba (CPT) presentan adecuado equilibrio de agua-aire, las dos primeras mezclas con valores adecuados de capacidad de porosidad, capacidad de aireación, AFD y AR. Una mezcla que puede resultar interesante es CPBM 50:50 v/v, resulta importante la combinación de corteza de pino con el bagazo de maguey, desde el punto de vista económico se trata de dos materiales orgánicos compostados muy abundantes en Oaxaca. Se podría mejorar la mezcla adicionándole bajas proporciones de materiales inorgánicos (perlita o vermiculita) ajustando aún más las propiedades finales para el cultivo en contenedor, sin necesidad de recurrir a la turba. La corteza de pino es buena alternativa a la turba como componente de sustrato. La generación de residuos de corteza de pino, y debido a la gran vocación forestal del Estado de Oaxaca, garantizaría el suministro de la corteza y, debidamente gestionada y compostada, será un sustrato sustitutivo de la turba.

Agradecimientos

Al instituto Politécnico Nacional de México (CIDIIR OAXACA), a los siguientes organismos: COFAA, SAGARPA, OIDRUS, SEDER y al P.N. de Investigación Científica, Ministerio de Ciencia e Innovación de España (Proyecto CTM2009-13140-C02-01).

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Plataforma de control de bajo coste para incubadoras de perdices basada en sensores ambientales y de gases

J.García-Hierro 1, J.I.Robla 1, P.Barreiro2 , B.Diezma2, E.C.Correa 2,3

1Laboratorio de Tecnologías Avanzadas en Sensores, Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, Consejo

Superior de Investigaciones Científicas, Av. Gregorio del Amo 8, 28040 Madrid ([email protected]) 2Laboratorio de Propiedades Físicas y Tecnologías Avanzadas en Agroalimentación, Departamento de Ingeniería

Rural, E.T.S.I. Agrónomos, Universidad Politécnica de Madrid, CEI Moncloa, Av. Complutense s/n, Ciudad Universitaria, 28040 Madrid

3Departamento de Ciencia y Tecnologías Aplicadas a la Ingeniería Técnica Agrícola, E.U.I.T. Agrícola, Universidad Politécnica de Madrid, Av. Complutense s/n, Ciudad Universitaria, 28040 Madrid

Resumen

Las incubadoras de huevos requieren un buen control de la temperatura (37.5-37.8 ºC) y de la humedad relativa (45-60%) durante todo el proceso de incubación. Aunque la concentración de dióxido de carbono es determinante para establecer una buena tasa de ventilación, así como para determinar el estado de proceso de desarrollo de los embriones (De Smit et al., 2006; Han et al., 2011), las incubadoras industriales normalmente no incorporan sensor de CO2. En trabajos previos de los autores se realizó la modelización del gradiente de temperatura y humedad relativa en el interior de una incubadora semi-industrial usando una red tridimensional de sensores, observándose que las variaciones espaciales eran despreciables; haciendo posible usar un único sensor en un punto de control. En dichos ensayos previos se emplearon módulos comerciales de adquisición de datos y de control, cuyo principal inconveniente es el coste considerando el perfil del usuario final: empresario cinegético a tiempo parcial en esta actividad. En la actualidad existen diversas plataformas de hardware y software libre con un bajo coste que se pueden emplear para controlar y monitorizar procesos a través de sus entradas y salidas digitales y analógicas. Una de estas plataformas es Arduino, creada en 2005 como una herramienta para estudiantes. En este trabajo se presenta el diseño y validación de un sistema de control de una incubadora industrial de perdices, empleando un sensor de temperatura y humedad relativa y un sensor de CO2 basado en la tecnología de infrarrojo no dispersivo (NDIR),conectados a una placa ArduinoTM MEGA. La producción de CO2 se ha empleado para modelizar el desarrollo embrionario de los huevos, y estimar el punto final de la incubación. Se dispone de datos relativos a la tasa de nacimientos, en todos los casos cercana al 70%; muy elevado considerando que se desconoce la tasa inicial de huevos fecundados. Palabras clave: producción animal, tasa de respiración.

Low-cost control platform for partridges incubators based on ambient and gas sensors

Abstract

Poultry incubators require a good control of temperature (37.5-37.8 ° C) and relative humidity (45-60%) during the incubation process. Though carbon dioxide is critical to determine a good ventilation rate and to determine the state of process of embryo development (De Smit et al., 2006; Han et al., 2011), incubators typically do not incorporate CO2 sensor.

In previous authors´ works, the gradient of temperature and relative humidity inside an industrial incubator has been modeled using a three-dimensional network of sensors, observing that spatial variations were negligible; making it possible to use a single sensor in a control point. In these preliminary tests commercial modules were used for data acquisition and control, whose main drawback is the cost, considering the end user profile: part-time entrepreneur in this activity.

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At present there are some-open source and low-cost platforms that can be used to control and monitor processes through using their analog and digital I/O. One of these platforms is Arduino, created in 2005 as a tool for students.

This paper presents the design and validation of a control system for an industrial partridges incubator using a temperature and relative humidity sensor and a CO2 sensor based on non-dispersive infrared technology (NDIR) connected to an ArduinoTMMEGA board. CO2 production was used to model the embryonic development of the eggs, and to estimate the end point of incubation. Data of the birth rate are available, in all cases about 70%, very high considering that the initial rate of fertilized eggs is unknown.

Keywords: animal production, respiration rate.

Introducción

Normalmente las incubadoras industriales de aves no incorporan sensores de CO2 para supervisar la generación de una atmósfera controlada a pesar de que la concentración de dicho gas es determinante para obtener una mejor tasa de nacimientos. La ausencia de ventilación en la incubadora durante los primeros 10 días hasta alcanzar niveles de CO2 del 0.7% (7000 ppm) acelera el proceso de incubación y un aumento gradual del nivel de CO2 hasta alcanzar el 1.5% (15000 ppm) acelera el crecimiento de los embriones y el nacimiento, además de mejorar la tasa de nacimientos en pollos y pavos (De Smit et al., 2006; Tona et al., 2007).

Por otra parte, la ascitis es una de las principales causas de mortalidad de pollos criados en granja. Su etiología puede encontrarse durante el desarrollo embrionario (Coleman and Coleman, 1991). Buys (1998) y De Smit (2008) demuestran que un aumento de la concentración de CO2 tanto durante los 10 primeros días de incubación, como en la última semana, mejora la resistencia de los pollos nacidos a dicha patología.

El crecimiento celular de un embrión es inicialmente exponencial y posteriormente se desacelera hasta alcanzar un límite máximo de crecimiento debido al espacio limitado del interior del huevo, aspecto ya descrito por Verhulst en 1838. La producción de dióxido de carbono debe ser proporcional a dicho crecimiento y por lo tanto el aumento de la concentración de CO2 en el espacio confinado de la incubadora tiene relación con el número de embriones en crecimiento y podría utilizarse para estimar la tasa de nacimientos final. Esta es la hipótesis de partida de este estudio. Se pretende emplear la supervisión de la concentración de CO2 como base para un control inteligente de la incubadora.

Material y Métodos

Incubaciones

Se han empleado un total de 25.184 huevos de perdiz española sin discriminación de fecundación, en tres incubaciones consecutivas (7.040, 9.072 y 9.072). Los huevos se introducen en una incubadora comercial VICTORIA con temperatura y humedad relativa controlada, durante 21 días. Cada hora la máquina realiza un volteo automático de los huevos (de 45º a 135º y viceversa). Las condiciones de experimentación son equivalentes a las de un proceso de incubación normal: 37.7ºC y 40% de humedad relativa. Se parte de una concentración de CO2 ambiental en torno a 550 ppm (tabla 1). El control normal de la incubadora se realiza a través de una sonda PT100 conectada a un regulador de temperatura que activa un relé que aporta corriente a dos resistencias eléctricas de calefacción de 2 kW cada una. La sonda PT100 está situada en la parte central del techo interior de la incubadora. Para el control de humedad emplea un psicrómetro conectado a un regulador que igualmente tiene una salida de relé para poner en marcha un rodillo humectante. El único intercambio de aire se produce por ventilación natural a través de una rejilla de 225 cm2 en la parte superior de la incubadora.

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Sistema de Control

Como dispositivo de control se ha empleado un sensor SENSIRION SHT75. Es un sensor digital que mide conjuntamente temperatura y humedad relativa con una precisión de ±0.3 ºC y ±1.8%, respectivamente, en los rangos de 10-40ºC de temperatura y 10-90% de humedad. El SENSIRION SHT75 es un sensor pequeño y con muy bajo consumo, que junto a su gran estabilidad y repetibilidad lo hacen adecuado para su empleo en gran cantidad de aplicaciones. En trabajos previos del autor (Garcia-Hierro et al., 2012) se han monitorizado procesos de incubación completos empleando una red tridimensional de sensores, observándose que las variaciones espaciales eran despreciables. Por ello, es posible emplear un único sensor en el centro geométrico de la pared superior de la incubadora (punto de control).

Para monitorizar el CO2 producido durante la incubación se utiliza el sensor EE82-5C2 de E+E ELEKTRONIK. Es un dispositivo basado en un detector infrarrojo no dispersivo (NDIR) de pequeño tamaño y muy bajo consumo. Se ha elegido un sensor calibrado para el rango entre los 0 y 5000 ppm con una precisión de 50 ppm, con salida analógica lineal entre 0 y 5 V.

Se ha empleado un dispositivo ARDUINO MEGA2560 para la comunicación con los sensores y el control de las resistencias de calefacción y el rodillo de humectación. La placa ARDUINO posee un microprocesador ATMEL ATmega 2560, con 54 salidas/entradas digitales y 16 entradas analógicas. Emplea lenguaje de programación basado en “wiring”, compatible con gran número de librerías Java y C/C++ (Kornuta et al., 2013) . Tiene un entorno de programación propio que es el que se ha empleado para programar la placa (Arduino 1.5 para Windows). Para el registro de datos y la monitorización se ha conectado a un PC a través del puerto USB, tomando datos con una frecuencia de 1 medida cada 3 minutos.

Arduino es una plataforma cada día más usada en investigación y experimentación ya que existe una comunidad muy activa que ofrece muchas adaptaciones de hardware y centenares de programas libres para muchas aplicaciones (D'Ausilio, 2012).

Análisis del dióxido de carbono

Para el análisis de la variación de la concentración de dióxido de carbono a lo largo del proceso de incubación se emplea la función de Verhulst (Ecuación 1). Se emplea dicha función ya que, de acuerdo con la biología tradicional, la producción de CO2 es proporcional al desarrollo celular de los embriones.� � � (1)

Donde y= concentración de CO2 en un instante dado (ppm), y0=concentración inicial de CO2 (ppm),

K= concentración límite de CO2 (ppm), t= tiempo (s), r= tasa de crecimiento (s-1

)

Se propone además otra función sigmoidea para el ajuste:

(2)

Donde a, b, c y d son parámetros de ajuste, y= concentración de CO2 en un instante dado (ppm) y t=

tiempo (s)

Dichas funciones se simulan en MATLAB empleando la función “fittype”.

1519


En las 3 incubaciones se obtienen buenos resultados de tasa de nacimientos, teniendo en cuenta que no hay una discriminación inicial de huevos fecundados.

Tabla 1. Resumen incubaciones

FECHA Huevos introducidos Nacidos % Nacimientos

13-03-2012 7040 5133 72.3 06-04-2012 9072 6951 76.6 30-04-2012 9072 6523 71.9

Los resultados de nacimientos son prácticamente equivalentes a los obtenidos en trabajos anteriores.

Tabla 2. Resumen de incubaciones llevadas a cabo en el trabajo de J. Garcia-Hierro (2012)

FECHA Huevos introducidos Nacidos % Nacimientos 03/05/11 9200 6486 70.5 24/05/11 9200 6817 74.1

Temperatura y Humedad Relativa

Los resultados del control de la incubadora son plenamente satisfactorios no influyendo en la tasa normal de nacimientos. En la Figura 1, se distinguen los 3 periodos de incubación distintos así como los momentos en los que se abre la incubadora.

Figura 1. Variación de la Temperatura (ºC) y Humedad Relativa (%) durante el experimento. En la parte superior-derecha de la Figura 1 se presenta una zona ampliada donde se puede apreciar los ciclos de encendido y apagado de las resistencias eléctricas, así como de la puesta en marcha del rodillo de humectación. El control de temperatura es mucho mejor que el de la humedad relativa como se desprenden de los resultados presentados en la tabla 3. El coeficiente de variación de Pearson de la humedad relativa es 6 veces mayor que el de la temperatura, por lo que sería interesante mejorar el control del sistema de humectación.

1520

Tabla 3. Temperatura y humedad relativa eliminando los periodos de apertura de la incubadora

Media (x) Desviación estándar (s) Coeficiente de

variación (s/x)·100

Temperatura (ºC) 37.45 0.19 0.51 Humedad (%) 42.85 1.31 3.05

Dióxido de Carbono

En las Figura 2 se muestra la variación de la concentración de CO2 a lo largo de los 3 procesos de incubación. Se aprecia como la concentración de dióxido de carbono aumenta a lo largo del proceso de incubación debido al resultado del metabolismo en el interior de huevo durante el desarrollo embrionario. Partiendo de concentraciones similares de dióxido de carbono, se observa que se alcanzan concentraciones finales diferentes. Como era de esperar, a mayor número de pollos nacidos, mayor concentración límite de CO2.

Figura 2. Ajuste empleando ecuación 1 (izquierda) y ecuación 2 (derecha) Tabla 4. Comparación de los datos de ajuste de las curvas de CO2 y los datos experimentales obtenidos.

FECHA 13-03-2012 06-04-2012 30-04-2012 COLOR Azul Rojo Negro

Ajuste Verhulst (ecuación 1) y0 (ppm) 600 550 514 K (ppm) 1509 2536 6433 r(s-1)·106 1.586 1.048 0.706

R2 0.9291 0.9682 0.9610 Ajuste sigmoide propuesto (ecuación 2)

a (s-1)· 106 4.371 3.236 1.717 b -2.641 -3.055 -2.720

c (ppm) 574.1 559.1 455 d (ppm) 727.7 1054 1614

c+d (ppm) 1301.8 1613.1 2069 R2 0.9489 0.9786 0.9718

Datos Experimentales CO2 inicial (ppm) 624 583 538

CO2 a 21 días (ppm) 1256 1701 1311 Numero datos 9000 9800 10255

En la Tabla 4 se presenta un resumen de los resultados de ajuste. El coeficiente R2 explica la bonanza del ajuste lineal y en los tres casos es mejor empleando la ecuación sigmoidea que hemos propuesto. El ajuste de Verhulst obtiene un valor inicial mejor para la concentración de CO2 inicial, pero siempre predice concentraciones de CO2 final mucho más altas. En cambio, el ajuste propuesto en la Ecuación (2) obtiene unos valores límites de CO2 (c+d) bastante cercanos a los experimentales.

1521

Conclusiones

Se ha comprobado que es viable el seguimiento del proceso de incubación con sistemas de bajo coste, haciendo posible reducir los costes de fabricación de incubadoras de laboratorio o industriales. La supervisión del nivel de CO2 permite evaluar el nivel de actividad fisiológica de los embriones de los huevos.

El empleo de modelos logísticos permitirá la predicción in situ tanto de la duración óptima del proceso de incubación, como de la tasa de nacimientos final.

Este estudio demuestra que existe la posibilidad de emplear en el futuro un sistema de control inteligente de bajo coste basado en una plataforma libre tipo Arduino.

Agradecimientos

Este estudio ha sido financiado gracias a los proyectos de investigación Smart-QC (AGL2008-05267-C03-03) y el proyecto A/030569/10 de la AECID. Además nos gustaría dar las gracias a Francisco Pérez y Ángel López de la FINCA CINEGÉTICA DEHESA VIEJA de Galapagar, por la prestación de sus instalaciones.

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1522

Comportamento da velocidade do ar em aviário dark house com defletores

Paulo. Giovanni de Abreu1, Valeria. Maria Nascimento Abreu (in memorian)1, Vivian. Feddern1, Giovanni. Casagrande2, Renan. Gemi2, Bruna. Reolon2, Marcos. Felipe Leal Martins2, Felipe. Rodrigues Pastri2, Simone. Marcon2, Kelry. Maiara da Silva2

1 Pesquisadores da Embrapa Suínos e Aves, BR 153, KM 110, CEP 89700-000, Concórdia – SC, Brasil, e-mail:

[email protected] 2 Bolsistas da Embrapa Suínos e Aves

Resumen

A avicultura de corte tem adotado dispositivos para uniformizar e melhorar a distribuição do fluxo de ar à altura das aves sendo esses, denominados de defletores. Dessa forma, objetivou-se avaliar a velocidade do ar em aviário dark house com defletores de 0,40 m fixados no forro. O sistema de resfriamento estava localizado em uma das extremidades do aviário e era composto de tijolos furados e bicos aspersores de água. Na extremidade oposta ao sistema de resfriamento foram instalados oito exaustores de três pás, acionados com correia dentada e lisa. A velocidade do ar foi coletada com anemômetro digital no centro e no sentido longitudinal do aviário a altura de 0, 1, 1, 2,2 e 2,6 m do piso, no total de 108 pontos. Essas coletas foram realizadas nos quatro estágios de acionamento dos exaustores sendo: estágio 1 (2 exaustores); estágio 2 (4 exaustores); estágio 3 (6 exaustores) e estágio 4 (8 exaustores). A partir dos dados de ventilação coletados em cada ponto foram confeccionados mapas de isotermas utilizando o software SURFER. A vazão de ar foi medida em nove pontos de cada modelo de exaustor. Durante a coleta dos dados de velocidade do ar com os exaustores acionados em cada estágio foi medido o diferencial de pressão entre o ambiente interno e externo do aviário em três setores: na placa evaporativa, no centro e nos exaustores. A velocidade do ar foi uniforme ao longo do aviário, sendo maior na região próxima aos exaustores. No estágio 1, considerado como região de pinteiro, a ventilação se apresentou com valor de 0,4 à 0,6 m/s. À medida que as aves crescem, a necessidade de renovação aumenta sendo os valores máximos alcançados com o uso dos defletores foram de 3 m/s. Na região de entrada de ar a ventilação se apresentou com valores baixos variando de 0 à 0,8 m/s, devido aos aspectos construtivos do sistema de resfriamento por meio de pad cooling de tijolos e pela capacidade dos exaustores de 442 m3/min para correia lisa, 480 m3/min para correia dentada na posição frontal e 565 m3/min para correia dentada na posição lateral. Os maiores valores de diferencial de pressão foram encontrados no estágio 1 no setor da placa evaporativa e no meio do aviário, sendo 0,22 hPa. Os defletores foram capazes de desviar o fluxo de ar para baixo à altura das aves sendo mais eficientes quando esses estavam mais próximos. Palabras clave: avicultura, ventilação, aviário, defletores

Air speed behavior in dark house system wirt deflectors

Abstract

The poultry industry has adopted devices to standardize and enhance air flow distribution according to poultry height denominated deflectors. This work aimed at evaluating air speed over dark house system with 0.40 m deflectors set in the ceiling. The cooling system was located at one end of the poultry house and consisted of hollow bricks and sprinkler water. At the opposite end to the cooling system eight 3-blade exhausters were installed, powered by timing belt and serpentine belt. The air speed was measured with digital anemometer in the center and in the longitudinal direction of the housing at 0, 1.1, 2.2 and 2.6 m height from the floor, totaling 108 points. These assays were performed in four stages: stage 1 (2 exhausters) stage 2 (4 exhausters) stage 3 (6 exhausters) and stage 4 (8 exhausters). From the data collected at each vent point isotherm maps were constructed with the aid of SURFER software. Air flow was measured in nine points from each exhauster model. During data collection air speed with the exhausters’ onset at each stage was measured by differential pressure between the internal and external environment of the housing in three sectors: in the evaporative pad, in the center and on exhausters. Air speed was uniform along the housing, being higher in the regions closer to the

1523

exhausters. In the first stage, considered as the brooding region, ventilation was found to be 0.4 to 0.6 m s -1. As birds grow the need for renewal increases being 3 m s -1 the maximum value achieved with the use of deflectors. In the region of the air inlet, ventilation showed low values ranging from 0 to 0.8 m s -1, due to constructive aspects of the cooling system through brick evaporative cooling pads and also the exhausters’ capacity of 442 m3 min-1 for serpentine belt, 480 m3 min-1 for timing belt in the frontal position and 565 m3min -1 for timing belt in lateral position. The higher differential pressure value (0.22 hPa) was obtained in stage 1 in the evaporative pad and in the center. Deflectors were able to divert the air flow down the poultry height being more efficient when these deflectors were closer. Keywords: aviculture, ventilation, poultry house. deflector

Introducción

A avicultura de corte tem adotado dispositivos para uniformizar e melhorar a distribuição do fluxo de ar à altura das aves sendo esses, denominados de defletores. Os defletores reduzem temporariamente a área da secção transversal do aviário, aumentando assim a velocidade do ar nas proximidades dos mesmos. A redução da área da secção transversal aumenta a velocidade do ar a uma distância de aproximadamente 1,2 m a montante do deflector e entre 6 e 9 m a jusante do defletor. Geralmente são confeccionados de material de cortina e estendem-se desde o teto até 2,5 - 3 m do piso. Esses dispositivos são utilizados principalmente em aviários com área transversal relativamente grande. Os aviários sem forro requerem frequentemente a mesma troca de ar que uma instalação com forro, mas uma vez que a área da seção transversal pode ser 15% maior a velocidade do ar reduz em 15%. Isso implica em aumentar a capacidade do ventilador ou utilizar defletores. Porém, se a área da seção transversal abaixo do defletor é muito pequena resulta em aumento da pressão estática e consequentemente o desempenho do ventilador e a taxa de troca de ar são reduzidos. Para evitar estes problemas é recomendável que os defletores de ar devem se estender a uma distância mínima de 2,5 m do chão, ou defletores não deve diminuir a área da secção transversal de uma casa por mais de 15% (Czarick and Fairchild, 2008). Dessa forma, objetivou-se avaliar a velocidade do ar em aviário dark house com defletores de 0,40 m fixados no forro.

Material y Métodos

O sistema de resfriamento estava localizado em uma das extremidades do aviário e era composto de tijolos furados e bicos aspersores de água formando o pad cooling. Na extremidade oposta ao sistema de resfriamento foram instalados oito exaustores de três pás, acionados com correia dentada e lisa, diâmetro de 1,80 m, motor de indução trifásico, potência de 1 CV, rotação de 1730 rpm, tensão de 220/380 V, corrente 4,1/2,0 A. A velocidade do ar foi coletada com anemômetro digital com sonda de ventoinha no centro e no sentido longitudinal do aviário a altura de 0, 1, 1, 2,2 e 2,6 m do piso, no total de 108 pontos (Figura 1). Essas coletas foram realizadas nos quatro estágios de acionamento dos exaustores sendo: estágio 1 (2 exaustores); estágio 2 (4 exaustores); estágio 3 (6 exaustores) e estágio 4 (8 exaustores). A partir dos dados de ventilação coletados em cada ponto foram confeccionados mapas de isotermas utilizando o software SURFER. A vazão de ar foi medida em nove pontos de cada modelo de exaustor (Figura 2) e calculada a eficiência energética dividindo-se o valor da capacidade de fluxo de ar pelo consumo de energia. Durante a coleta dos dados de velocidade do ar com os exaustores acionados em cada estágio foi medido o diferencial de pressão entre o ambiente interno e externo do aviário em três setores do aviário: na placa evaporativa, no centro e nos exaustores.

1524

Figura 1. Corte vertical longitudinal da localização dos defletores e pontos de coleta dos dados

Figura 2. Pontos de coleta de ventilação nos exaustores para cálculo da vazão de ar


Verifica-se na Tabela 1, que apesar do consumo de energia ser o mesmo para os exaustores a capacidade de fluxo de ar é diferente sendo que, a maior eficiência energética foi a do exaustor com correia dentada, na posição frontal ao fluxo de ar do aviário. No entanto, a demanda por energia elétrica para operar os equipamentos pode variar significativamente entre os vários tipos de sistemas de ventilação. Segundo APTE et al (2004), o conceito de projeto de aviário com foco em eficiência energética pode entrar em conflito com a capacidade de proporcionar qualidade ambiental interna. Recomendam realizar seleção cuidadosa do sistema de aquecimento, ventilação e resfriamento e dos materiais de acabamento de baixa emissão que minimizam trocas de energia. A velocidade do ar foi uniforme ao longo do aviário, sendo maior na região próxima aos exaustores (Figura 3). No estágio 1, considerado como região de pinteiro, a ventilação se apresentou com valor de 0,4 à 0,6 m/s. O estágio 1 é acionado nas primeiras semanas de vida das aves sendo a ventilação considerada como mínima para renovação do ar interno. Nesse período de vida das aves recomenda-se valores de velocidade do ar de 0,20 m s-1 (Ronchi, 2004). À medida que as aves crescem, a necessidade de renovação aumenta sendo os valores máximos alcançados com o uso dos defletores

1525

foram de 3 m/s. Na região de entrada de ar a ventilação se apresentou com valores baixos variando de 0 à 0,8 m/s, devido aos aspectos construtivos do sistema de resfriamento por meio de pad cooling de tijolos e pela capacidade dos exaustores de 442 m3/min para correia lisa, 480 m3/min para correia dentada na posição frontal e 565 m3/min para correia dentada na posição lateral.

Tabla 1. Eficiência energética dos exaustores

Modelo Capacidade de

fluxo de ar (m3/min)

Consumo de energia (kW) Eficência energética

(m3/min/Watt) Correia Lisa 442 0,75 0,60

Correia Dentada Exaustor Frontal

565

0,75

0,75

Correia Dentada Exaustor Lateral

480

0,75

0,64

A velocidade do ar de 2 ms-1 melhora significativamente o ganho de peso de frangos de corte com idade de 4 a 5 semanas. Esse mesmo ganho de peso também é melhorado com velocidades do ar entre 2 e 3 ms1-para aves com 6 e 7 semanas de vida (Simmons et al. 2003). Em geral, a velocidade do ar sob um deflector não deve exceder 2,3 ms-1. Se o deflector é instalado demasiadamente baixo, com objetivo de obter circulação de ar adicional sobre as aves, dois problemas podem ser encontrados (Czarick and Lacy, 1994). Primeiro, se os defletores são instalados muito baixos, colocam uma pressão sobre os exaustores, fazendo com que os mesmos trabalhem mais e como consequências consomem mais eletricidade. Um segundo problema encontrado quando os defletores estão instalados muito baixos é o ar que pode realmente "saltar" do chão e mover-se muito rapidamente em direção ao teto. Medições de campo mostraram velocidades de ar sob deflectores superiores a 3 ms-1, enquanto a velocidade do ar atrás dos deflectores é inferior a 0,5 ms-1. O resultado líquido é área de circulação de ar com alta e baixa velocidade do ar. Outro método para determinar se os deflectores estão instalados adequadamente é verificando a pressão estática do aviário. Uma vez que os deflectores são capazes de alterar a velocidade do ar no aviário, a pressão estática vai mudar desde a entrada até a saída do ar. Os maiores valores de diferencial de pressão foram encontrados no estágio 1 no setor da placa evaporativa (entrada de ar) e no meio do aviário, sendo 0,22 hPa (Tabela 2). Nos estágios 2 e 3, os maiores valores do diferencial de pressão foram encontrados na região dos exaustores e no estágio 4 no meio do aviário.

Tabla 2. Medida do diferencial de pressão em relação ao ambiente externo (hPa)

Local Estágio 1 Estágio 2 Estágio 3 Estágio 4 Placa 0,22 0 0 0 Meio 0,22 0 0 0,05

Exaustores 0,05 0,02 0,19 -0,03 .

1526

Figura 3. Mapa da velocidade do ar (m/s) em função do estágio de acionamento dos exaustores

Conclusiones

Os defletores foram capazes de desviar o fluxo de ar para baixo à altura das aves sendo mais eficientes quando esses estavam mais próximos.

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Reciclaje de residuos de la producción de guacamole mediante

compostaje

González-Fernández, J.J.1, Alvarez, J.M.2, Galea, Z3., Guirado, E.1, Hermoso, J.M.1,

Hormaza, I1, López, R.3

1Instituto de Hortofruticultura Subtropical y Mediterránea “La Mayora”, CSIC, 29750 Algarrobo-Costa, Málaga. [email protected]

2 Consultor en compostaje. Hierbaluisa 21, 41089 Montequinto Sevilla 3Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Sevilla, IRNAS, CSIC, Aptdo. 1052, 41080 Sevilla

Resumen

El aprovechamiento agrícola de residuos orgánicos locales puede suponer, además de una forma de evitar problemas medioambientales, una oportunidad de aumentar la sostenibilidad de algunos cultivos. En la comarca de la Axarquía malagueña, la producción de guacamole, que se ha convertido en una actividad emergente asociada al sector del aguacate, genera cantidades crecientes de un residuo pastoso y rico en grasa de cuyo aprovechamiento no hay información, pero que, mediante distintas técnicas, podría transformarse en una fuente de materia orgánica interesante para cultivos de alto valor, entre los que se encuentra el propio aguacate. Para ello, se ha procedido a estudiar el compostaje de dichos residuos con otros dos materiales fácilmente disponibles en la zona, restos de poda de jardín, como estructurante, y gallinaza, como fuente de nitrógeno. Con ellos se han realizado dos ensayos de compostaje, en los que se han probado distintas relaciones de mezcla a fin de maximizar la proporción del residuo de guacamole en la composición de las pilas de compostaje. Así, en el primer ensayo, la proporción restos de poda:guacamole fue 7:1 en los 3 casos estudiados, mientras que la de gallinaza osciló entre 1 y 0,3, con lo que se obtuvieron relaciones C/N iniciales entre 29 y 35. En el segundo, se incluyeron dos pilas con una pequeña proporción de gallinaza en las que se aumentó notablemente el porcentaje de residuo de guacamole, dando lugar a proporciones poda:guacamole 1:2 y 2:1, además de una tercera pila con proporciones similares a las del primer ensayo, que se tomó como testigo. En ambos ensayos la evolución de la temperatura indica que el proceso de compostaje transcurrió de forma correcta y con mínimas diferencias entre las distintas mezclas. La caracterización química a lo largo de dicho proceso mostró que los productos finales eran estables y de moderado nivel fertilizante, por lo que estarían indicados principalmente para su utilización en viveros. Con los compost obtenidos se realizaron ensayos de autocalentamiento y pruebas de germinación (con berro) que indicaron una elevada madurez y ausencia de fitotoxicidad. Los compost también se usaron en ensayos de crecimiento con plántulas procedentes de semillas de aguacate Topa-Topa, cuyos resultados indican que estos compost pueden, en algunos casos, sustituir a los sustratos comerciales en la producción de vivero de este cultivo.

Palabras clave: compost, aguacate, residuos de guacamole, gallinaza, restos de poda

Recycling of guacamole production waste through composting

Abstract

The utilization of organic wastes as soil amendments in local farms and nurseries could avoid environmental pollution linked to waste disposal and increase the sustainability of production of some crops. This could be the case of wastes generated in guacamole production, an emerging activity in the avocado production area in mainland Spain, although treatment of this doughy textured oily waste has not been previously reported. The aim of this work is to study the feasibility of co-composting guacamole production wastes with garden pruning residues (as bulking agent) and chicken manure (as nitrogen source) and the use of the compost obtained in local avocado farms. Two windrow composting trials with different volume ratios of the residues were carried out in order to maximize the use of guacamole wastes in composting piles. In the first trial, pruning residues:guacamole waste ratio was always 7:1, and chicken manure ranged from 1 to 0.3 to obtain initial C/N ratios ranging from 29 to 35. In the second trial, the guacamole waste was increased to 1:2 and 2:1 (pruning residues:guacamole waste)

1529

in two experimental piles using a low manure volume, and a third pile, similar to those of the first experiment, was used as control. In both trials, pile temperatures at depths of 50 and 100 cm showed a proper evolution of the composting process, with scarce differences between volume ratios. The composts obtained were chemically stable and showed moderate nutrient contents, and, therefore, could be suitable for nursery plant production. Results from self-heating tests and germination of cress seeds in Petri dishes were satisfactory, with no signs of toxicity due to compost. Seeds from avocado cv. “Topa-Topa” were also germinated in the compost obtained and plant growth showed that, in some cases, commercial substrates could be substituted by compost in commercial nursery avocado plant production.

Keywords: compost, avocado, chicken manure, guacamole waste, pruning residues

Introducción

La producción de guacamole es una actividad emergente en la comarca malagueña de la Axarquía asociada al sector del aguacate, del que esta zona es la principal productora a nivel nacional, concentrando la mayor parte de la superficie de la provincia, superior a las 6300 ha (MAGRAMA, 2012). Como consecuencia de esta actividad, se generan cantidades crecientes de un residuo pastoso y rico en grasa, compuesto por pieles, semillas y medios frutos de aguacate, que precisa de una gestión adecuada para minimizar su impacto medioambiental. Aunque no se dispone de información sobre posibles tratamientos de este residuo (Dorantes-Alvarez et al., 2012), una opción sería estudiar su aprovechamiento agrícola mediante compostaje, del que podrían beneficiarse cultivos de la zona, como el propio aguacate, que suele responder favorablemente a las aportaciones de materia orgánica (Hermoso et al., 2003; Bonilla et al., 2013). En esta especie, el compost resultante podría destinarse tanto a la fase de vivero como a la producción en campo, ya que ambas actividades han tenido un gran desarrollo en la comarca, convirtiéndose en referente para otras zonas productoras, y ambas necesitan, en un mercado cada vez más competitivo, introducir estrategias que aumenten su sostenibilidad, como el uso de recursos locales. En el presente trabajo se ha procedido a estudiar el compostaje de los residuos de guacamole con otros dos materiales fácilmente disponibles en la zona, restos de poda de jardín, como estructurante, y gallinaza, como fuente de nitrógeno, y a evaluar la calidad de los compost obtenidos.

Material y Métodos

Se han realizado dos experimentos de compostaje con las proporciones de residuos que se indican en la Tabla 1. Considerando la consistencia y naturaleza de los residuos de guacamole, resulta preciso, a fin de acelerar su degradación, mezclarlo con otros materiales, entre los que se han escogido, por su fácil disponibilidad en esta zona, la poda de jardines, que actuaría como estructurante, y la gallinaza, como fuente de N.

Tabla 1. Proporciones volumétricas de los residuos empleados en el compostaje

Componente Guacamole Poda Gallinaza

Nombre Pila ENSAYO 1 1:7:1 1 7 1

1:7:0,5 1 7 0,5 1:7:0,3 1 7 0,3

ENSAYO 2 2:1 2 1 0,125 1:2 1 2 0,125 1:7 1 7 1

En ambos experimentos se construyeron pilas de compostaje de 2-3 m de ancho x 4 m de largo. Dada la dificultad de mezclar los materiales, las pilas se construyeron por capas y se fueron volteando en función de la temperatura, que se midió a lo largo del proceso de compostaje, 3 veces por semana, en 6 puntos distintos de cada pila, a 50 y 100 cm de profundidad. Al principio de este proceso y en cada

1530

volteo se tomaron muestras de cada pila para realizar un seguimiento del estado de humedad y de su composición química. La determinación de humedad se realizó por secado a 103ºC (CEN, 2002). Tras homogeneizar y dividir las muestras por cuarteo, la determinación de materia orgánica (MO) se realizó por calcinación a 450ºC (CEN, 2001c). El contenido de C se estimó desde la MO multiplicando por 0.58. El N se determinó por destilación tras digestión Kjeldahl. pH y conductividad eléctrica se determinaron en extractos 1:5 en volumen mediante procedimientos normalizados (CEN, 2001a, b). Los nutrientes minerales y los elementos traza se determinaron por ICP-OES tras digestión con agua regia en microondas. Se analizaron también muestras de compost de control del programa de calidad analítica WEPAL (Houba et al., 1996) con resultados concordantes (±5%) con los certificados. Una vez que las temperaturas de las pilas se estabilizaron y los compost se consideraron estables, se procedió a realizar ensayos de autocalentamiento y pruebas de fitotoxicidad para evaluar la estabilidad y la madurez de los compost resultantes. En los ensayos de autocalentamiento, se comparaba la evolución de la temperatura de muestras de compost en vasos Dewar al vacío con la temperatura ambiente durante 7 días de incubación (CEN, 2012b). Como pruebas de fitotoxicidad se realizaron los clásicos ensayos de germinación con berro (CEN, 2012a). Además, se procedió a sembrar huesos de aguacate, cv. Topa-Topa, en bolsas de polietileno negro, de 7,5 cm de diámetro por 30 cm de alto, rellenas de una mezcla con 66% de compost y 33% de perlita. Junto al compost, se incluyó, como testigo, una mezcla utilizada en semilleros comerciales a base de 50% de fibra de coco, 17% de turba rubia sin neutralizar y 33% de perlita. Cuando las plántulas estaban listas para su trasplante, se registró el número de hojas, la altura total del tallo, el diámetro de éste a 4 cm de su base y el área foliar.


En ambos ensayos, las temperaturas de las pilas subieron de forma muy rápida al inicio del compostaje, incluso durante el corto periodo de almacenamiento previo de los materiales, aunque la intensidad y la duración de la fase termófila fue mayor en el segundo caso, en el que se alcanzaron temperaturas máximas próximas a 70ºC, frente a los 55-60ºC del primer ensayo, y las temperaturas permanecieron por encima de los 50ºC más de 3 meses, frente a un periodo de 30-40 días con temperaturas entre 40 y 50º C del primer ensayo. En ambos casos, las temperaturas mostraron una tendencia descendente a partir del segundo volteo (que tuvo lugar a los 54 y a los 83 días de iniciado el compostaje, respectivamente), que se rompió con ascensos puntuales tras algunos de los volteos posteriores, hasta que se llegó a una fase estable que se prolongó durante unos 2 meses. Esta última fase se alcanzó a los 4 meses de iniciado el compostaje en el primer caso y a los 7 meses y medio en el segundo. Todas estas diferencias en el comportamiento de las temperaturas entre ambos ensayos seguramente se debieron a que se hicieron en épocas del año distintas y a las diferencias entre los lotes de restos de poda utilizados en cada ensayo.

Una vez finalizado el compostaje, y tras el periodo de maduración de los compost, se realizó un cribado por 10 mm como proceso de afino para eliminar los elementos gruesos, constituidos por trozos de madera y huesos de aguacate no descompuestos. En el caso del segundo ensayo, la fracción utilizable menor de 10 mm constituyó un 53% en el compost 2:1, un 63% en el compost 1:2 y un 69% en el compost 1:7. Esta última cifra era muy similar a la media obtenida en el primer ensayo, 71%. La fracción gruesa no descompuesta podría ser reciclada como estructurante, siendo incorporada de nuevo a pilas de compostaje, o bien ser utilizada para acolchado.

Las características físico-químicas más relevantes de los compost obtenidos en el segundo ensayo aparecen en la Tabla 2. Los compost 2:1 y 1:2, por su menor proporción de gallinaza, fueron compost poco densos, lo que los hace especialmente adecuados para uso como sustrato de vivero. Su salinidad (CE) fue baja y su contenido orgánico, su contenido en N y su relación C/N fueron adecuados. El compost 1:7 mostró menor contenido orgánico y, a pesar de la mayor proporción de gallinaza en su

1531

composición, su contenido en N fue menor, por lo que pueden haberse dado mayores pérdidas de N durante el compostaje en este caso. Como característica más desfavorable, que podría limitar su uso frente a ciertos cultivos, presentaron un pH relativamente alto.

El test de autocalentamiento, cuyos resultados aparecen en la Tabla 3, indicó que, en ambos casos, los productos obtenidos tras el compostaje correspondían a la categoría de compost muy estable, con elevaciones mínimas de su temperatura durante la incubación. En las pruebas de germinación de berro (Lepidium sativum) en placa de Petri (Tabla 3) no se observaron efectos fitotóxicos importantes ni en germinación ni en el índice de germinación, que tiene, además, en cuenta la longitud de las raíces. Sin embargo, mientras los compost del primer ensayo mostraron un ligero efecto mejorador del índice de germinación, que presentó valores superiores al del control, en el caso del segundo ensayo el índice de germinación fue menor en los compost que en el control, especialmente en el compost 2:1, con mayor proporción de residuo de guacamole. La diferencia entre ambos ensayos puede radicar en que estas pruebas se llevaron a cabo con diferente metodología, ya que en el primer ensayo se empleó extracto del compost con las semillas sobre papel y control de agua destilada, mientras que en el segundo se realizaron por el procedimiento de contacto directo y con un control de turba fertilizada. El causante de la disminución del índice de germinación en los compost del segundo ensayo fue la menor longitud de las raíces, lo que puede ser debido a la fertilización presente en la turba utilizada como testigo. En cualquier caso, la disminución no puede considerarse indicadora de fitotoxicidad, ya que el resultado es un leve retraso en el desarrollo de la planta. Otros ensayos en realización mostrarán si este retraso es persistente o, por el contrario, puede ser compensado al desarrollarse el cultivo.

Tabla 2. Características de los compost obtenidos

en el segundo ensayo Unidada 2:1 1:2 1:7 Dab g cm-3 0,263 0,297 0,483 pH 9,18 9,12 8,93 CE c mS m-1 56,9 49,4 40,2 MO d g kg-1 46,6 43,1 25,9 Corg

e g kg-1 27,0 25,0 15,0 N g kg-1 1,84 1,56 0,93 C/N 14,6 16,0 16,2 a Resultados expresados sobre material seca, salvo pH y CE; b Densidad aparente seca; CE: Conductividad eléctrica, 1:5 vol; dMO: Materia orgánica; eCorg: Carbono orgánico.

Tabla 3. Test de autocalentamiento y ensayos de

germinación de Lepidium sativum

Compost Autocalen-

tamiento Germinación

ENSAYO

1º T (ºC) Ga (%) IGb (%)

1:7:1 2,0 100,9 116,7 1:7:0,5 2,7 99,8 113,2 1:7:0,3 2,4 98,6 113,7

ENSAYO

2º

2:1 1,7 96,7 73,7 1:2 1,5 100 88,2 1:7 1,1 96,7 91,6

a Germinación; b Indice de germinación

De las siembras en maceta con aguacate sólo se dispone de los resultados correspondientes a los 3 compost del primer ensayo. En este caso, 3 meses tras la siembra, las plantas cultivadas en compost no sólo mostraban un buen desarrollo, sin síntomas de toxicidad, sino que presentaban, de media, un 50% más de grosor de tallo, casi el doble de altura y de 3 a 4 veces más área foliar que las que crecieron en el sustrato control, aunque éstas posiblemente acusaron la falta de fertilización (Tabla 4). Además, las diferencias entre unas y otras, a pesar de ser importantes en casi todos los parámetros de crecimiento estudiados, no siempre fueron significativas debido a la gran variabilidad que hubo en los distintos tratamientos. Los buenos resultados del compost se dieron en las 3 mezclas ensayadas, lo que confirma la buena evolución del residuo de guacamole y permite flexibilizar el proceso, haciéndolo poco dependiente de la disponibilidad de gallinaza. A tenor de estos resultados, parece que es factible aprovechar compost como los obtenidos en este ensayo en la producción de planta de vivero de aguacate, incluso, sin necesidad de mezclarlo con otros sustratos orgánicos y sin aportación de fertilizantes, al menos, hasta 3 meses tras la siembra, lo que, sin duda, puede facilitar el trabajo de los viveros en las fases iniciales de la producción de plantones.

1532

Tabla4. Diámetro del tallo, número de hojas, altura de la planta y área foliar total de plantas de aguacate “Topa-Topa” en los 3 tipos de compost y en sustrato control a los 3 meses desde la siembra.

Tratamiento Diámetro del tallo (mm)

Número de hojas Altura de la planta (cm)

Área foliar total (cm2)

Control 3,29 a 13,4 a 18,75 a 160,0 a Compost 1:7:1 4,02 ab 18,2 a 32,84 ab 470,3 ab

Compost 1:7:0,5 5,15 bc 20,5 a 32,62 ab 561,6 b Compost 1:7:0,3 6,07 c 20,4 a 33,22 b 645,2 b

Valores en la misma columna seguidos de letras diferentes difieren significativamente (p<0,05).

Conclusiones

El compostaje de residuos de guacamole, en mezclas con restos de poda como estructurante y gallinaza como fuente de nitrógeno, resulta posible, siguiendo la secuencia clásica de evolución del proceso. Con mayor proporción de residuo de guacamole se observó una mayor duración de las fases termófilas, que podría ser debida a la mayor fracción de material compostable en el guacamole.

Los compost obtenidos de residuo de guacamole, en las diferentes mezclas con restos de poda y gallinaza, presentaron, en general, un nivel de calidad medio-alto, con un elevado grado de madurez y ausencia de fitotoxicidad. Hasta la máxima proporción de residuo de guacamole utilizada en estos ensayos (2:1) sólo se ha observado una ligera mayor duración en el compostaje y un ligero retraso en la germinación de semillas de berro. Los compost presentaron, además, niveles de salinidad y una densidad aparente que los hace adecuados como sustrato de vivero, lo que se comprobó con los compost del primer ensayo (con baja proporción de guacamole) utilizados para plantones de aguacate, aunque, en caso de uso como sustrato, podría ser recomendable su mezcla con materiales ácidos que compensaran su pH alcalino.

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1533

Sistemas de informação geográfica (SIG) como ferramenta para a

otimização da exploração florestal em regiões montanhosas.

Giovanni Pecora1, Nicola Moretti11 ,Susana Saraiva Dias2, Orlanda Póvoa2

1Universitá Degli Studi Della Basilicata, Italy, Facolta’ Di Agraria, Viale Dell’Ateneo Lucano, 10; 85100

Potenza, Italia, email: [email protected] 2Escola Superior Agrária de Elvas do Instituto Politécnico de Portalegre, Edifício Do Trem Alto, Avenida 14 De

Janeiro, 7350-903 Elvas, Portugal

Resumo

O software ArcGIS foi utilizado para a planificação da extração de madeira em cinco (5) florestas de folhosas de

montanha da região de Basilicata, Sul de Itália.

Nos modelos foram consideradas as características orográficas dos locais, tais como o declive, a rede

hidrográfica e outros obstáculos naturais do relevo. Os dados de volume de madeira foram baseados nos planos

de ordenamento florestal locais, assim como em dados de campo oriundos de um inventário piloto. Também

foram introduzidos os diferentes métodos de extração e concentração de madeira utilizados pelas empresas

florestais locais; assim como as diferentes tipologias de estradas e caminhos de acesso às florestas.

A análise efetuada permitiu identificar áreas florestais com diferentes níveis de acessibilidade e restrições

orográficas, o planeamento de caminhos de acesso adicionais necessários à otimização da exploração florestal;

assim como a otimização local-a-local dos métodos de extração de madeira e das intensidades de corte

periódicas. Esta metodologia de análise deve ser testada noutras regiões florestais de montanha.

Palavras-chave: Exploração-florestal, Acessibilidade-florestal; rede-acessos-florestais.

Geographic information systems (GIS) as a tool for the optimization of

timber harvesting in mountain regions forests.

Abstract

ArcGIS software was used for timber harvesting planning in five (5) different mountainous broadleaf forest areas

from Basilicata region, located in South Italy.

Orographic characteristics, such as slope, watershed systems features and other natural obstacles were

considered. Data for timber volume predictions were based on local forest management plans and also on a pilot

1534

field inventory. The different manual and mechanical timber extraction and concentration methods used by local

timber companies were also considered. The different typologies of roads network to access forests were also

introduced in the models.

The analysis allowed identifying forest areas with different accessibilities and orographic restrictions, the

planning of additional roads necessary for timber extraction optimization, as well as optimized site-by-site

timber extraction methods and periodic cutting intensities. This methodological approach should be tested in

other mountainous forest regions.

Key–words: timber harvest, GIS, forest profitability, forest accessibility

Introduction

The GIS is a software technology that allows you to locate and analyze objects and events that occur on the earth, while the Italian SIT (Territorial information system) is a set of hardware technology components, software and human resources capable to process, store, analyze and integrate spatial data to produce information for the government and management of the territory (Masoni et al., 2005).

There are various software technologies used based on GIS, as well as experiences within forestry sciences based on the management of digital territorial data (Pira and De Natale, 1999) that were used to access road infrastructure network in the forest (Scrinzi et al. 1999). Increasingly, the SIT have been used to identify forest areas subject to avalanche phenomena or forest fires based essentially on the evaluation of the land characteristics and forest coverage (Ciolli et al., 1998, Ciolli et al. 1999).

By combining and analyzing information from orographic type, infrastructure network and forest coverage, cartographic models of analysis can be processed aimed to identify, site-by-site in the forest, the labor instruments and the work systems more rational in relationship to the land conformation and the network road features.

This paper main goal is to optimize the forest harvesting in European mountainous areas with the aid of geographic information systems (GIS). This approach was developed for the harvesting planning and timber concentration within five forested areas in the province of Potenza, Basilicata region, Italy.

Materials and methods

The five studied forest areas are Regional Forests belonging to the province of Potenza, Basilicata region in Italy: Bosco Grande Forest, Grancia Forest, Fossa Cupa Forest, Lata Forest, and Rifreddo Forest.

In the forest utilization planning, the factors that define the choice of forest machines and labour instruments are mainly the road network, land features (slope and accessibility), timber dimensions and harvesting operations (harvesting systems and timber concentration systems).

All GIS analysis were performed using ArcGIS 10 (ESRI, 2011).

Road network analysis

In the present study, it was proposed the development of a methodology to support the assessment of “timber harvesting road”, in five different area of the Lucano Apennines, based on the determination of the uses in forested land and the determination of the wooded land served by roads.

1535

Two shape files have been created for the determination of the roads already present in the forests, and the missing roads to be constructed, and were classified according to the classification of Hippoliti (1994) as: main roads for truck, secondary roads for truck and roads for tractors or tracks. The first shape file was made by digitizing roads present in the forest, using a map IGM 1:25.000, traffic layer of the Environment Italian Ministry and Ortophoto of Basilicata region. The second shape file was built by digitizing along the contour lines, with 25 meters distance, constructed from DEM (Digital Elevation Model), with 20 meters resolution. New roads have been digitized, starting from the intersection of the contour layer and the existing roads layer, taking into account spatial constraints, such as hydrographic network, steep slopes and hydrogeological risk (Figure 1).

Figure 1 - Example of existing roads network (left) and new road system to be constructed (right) in Lata forest.

Spatial constraints

The slope analysis was performed using the DEM, and was then reclassified as percentage considering five classes according to Hippoliti (1994): 0-20%, 21-40%, 41-60%, 61-81% and > 80%. The high gradients influenced the new roads construction in forests, in fact land slopes above 60% were not considered for road construction.

The hydrogeological risk analysis was conducted using a reference layer downloaded from the website of Watershed Authority of Basilicata Region (Autorità di Bacino Regione Basilicata, 2013).

The hydrographic network analysis was focused on the rivers presence in the forests. The Basilacata region government shape file was used.

1536

Timber volume

The timber volume was based on regional forest management plans. A pilot inventory was done considering six sampling plots for each of the 5 forests, which confirmed the timber data from forest management plans. In result, these forests have been subjected to low cutting intensities (low thinning and phytosanitary cuttings), according to the cutting intensity classification of Hippoliti (1994), which provide a timber extraction up to 30 cubic meters per hectare for each extraction cycle.

Timber concentration and harvesting systems

The scheme proposed by Hippoliti (1994) takes into account several parameters, including slope classes, concentration system, cutting intensity, harvesting direction, timber dimensions, harvesting system. This was applied only in forests well served with roads, because the timber extraction cost was considered too high in areas without accessibility.

Results and discussions

GIS model use has allowed identifying accessible and inaccessible forest areas considering territorial constraints for new road construction, improving future forestry management choices (Figure 1).

The results obtained from the spatial analysis showed that the presence of roads in the forests in some areas was very poor (table 1). With the methodology proposed there was a significant percentage increase of new roads, and therefore a good increase of forest accessibility. In fact, the percentage increase of new roads on total was as follows: Bosco Grande Forest 56%, Fossa Cupa Forest 48%, Forest Grancia 63%, Lata Forest 49%, and Forest Rifreddo 30%.

Table 1. Proposal of new road construction intensity in 5 forests of Basilicata region.

New road construction influence

Forest

Secondary road for truck Road for tractors or track Tot/Road

before after total before after total

Name ha m m/ha m/ha m/ha m m/ha m/ha m/ha m

Bosco Grande 472 9431 2 20 22 12011 34 25 59 21442

Fossa Cupa 746 8533 12 11,4 23,4 22147 32 30 62 30608

Grancia 456 9536 5 21 26 17047 29 37 66 26583

Lata 755 10913 9 14,5 23,5 29695 46 39 85 40608 Rifreddo 173 1645 11 9 20 3066 49 17 66 4711

The limited roads amount in some areas is due to the presence of territorial constraints, such as the hydrographic network, hydrogeological risk and steep slopes. The new road construction has allowed the increase of the road density, making forests more accessible (Table 1). Adequate primary and secondary roads and trails should be planned with respect to density, routeing and other physical characteristics such as width, slope and presence of suitable landings (Baldini et al, 2008). However, due to regional legislative territorial constraints, we only proposed secondary roads or roads for tractors, and logically it is not advisable to build major roads in the forest already established. Also, for a good forest management, the forest managers need information about the potential impacts of

1537

roads on large areas to conduct cumulative effects analyses and watershed analyses for planning road construction and maintenance (Luce and Black, 2001; Switalski et al., 2004).

Table 1 shows as the new road construction has influenced the road density, especially the roads for tractors or tracks. There have been considerable improvements of roads in the Grancia forest, much less in the Rifreddo forest, this difference was due to the strong hydrogeological risk presence on the territory of Rifreddo forest. The choice for different roads was carried out considering the existing roads, and it was decided to build secondary roads where they were absent, connecting to previous secondary roads.

The choice of concentration and harvesting systems are resumed below in Figures 2 and 3. In result, low cutting intensity were applied concerning timber diameter range from 17.5 cm to 24.0 cm, sometimes the diameter could be higher for some tree species and site conditions.

Figure 2 - Concentration systems in function to the slope class and ground slope.

Figure 3 - Harvesting systems in function to the slope class and ground slop.

1538

Hand-skidding, lightweight tractors with trailer, with basket or winch, drag with winches or with animals, are common systems used for timber concentration and harvesting in Basilicata region, these systems are used both downhill and uphill. Sometimes the forest companies used chute cut in half system, particular the system that consist of half chutes joined end-to-end to form a continuous channel guiding the timber down a slope. The cable crane system could be used within the two classes with high slope where the forests are served by roads, however on these high slopes all systems are usually uneconomic.

Conclusion

The proposed model has the goal to provide guidelines for the effective mechanization of forest harvesting and timber collection, directing the choice to the most suitable systems for different territorial conditions, in order to optimize the work of forest companies, using GIS tools. The GIS spatial analysis could be a tool for the improvement and development of “woodcutter profession” still underdeveloped in the Basilicata region.

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1539

Viabilidad de la estimación del potencial fertilizante de lodos de

depuradora a partir de NIRS y evaluación de su utilidad en la gestión

global de nutrientes

L. Gálvez-Sola1, R. Mosquera-Losada2, A. Rigueiro-Rodríguez2, X. Barber3, J. Morales3, M.A. Bustamante1, M.D. Perez Murcia1, A. Perez Espinosa1, R. Moral1

1Grupo de Investigación Aplicada en Agroquímica y Medio Ambiente. Dpto. Agroquímica y Medio Ambiente, Universidad Miguel Hernández de Elche.

Ctra. Beniel, km 3,2, 03312, Orihuela (Alicante), España. 2Departamento de Producción Vegetal, Escuela Politécnica Superior, Universidad de Santiago de Compostela,

27002 Lugo, España. 3Unidad de Estadística Aplicada, Centro de Investigación Operativa, Universidad Miguel Hernández de Elche,

Elche (Alicante), España.

Resumen

En ocasiones los lodos de depuradora son adicionados al suelo sin una previa caracterización completa de estos materiales, ya que requiere de tiempo y dinero y la normativa vigente señala como válida una medición cada 6 meses a pesar de la elevada variabilidad en la composición específica del lodo. La estimación de parámetros clave en términos de requerimientos agronómicos y ambientales basados en el uso de la espectroscopía en el infrarrojo cercano (NIRS) puede ser una propuesta interesante de cara a solucionar los problemas de gestión actuales. NIRS se aplica frecuentemente en análisis de tipo ambiental, por ejemplo, del contenido en materia orgánica y carbono en suelos, ácidos húmicos y fúlvicos, residuos orgánicos, calidad nutricional de forrajes y concentración de minerales en plantas. La validación de un modelo basado en NIRS llamado “Agroresources” como método de estimación de los principales nutrientes, contenido de materia orgánica y metales pesados en lodos de depuradora y su comparación con los procedimientos clásicos de análisis fue el propósito principal de este estudio. Se utilizaron más de 300 muestras de lodos de depuradora para calibrar el modelo “Agroresources”. Además se validó dicho modelo con un conjunto de 283 muestras de lodos caracterizadas mediante técnicas estandarizadas. La precisión del modelo NIRS “Agroresources” comparada con los resultados analíticos clásicos fue estudiada dependiendo de cada parámetro a estimar. Por otra parte, se establecieron una evaluación global de los costes económicos, el rango de variación y por consiguiente la viabilidad del modelo Agroresources para ayudarnos a ajustar las dosis de aplicación de lodos a escala local y regional.

Palabras clave: lodos de depuradora, NIRS, nutrientes, metales pesados, estimación.

Viability of NIRS to estimate the fertilising capacity of biosolids: evaluation of its utility

in the global management of nutrients

Abstract

Sewage sludge is applied to soils without a previous complete and specific characterization, because is time-consuming and expensive and because current Spanish regulations permit sewage sludge use in agriculture with only one analysis of all parameters of sewage sludge every six months in spite of the variability of the different parameters of the sludge.. The estimation of key parameters in terms of agronomic and environmental requirements based on the use of near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) could be an interesting approach to improve its management. NIRS is frequently applied in environmental analyses including soil organic matter, soil carbon, humic and fulvic acids, organic wastes, nutritional quality of forages samples and mineral concentration in plants. The validation of a NIRS-based advanced model called “Agroresources” as a method of estimation of main nutrients, organic matter pool and heavy metals in sewage sludge by comparison to classical analytical procedure was the main purpose of this study. In this study, more than 300 sewage sludge samples were used to calibrate the “Agroresources” model and a batch of 283 samples, previously characterized by classical techniques, were also estimated using our NIR model. The Accuracy of “Agroresources” NIR

1540

estimation tool compared with the classical analytical results was studied depending on each sewage sludge parameter. In addition, an overall evaluation of the compared economic costs, the range of variation and therefore the feasibility of “Agroresources” model for helping us in fine tuning of application rates at local and regional scale were established.

Keywords: sewage sludge, NIRS, nutrients, heavy metals, estimation


La producción de lodos de depuradora en España se sitúa en torno 1.205.124 toneladas sobre materia seca, de las que más del 82% es utilizada con fines agrícolas (MAGRAMA, 2010). La incorporación de lodos de depuradora a los suelos agrícolas precisa de una detallada caracterización analítica del material y del medio receptor con el fin de calcular la dosis de aplicación idónea y hacer un uso eficiente de los mismos en agricultura, cumpliendo los requisitos sanitarios y ambientales (Ramírez et al., 2008; Fernández et a., 2009). Para verificar este objetivo, que es costoso a nivel económico y temporal, es fundamental para la toma de decisiones el uso de técnicas que permitan estimar el contenido de los parámetros clave de forma precisa, poco costosa y rápida. En este sentido, la espectroscopia en el infrarrojo cercano (NIRS) destaca como una alternativa eficiente y robusta para su uso en el análisis de lodos de depuradora ya sean frescos o compostados. Albrecht et al. (2008) reportan su uso para determinación de C y N; Vergnoux et al. (2009) estudiaron múltiples parámetros fisicoquímicos, materia orgánica, contenidos totales de C y fracciones de nitrógeno en compost de lodos de depuradora, con resultados muy prometedores. Los contenidos en metales pesados también han sido estimados mediante NIRS (Gálvez-Sola et al. 2009 y 2013). Para la estimación vía NIRS se utilizan diferentes herramientas matemáticas que suelen centrarse en análisis estadísticos de regresión, en su mayoría del tipo PLSR. En esta contribución se ha utilizado un algoritmo basado en la regresión penalizada (ridge regression or penalized signal regression) cuya eficiencia ya sido reportada por Galvez-Sola et al. (2013). En base a esta investigación se ha desarrollado un modelo de estimación mediante servicio web denominado Agroresources (http://www.nidoweb.es/devlodos/) que permite la obtención de parámetros de interés (materia orgánica, C total, relación C/N, pH, conductividad eléctrica, N, P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Cu, Mn, Zn, Ni, Cd, Ni, Hg, Pb, Cr) estimados a partir de un espectro NIRS de cualquier muestra de lodo. En este estudio se pretende comparar la eficiencia de este sistema de estimación vía NIRS de diferentes componentes agronómicos y medioambientales en lodos de depuradora frente a técnicas analíticas convencionales, así como realizar un estudio de costes económicos asociados a ambas metodologías en entornos reales de gestión de los lodos de depuradora.

Material y Métodos

Para el desarrollo de la herramienta de estimación vía NIRS Agroresources se han utilizado 380 muestras distintas de lodos de depuradora procedentes de 82 plantas de depuración de aguas residuales, durante el periodo 2001-2010. Las muestras fueron secadas, molidas y almacenadas para su posterior análisis mediante técnicas analíticas convencionales. La conductividad eléctrica y el pH fueron determinadas en el extracto acuoso 1:10 (p/v); la materia orgánica total por calcinación a 540ºC durante 4 horas. Los contenidos totales de C y N fueron determinados por combustión seca 950ºC mediante un analizador elemental (Truspec CN, Leco, St. Joseph, Mich., USA). Después de una digestión por microondas en medio de ácido nítrico, el P fue determinado por colorimetría, K y Na por espectrofotometría de emisión y Ca, Mg, Fe, Mn, Cd, Cr, Cu, Pb, Zn, Ni and Hg por absorción atómica (Varian 220FS Atomic Absorption Spectrometer, Varian Inc., Melbourne, Australia). Todas las determinaciones fueron realizadas por cuadruplicado. Esas mismas muestras fueron escaneadas mediante un espectrómetro NIRS con transformada de Fourier (MPA, Bruker Optik GMBH, Germany) en el rango de 12,000 a 3800 cm-1 produciendo espectros con 2126 puntos por muestra, donde cada espectro es el promedio de tres escaneos consecutivos de la misma muestra. En la figura 1 pueden verse los espectros NIRS de las muestras de lodos.

1541

Figura 1. Espectros NIRS de un subconjunto de muestras de lodo (n=120, unidades de absorbancia en

ordenada y números de onda en abscisa).

Para establecer el modelo de predicción Agroresources y correlacionar los espectros con los valores analíticos tradicionales se utilizó un modelo de señal penalizada (penalized signal regression, PSR) desarrollado por Galvez-Sola et al. (2013). Para desarrollar el modelo, las muestras se dividieron en dos grupos, donde el 66% de ellas se usó para ajustar el modelo propuesto y el resto se utilizó en el paso de calibración. El análisis se resolvió con el paquete R, versión 2.15.3 (R.D.C.T., 2009). Las funciones utilizadas están basadas en las programadas por Brian D. Marx y disponibles en http://www.stat.lsu.edu/faculty/marx. Una vez implementado el modelo de estimación Agroresources, se ha desarrollado una aplicación Web para gestionar este proceso de forma automatizada (http://www.nidoweb.es/devlodos/). En este trabajo se han utilizado 283 muestras de lodos adicionales procedentes del noroeste de España, sin conocimiento previo de su composición analítica para validar el sistema Agroresources de forma integral, mediante su escaneado y estimación de los parámetros pH, N, P, K, Ca, Mg, Na, Fe, Cu, Mn, Zn, Cd, Ni, Cr y Pb según el protocolo Agroresources. Finalmente se ha analizado la precisión y exactitud de dichas estimaciones, para cada parámetro de interés estimado, analizando los rangos de variación del modelo, discutiendo sus repercusiones a nivel normativo y medioambiental utilizado métodos de contraste de medias de muestras apareadas. También se ha realizado un análisis comparado del coste de ambos sistemas de análisis (estimación vía NIRS y analítica convencional) mediante encuesta a laboratorios comerciales de análisis.


Estimación potencial fertilizante vía NIRS

Los resultados comparados entre la estimación NIRS generada por el modelo Agroresources y la determinación analítica clásica para los lodos utilizados en este ensayo de viabilidad nos indican que las medias obtenidas entre ambas aproximaciones son estadísticamente iguales para pH, P, K, Na, Cu, Zn, Ni y Pb (tabla 1). Para el resto, la estimación NIR no alcanza un grado de exactitud adecuado, es decir, existen diferencias significativas aunque las medias no difieren excesivamente, como por ejemplo el Ca. En este trabajo se han utilizado muestras del noroeste español de forma intencionada para validar el modelo en un escenario exigente a nivel de una diferencia matricial elevada asociada a la naturaleza y composición del agua residual así como a los tratamientos de depuración aplicados. Se pone de manifiesto la falta de robustez del modelo al utilizar lodos de depuradora de diferente origen, siendo necesario establecer un modelo general Agroresources que incluya también lodos de diferentes orígenes y que finalmente permita discriminar la tipología del lodo a partir de su huella dactilar NIR y utilizar un submodelo en función de esta pre-evaluación de la muestra.

1542

Tabla 1. Características de interés de las muestras de lodo de depuradora utilizadas (N= 283) obtenidas mediante NIRS y m

Parámetro Media

Desv.

estándar Mediana

Media

Desv.

estándar Mediana

% Variab.

med

NIR Análisis químico

pH, ud. pH 6,64 0,25 6,61 6,66 0,11 6,67 -0,39

Nitrógeno (N), % 4,90 1,30 4,68 4,43 0,61 4,35 6,54

Fósforo (P), % 0,66 0,09 0,66 0,67 0,02 0,67 7,87

Potasio (K), % 0,34 0,10 0,31 0,28 0,03 0,27 1,07

Calcio (Ca), % 11,71 2,67 11,73 11,20 1,78 11,61 13,28

Magnesio (Mg), % 0,87 0,17 0,86 0,87 0,08 0,88 -8,87

Sodio (Na), % 0,15 0,05 0,14 0,14 0,02 0,14 -3,10

Hierro (Fe), g kg-1

4,55 2,39 4,04 6,56 2,12 6,26 -52,46

Cobre (Cu), mg kg-1

393,24 121,98 373,96 353,12 42,72 350,75 12,77

Manganeso (Mn), mg kg-1

119,94 27,40 119,89 116,14 4,03 115,50 14,54

Zinc (Zn), mg kg-1

803,13 228,14 790,56 804,94 120,49 777,60 -1,25

Cadmio (Cd), mg kg-1

7,35 3,88 6,98 8,88 1,87 9,05 -42,67

Niquel (Ni), mg kg-1

29,92 9,31 30,61 29,55 4,23 29,30 -3,14

Cromo (Cr), mg kg-1

84,81 55,90 61,73 93,58 28,75 88,40 39,38

Plomo (Pb), mg kg-1

176,23 66,52 172,58 185,54 35,79 190,10 3,74

1543

En la figura 2, se muestran histogramas de variabilidad encontrada entre las medidas estimadas y las determinadas mediante determinaciones tradicionales, de forma que podemos observar claramente la dispersión gaussiana de las muestras utilizadas, así como los valores de elementos que se alejan de la normalidad como Fe, Ni y Pb que nos indican interferencias analíticas que deben ser estudiadas en profundidad en trabajos posteriores.

-60 -20 20 60

0.0

00

0.0

15

pH

% variabilidad

Densid

ad

-100 0 50

0.0

00

0.0

10

N

% variabilidad

Densid

ad

-40 0 40

0.0

00

0.0

15

P

% variabilidad

Densid

ad

-100 0 50

0.0

00

0.0

10

K

% variabilidad

Densid

ad

-50 0 50

0.0

00

0.0

10

Ca

% variabilidad

Densid

ad

-100 0 50

0.0

00

0.0

10

Mg

% variabilidad

Densid

ad

-100 0 50

0.0

00

0.0

08

Na

% variabilidad

Densid

ad

-600 -300 0

0.0

00

0.0

05

Fe

% variabilidad

Densid

ad

-50 0 50

0.0

00

0.0

08

Cu

% variabilidad

Densid

ad

-60 -20 20 60

0.0

00

0.0

15

Mn

% variabilidad

Densid

ad

-100 0 50

0.0

00

0.0

08

Zn

% variabilidad

Densid

ad

-250 -100 0 100

0.0

00

0.0

04

Cd

% variabilidad

Densid

ad

-150 -50 50

0.0

00

0.0

08

Ni

% variabilidad

Densid

ad

0 50 100

0.0

00

0.0

10

Cr

% variabilidad

Densid

ad

-100 0 50

0.0

00

0.0

10

Pb

% variabilidad

Densid

ad

Figura 2. Histogramas de variabilidad (%) encontrada entre las medidas estimadas y las determinadas

mediante determinaciones tradicionales

Estimación de costes comparados

A nivel comparado, el coste de la estimación individual vía NIR de un lodo de depuradora puede ser muy bajo, en torno a 0,2-0,5 euros por muestra de promedio (incluyendo amortización del equipamiento a 5 años), una vez que se cuenta con el sistema desarrollado y adecuadamente entrenado. Se puede considerar un coste de entrenamiento mínimo con al menos 150 muestras de lodo de depuradora analizadas clásicamente y su modelización estandarizada mediante el software incorporado al equipo comercial. Si consideramos que un análisis clásico de lodos se sitúa en un rango de 50 a 100 euros por muestra para los 8 laboratorios comerciales consultados (valor promedio de 78,3 euros para campañas de muestreo de entre 100 y 200 muestras), el ahorro es muy considerable, si bien la estimación vía NIR no puede soslayar los análisis preceptivos de fangos que establece la normativa vigente. Sin embargo, existen muchos precedentes del uso creciente del NIR en procesos de control de calidad de fertilizantes y en el desarrollo de análisis de necesidades fertilizantes en suelos. Groenewald y Van Vuuren (2013) reportan en un ejercicio de análisis interlaboratorios sobre fertilizantes

1544

complejos, que las estimaciones vía NIR obtenían valores equivalentes-aceptables a los obtenidos de forma clásica suministrados por tres laboratorios certificados, con una menor variación respecto al análisis químico por vía húmeda. El desarrollo de algoritmos específicos como el incluido en el modelo Agroresources supone una inversión adicional considerable a cambio de unos menores errores de estimación-determinación.

Conclusiones

La estimación y viabilidad mediante NIRS de la capacidad fertilizante de lodos de depuradora depende de forma importante de la homogeneidad matricial del conjunto de muestras de lodo a estimar siendo necesario el desarrollo de submodelos a partir del agrupamiento de espectros NIRS homogéneos. Este tipo de estimaciones se consideran útiles para sistemas expertos como el modelo Agroresources empleado, una vez entrenados adecuadamente e incluso se pueden generan estimaciones adecuadas en condiciones no optimizadas, de elevada utilidad en recomendaciones agronómicas básicas de rangos de aplicación por parte del gestor de residuos.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Ministerio de Economia y Competitividad (antiguo Ministerio de Ciencia e Innovación, AGL2008-05389, AGL2009-12371-C02-01), cofinanciado por el Plan E y por la Generalitat Valenciana (ACOMP/2010/177).

Bibliografía

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Galvez-Sola, L., Morales, J., Martinez-Mayoral, A, Paredes, C., Bustamante, M.A., Marhuenda-Egea, F.C., and Moral, R. (2013). Estimation of parameters in sewage sludge by near infrared reflectance spectroscopy (NIRS) using several regression tools, Talanta, in press (DOI: 10.1016/j.talanta.2013.02.009).

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1545

Emisión de compuestos volátiles durante el desarrollo del fruto de uchuva (Physalis peruviana L.)

A. Herrera1, L. Ramírez, M. Espinal y H. Balaguera-López

1Universidad Nacional de Colombia, Cra 30 N° 45-03, ed 500, oficina 118 A, Bogotá, Colombia, e-mail:

[email protected] Resumen

La uchuva es una especie perteneciente a la familia Solanaceae, el fruto es una baya considerada como “superfruto” por sus propiedades funcionales y medicinales, además de su sabor. Es un fruto climatérico altamente perecedero que durante la maduración cambia de color verde a naranja, se han realizado varios estudios para conocer parte del comportamiento fisicoquímico y fisiológico del fruto, y aunque existen reportes de los compuestos volátiles que aportan al aroma en la madurez de consumo, se desconoce el comportamiento de la emisión de compuestos volátiles durante el desarrollo del fruto. El objetivo de esta investigación fue identificar los principales compuestos volátiles emitidos por los frutos de uchuva en seis estados de desarrollo.

Los frutos de uchuva ecotipo Colombia fueron cosechados en un cultivo comercial en el municipio de Ventaquemada Boyacá. Al día siguiente de haber sido cosechados los frutos, se les retiró el cáliz para luego ser separados en seis estados de desarrollo con base en el color de la epidermis y el peso fresco, de tal manera que estos seis estados abarcaran las diferentes etapas de desarrollo del fruto. La extracción de compuestos volátiles se hizo mediante microextracción en fase sólida con espacio de cabeza HS-SPME, para la identificación de dichos volátiles se utilizó un espectrómetro de masas 5975C acoplado al cromatógrafo de gases, los espectros obtenidos fueron comparados con aquellos de las bibliotecas de sistema de datos NIST 8. El índice de Kovats se calculó para todos los compuestos usando la serie homóloga de n-alcanos bajo las mismas condiciones de operación.

Los resultados indican que los compuestos volátiles de los frutos de uchuva varían durante las diferentes etapas de desarrollo del fruto tanto en composición como en concentración. En los primeros estados de desarrollo predominan compuestos terpenoides, muchos de los cuales van disminuyendo durante la maduración, mientras que los esteres se caracterizaron por incrementar en número y concentración en función del desarrollo del fruto.

Palabras clave: esteres, terpenoides, maduración del fruto.

Emission of volatile compounds during cape gooseberry (Physalis peruviana L.) fruit development

Abstract

Cape gooseberry is a species belonging to the Solanaceae family. The fruit is a berry considered as “super fruit” because of its functional and medicinal characteristics besides of its flavor. It is a highly perishable climateric fruit that changes color during the ripening stage from green to orange. Many studies have been conducted in order to get to know part of the physicochemical and physiological behavior of the fruit, and although there are reports on the volatile compounds that provide the aroma at consumption maturity the emission behavior of the volatile compounds during fruit development is yet unknown. The objective of this investigation was to identify the main volatile compounds emitted by cape gooseberry fruits at six development stages.

Cape gooseberry fruits from "Colombia" ecotype were harvested from a commercial orchard at the municipality of Ventaquemada, Boyaca. The day after being harvested the calyx of the fruits was removed and afterwards the fruits were divided into six development stages based on epidermis color and fresh weight so that these six stages would cover the different stages of fruit development. The extraction of volatile compounds was done by solid-phase microextraction with HS-SPME head space. For identifying such volatile compounds a 5975C mass spectrometer attached to a gas chromatograph was used, and the spectra obtained were compared with those from the NIST 8 data system libraries. The Kovats index was calculated for all the compounds using the n-alkanes homologous series under the same operating conditions.

1546

The results indicate that the volatile compounds of cape gooseberry fruits vary during the different fruit development stages in both composition and in concentration. During the first development stages terpenoid compounds prevail, many of which diminish during ripening, while esters increased in number and concentration as a function of fruit development.

Keywords: esters, terpenoids, fruit ripening.


La uchuva (Physalis peruviana L.) es una especie perteneciente a la familia Solanaceae. Los frutos son bayas que se forman y permanecen dentro del cáliz durante todo su desarrollo. Los frutos son redondos (1,25 a 2,50 cm, 4 a 10 g) y contienen entre 150 y 300 semillas, necesitan entre 60 y 80 días para madurar y se destacan por un contenido alto en antioxidantes (ácido ascórbico y provitamina A [β -caroteno]), fósforo, hierro, proteína y fibra (Fischer et al., 2011). Recientemente se ha incluido la uchuva en la lista de los “Superfrutos” por su alto contenido de vitaminas, minerales y fibra (Superfruit, 2011).

Duque et al. (2005) mencionan que a pesar de la importancia económica del fruto de uchuva, y de su apetecido y agradable aroma frutal, floral y delicado, son muy pocos los estudios que se han realizado sobre el aroma y en general sobre la emisión de compuestos volátiles. Las investigaciones existentes se han enfocado en la identificación de compuestos volátiles que aportan al aroma del fruto maduro (Duque et al. 2005; Gutiérrez et al. 2010), pero se desconoce el comportamiento general de los compuestos volátiles durante el desarrollo del fruto.

En otras especies tropicales se han realizado estudios relacionados con la emisión de compuestos volátiles durante la maduración. En lulo (Solanum quitoense L.), se estableció que el proceso de maduración se caracteriza por el incremento no solo de ésteres sino también de alcoholes, que son los compuestos mayoritarios del aroma, se destacan acetato de butilo, (E)-2-butanoato de metilo, acetato de 3-metilbutilo, (E)-2-metil-2-butanoato de metilo, hexanoato de metilo, acetato de (Z)-3-hexenilo, benzoato de metilo, (Z)-3-hexenol, linalol y α-terpineol. Algunos compuestos, como β-mirceno, limoneno y terpinoleno, muestran una ligera disminución de su concentración con el incremento de la maduración (Suárez y Duque, 1992).

Quijano y Pino (2006) realizaron un estudio sobre la variación de los compuestos volátiles en tres estados de madurez (verde, pintón y maduro) de la cocona (Solanum sessiliflorum Dunal). De manera similar al comportamiento del lulo mencionado anteriormente, durante la maduración se evidencia un incremento en la concentración de ésteres y alcoholes. El salicilato de metilo y el α-terpineol son los componentes mayoritarios en el estado “maduro”, mientras que los aldehídos disminuyen su contenido con la maduración. Durante la maduración del fruto de guanábana (Annona muricata) se presentaron cambios en la abundancia relativa de las sustancias volátiles detectadas, comprobando la desaparición y aparición de nuevos compuestos, siendo el éster hexanoato de metilo, el compuesto volátil mayoritario en las etapas de poscosecha, correspondientes a madurez intermedia, madurez ideal o de consumo y sobremadurez en las frutas de guanábana, mientras que en frutos inmaduros predominó mayoritariamente el aldehído 2-metil-4-pentenal y el alcohol 3-Hexenol (Márquez, 2009). Con estos resultados se confirma que la formación de compuestos volátiles durante la maduración de los frutos es un proceso dinámico (Fajardo, 2009).

De acuerdo con lo anterior, el objetivo de este estudio fue realizar una aproximación a la identificación de compuestos volátiles en seis estados de desarrollo del fruto de uchuva ecotipo Colombia. Los volátiles obtenidos fueron determinados con la técnica del espacio de cabeza y analizados mediante cromatografía de gases – masas (GC-MS).

Material y Métodos

Los frutos de uchuva ecotipo Colombia fueron cosechados en un cultivo comercial en el municipio de Ventaquemada Boyacá, ubicado a 2630 msnm con temperatura ambiental que oscila entre 8 y 14°C.

1547

Los análisis se realizaron en el laboratorio de Poscosecha de la Facultad de Agronomía de la Universidad Nacional de Colombia, sede Bogotá. Al día siguiente de haber sido cosechados los frutos, se les retiró cuidadosamente el cáliz para luego ser separados en seis estados de desarrollo que abarcaran el desarrollo del fruto (Figura 1). Los estados de desarrollo se establecieron con base en el color de la epidermis, determinado mediante colorímetro digital marca Minolta con los parámetros del sistema CIELab L*, a* y b*. Con estos datos se calculó el índice de color (IC) como IC= (1000 x a*)/(L* x b*).

fe

d

c

ba

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

E1 E2 E3 E4 E5 E6

IC (

1000

*a/L

*b)

Estados de desarrollo Figura 1. Índice de color (IC) de frutos de uchuva en 6 estados de desarrollo. Promedios seguidos de letras distintas presentan diferencias significativas según la prueba de Tukey (P≤0,05).

Para la extracción e identificación de los compuestos volátiles, se procedió de la siguiente manera: la extracción se realizó mediante microextracción en fase sólida en espacio de cabeza (HS-SPME), se tomaron 80g de frutos los cuales se colocaron a temperatura ambiente (20-23°C), en una cámara hermética de 0,25 L durante 1 hora como tiempo de equilibrio. La fibra de microextracción (PDS, 100um, SUPELCO) se expuso durante 30 minutos. La desorción se realizó durante 5 minutos en el puerto de inyección de un cromatógrafo de gases Agilent Technologies 7890A acoplado al detector de masas 5975C Agilent Technologies. La identificación de los compuestos se realizó mediante la comparación de los espectros de masas obtenidos con la librería NIST 8. Se utilizó una columna HP5 de 30 m x 250 μm x 0,25 μm. Las condiciones cromatográficas fueron: temperatura del inyector 220°C, temperatura inicial del horno de 35 °C durante 2 min, luego se calentó a 4 °C/min hasta 250°C, finalmente en esta temperatura se dejó 5 min. Se usó helio como gas de arrastre a 1 mL/min. El software del equipo fue MSD ChemStation. El índice de retención (índice de Kovats) se calculó para todos los compuestos usando la serie homóloga de n-alcanos bajo las mismas condiciones de operación.

Los datos se analizaron en diseño completamente al azar, las variables físicas tuvieron 10 repeticiones y para la emisión de compuestos volátiles se utilizaron cuatro repeticiones. Los datos obtenidos fueron sometidos a análisis de varianza y a la prueba de comparación múltiple de promedios de Tukey (P≤0,05).


En la tabla 1 se reportan 32 compuestos volátiles, que estuvieron presentes en uno o más de los seis estados de desarrollo evaluados para el fruto de uchuva. Hay una tendencia relativamente definida en la presencia de compuestos principalmente terpenoides en los primeros estados de desarrollo, muchos de los cuales van disminuyendo durante la maduración, por el contrario, los esteres se caracterizaron por incrementar en número y concentración en función del desarrollo del fruto.

1548

De los compuestos con mayor abundancia relativa en los primeros estados de desarrollo se destacan ylangeno, α-cubebeno, α-bourbonene, cariofileno, β-elemeno, calareno, β-cubebeno, α-cariofileno, (-)-germacreno D, entre otros. Después del estado 4, fue notoria la aparición y predominio de compuestos esteres como octanoato de etilo, butanoato de etilo, butanoato de 2-metilpropilo, butanoato de butilo, octanoato de metilo, decanoato de etilo y dodecanoato de etilo, entre otros, siendo el octanoato de etilo el de mayor abundancia relativa. Compuestos como ylangeno, α-cubebeno, cariofileno, α-bourboneno, β-elemeno, α-cariofileno, (-)-germacreno D y α-elemol se mantienen con niveles representativos también en los últimos estados de desarrollo, aunque en menor concentración relativa que en los primeros estados (Tabla 1). Muchos de los compuestos identificados ya han sido reportados para uchuva (Duque et al., 2005; Gutiérrez et al., 2010).

De los seis estados de desarrollo analizados el estado E4 es el último con presencia de color verde y es donde comienza a manifestarse la coloración amarilla (Figura 1), a su vez como se observa en la tabla 1, en el estado E4 es en el que irrumpe la presencia de los ésteres, que no estaban presentes antes y se marca el inicio en la disminución de los terpenoides, lo anterior se puede entender como una expresión del metabolismo secundario, en una ruta bioquímica común entre carotenoides y terpenoides volátiles a partir del isopreno, por lo que los terpenoides hacen parte del mismo proceso en el que se forman los carotenoides, lo cual explicaría tanto los cambios de color como de la composición en el aroma de los frutos de uchuva y también explicaría que una vez se han formado los carotenoides, no se producen o disminuye la producción de terpenoides. De la misma manera la aparición de ésteres, cuyas rutas principales se derivan del metabolismo de ácidos grasos en algunos frutos y en otros casos de aminoácidos, pero siempre a través de procesos dependientes del etileno y en las que juega un papel importante la alcohol acil transferasa (AAT), enzima que sólo manifiesta su actividad en frutos maduros (Balbontin C, 2007 ), explicaría el incremento sustancial de los esteres a partir del estado 4, cuando se hace más intenso el aroma de los frutos de uchuva, como se observó en este estudio. Cambios en la composición química de compuestos volátiles durante el desarrollo se ha observado en varios frutos, al igual que el predominio de los esteres. Por ejemplo, en manzanas inmaduras predominan los aldehídos, mientras que en manzanas maduras prevalecen los ésteres, estos últimos, son los compuestos de mayor impacto en el sabor del fruto (Salas-Salazar y Olivas, 2011). Fuggate et al. (2010) encontraron que en frutos de papaya en estados tempranos de desarrollo no hubo producción representativa de esteres, mientras que en los últimos estados de maduración la producción de estos compuestos incrementó drásticamente, lo cual coincidió con la producción climatérica de etileno. En frutos variedad Cortibel provenientes de Brasil (Soares et al., 2007), Lucknow-49 de la India (Toth-Markus, 2005) y guayabas blancas de Taiwán (Chyau et al., 1992) se evaluó el comportamiento de los componentes volátiles en diferentes estados de maduración. En general, encontraron que en los frutos inmaduros y en el estado intermedio de maduración predominan los aldehídos como (E)-2-hexenal y (Z)-3-hexenal, mientras que en los frutos maduros los ésteres acetato de (Z)-3-hexenilo y acetato de (E)-3-hexenilo y sesquiterpenos como cariofileno, α-humuleno y β-bisaboleno son los compuestos predominantes.

Similar a lo encontrado en uchuva, en gulupa (Passiflora edulis Sims) se encontró que los compuestos tipo éster representaron más del 80% de los volátiles totales para los estados II y III de desarrollo, presentando mayor concentración relativa el butanoato de hexilo y el octanoato de etilo (Jiménez et al., 2011). En concordancia, en frutos de arazá, los esteres octanoato de etilo, dodecanoato de etilo y decanoato de etilo fueron los componentes mayoritarios (Pino y Quijano, 2007).

Los compuestos volátiles emitidos por los frutos de uchuva pueden tener un sinnúmero de funciones biológicas que deben ser motivo de estudio, muchos de los compuestos identificados pueden ser parte constituyente del aroma característico tanto en estados inmaduros como en estados más avanzados de maduración, este aspecto es un indicador muy importante de la calidad de los frutos y vegetales porque junto con el sabor determinan el flavor, el cual a su vez tiene gran influencia en la aceptación por parte de los consumidores (Song y Forney, 2008). Otros compuestos pueden tener diferentes funciones, que incluyen defensa contra insectos, atracción de polinizadores, comunicación planta-planta, interacciones planta patógeno, remoción de especies reactivas de oxígeno, termotolerancia,

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adaptación a condiciones de estrés (Spinelli et al., 2011) entre otros, que en frutos de uchuva y en muchas otras especies son aspectos que aún se desconocen.

Tabla 1. Concentración relativa (%) de compuestos volátiles emitidos por frutos de uchuva en seis estados de desarrollo. nd: no se detectó.

Conclusiones

Durante el desarrollo del fruto de uchuva los compuestos volátiles varían en composición y en concentración relativa, es así, que en los primeros estados de desarrollo predominan compuestos principalmente terpenoides, muchos de los cuales van disminuyendo durante la maduración, por el contrario, los esteres se caracterizaron por incrementar en número y concentración en función del desarrollo del fruto.

No. TR Índice Kovats Compuesto Estados de desarrollo

E1 E2 E3 E4 E5 E6 1 6,015 801 Butanoato de etilo nd nd nd 1,83 5,18 5,45 2 11,371 940 Butanoato de 2-metilpropilo nd nd nd 0,82 1,93 2,16 3 12,889 981 Butanoato de butilo nd nd nd 1,31 10,74 10,15 4 15,283 1023 Butanoato de 2-metilbutilo nd nd nd nd nd 1,68 5 16,343 1038 Terpinoleno nd nd nd nd nd 1,43 6 17,748 1058 Octanoato de metilo nd nd nd 0,98 2,12 2,46 7 20,237 1092 Butanoato de hexilo nd nd nd nd nd 1,09 8 20,423 1097 Octanoato de etilo nd nd nd 17,56 37,77 38,66 9 23,728 1243 Octanoato de propilo nd nd nd nd 1,24 1,51 10 24,807 1259 Decanoato de metilo nd nd nd 2,97 1,76 1,5 11 25,623 1271 Octanoato de isobutilo nd nd nd nd nd 3,04 12 26,369 1282 Ylangeno 4,29 4,73 2,27 1,08 0,52 0,29 13 26,514 1284 α-Cubebeno 2,52 2,13 0,34 0,52 0,22 0,12 14 26,812 1289 α-Bourboneno 1,66 1,6 0,67 0,59 0,23 0,08 15 26,916 1291 Caprilato de butilo nd nd nd nd 1,27 3,24 16 27,057 1292 β-Elemeno 5,38 5,26 8,10 4,62 1,06 0,35 17 27,191 1296 Decanoato de etilo nd nd nd 9,29 13,23 14,71 18 27,948 1406 Cariofileno 18,88 16,25 12,13 6,7 2,09 0,96 19 28,339 1413 Calareno 1,94 1,36 0,49 0,87 0,24 0,11 20 28,467 1415 β-Cubebeno 4,53 5,29 5,05 2,97 0,87 0,35 21 28,712 1418 β-Panasinseno 1,1 1,06 nd nd nd nd 22 29,021 1423 α-Cariofileno 2,49 2,29 2,4 1,36 0,33 0,15 23 29,324 1428 (+)-Epi-biciclosesquifelandreno 1,04 0,8 nd 0,82 0,11 0,10 24 29,924 1438 (-)-Germacreno D 34,48 38,02 42,77 26,07 6,75 2,41 25 30,426 1446 Biciclogermacreno 1,97 2,66 nd nd 0,25 nd 26 30,478 1447 Pentadecano nd nd nd 2,31 0,34 0,13 27 30,746 1451 α-Farneseno 0,73 0,56 nd 0,79 0,16 0,02 28 30,921 1454 β-Cadineno 1,37 1,42 2,06 1,31 0,28 0,14 29 31,212 1459 £-Cadineno 2,14 2,02 2,58 2,48 nd nd 30 32,069 1473 α-elemol 3,54 3,24 3,77 1,91 0,47 0,19 31 33,480 1476 Dodecanoato de etilo nd nd nd 2,6 1,9 2,35 32 35,870 1642 8-Heptadeceno nd nd 2,96 1,69 0,24 0,04

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1556

Avaliação microestrutural de um Argissolo Vermelho-Amarelo e sua relação com o histórico de tensão e manejo do solo

R. B. Da Silva1, R. Nakamura 2, J. G. Santos 3, C.C. De Lima4, P. Iori1, J. R. Bicudo4

1 Professor, Engenheiro Agrônomo, Doutor, Departamento de Ciência do Solo, Universidade Estadual Paulista,

Campus de Registro, CEP: 11900-000, Registro – SP. E-mail: [email protected] 2 Engenheiro Agrônomo, Mestre, Departamento de Engenharia Rural, Universidade Estadual Paulista, Fazenda

Lageado, CEP: 18.610-307 Botucatu – SP. Professor, Engenheiro Agrícola, Doutor, Engenharia Rural, Universidade Estadual Paulista, Fazenda Lageado,

CEP: 18.610-307 Botucatu – SP. 4 Estudante de Agronomia, Universidade Estadual Paulista, Campus de Registro, CEP: 11900-000 Registro –

SP. Resumo

A falta de informação da microestrutura do solo e a sua associação com atributos físicos e mecânicos, nem sempre permitem avaliar os reais efeitos da história de tensão e uso do solo. Entretanto, o uso de técnicas de micromorfologia aliado ao processamento de imagens pode facultar às áreas de física e conservação do solo na caracterização e resoluções de problemas, possibilitando melhor interpretação de atributos que interferem na compacidade do solo, assim como, as suas relações com os fatores externos, como por exemplo, a distribuição de tensão e uso do solo. Objetivou-se com esta pesquisa avaliar o comportamento microestrutural de um Argissolo Vermelho-Amarelo submetido a diferentes carregamentos (pressões de contato), conteúdos de água e uso, por meio de técnicas de micromorfologia. Os ensaios micromorfológicos, físicos e mecânicos foram realizados em amostras indeformadas, coletadas na camada de 0-0,10m, sob os uso de Mata Nativa (MT) e Cultivo de Banana (CB) em áreas de preservação permanente (APP), ao longo do Rio Ribeira de Iguape (São Paulo, Brasil). As amostras não deformadas foram submetidas a dois estados de consistência: a) plástico e b) tenaz. Em seguida foram submetidos a ensaios de compressão uniaxial, sendo os seguintes carregamentos aplicados na amostra: pressão de préconsolidação, σp; 25 KPa e 1600 KPa. Verificaram-se maiores quantidade de poros arredondados em relação aos poros alongados, em todas as condições analisadas. A carga de 1600 kPa apresentou maiores quantidades de poros arredondados em comparação com as outras cargas (25 kPa e (p), já para os poros alongados, as cargas mais leves propiciaram maiores quantidades dos mesmos devido à maior compressão das amostras. O processamento digital de imagem permitiu avaliar os efeitos dos fatores estudados em, mostrando-se uma ferramenta sensível na avaliação da porosidade do solo. A intensidade de carga aplicada, a umidade e o uso do solo causaram alterações na distribuição do formato e da quantidade de poros do solo.

Palavra-chave: Micromorfologia, pressão de contato, área de preservação permanente.

Microstructural Evaluation of an Ultisol and its relation to the history of tension and soil management)

Abstract

The lack of information of the microstructure of the soil and its association with physical and mechanical, not always possible to assess the actual effect of stress history, land use. However, the use of micromorphology techniques combined with image processing can provide areas of physics and soil conservation in the characterization and troubleshooting, enabling better interpretation of attributes that affect the compactness of the soil, as well as its relations with the external factors such as stress distribution in the ground and use. The objective of this research was to evaluate the microstructural behavior of an Ultisol under different loads (contact pressures), water contents and usage through techniques micromorphology. Assays micromorphological, physical and mechanical properties were performed on soil samples collected in the 0-0.10 m layer, under the use of Native Forest (MT) and Cultivation of Banana (CB) in permanent preservation areas (Law No. 4771/1965), along the Ribeira river (São Paulo, Brazil). Undisturbed samples were subjected to two states of

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consistency: a) Plastic b) tenacious. Then were subjected to uniaxial compression tests, and the following loads applied to the sample: preconsolidation pressure σp; 25 kPa and 1600 kPa. There have higher porosity compared to rounded pores elongated in all conditions analyzed. The load of 1600 kPa showed higher amounts of pores rounded compared to the other loads (25 kPa and (p) has the pores to elongate lighter loads showed greater amounts of the same due to the greater compression of the samples. Tenacious consistency, the effects of the factors studied varied in the observed results. The digital image processing allowed us to assess the effects of the factors studied in an Ultisol, being a sensitive tool in the evaluation of soil porosity. The intensity of the applied load, moisture and land use. The factors applied load intensity, humidity and land use, causing changes in the shape and distribution of the porosity of the soil.

Keyword: Micromorphology, contact pressure, permanent preservation area.

Introdução

O solo é um dos principais suportes de produção agrícola, constituído de fatores químicos, físicos e biológicos submetidos à ação do clima, que interagem e tendem ao equilíbrio dinâmico. Todavia, a negligência com a utilização deste recurso tem provocado a sua degradação estrutural (Iori et al., 2012a). Em virtude da utilização dos solos, têm-se alterado os seus atributos físicos, hídricos, biológicos e mecânicos (Araujo-Junior et al., 2011). O seu uso indevido, aliado a falta de tecnologias e manejo adequado, têm induzido à compactação e depauperação do pedoambiente agrícola (Silva et al., 2003).

Contudo, apesar de alguns avanços tecnológicos que têm permitido qualificar e quantificar as alterações dos atributos do solo, ainda é rotineira a falta de informações (qualitativa e quantitativa) detalhadas da microestrutura do solo, especificamente dos seus constituintes (massa e volume) e a sua associação com índices físicos e mecânicos relacionados. Estas informações, quando existentes, especialmente em função do uso ou manejo têm levado a inferências e conclusões que nem sempre podem representar a verdadeira história de tensão, uso e manejo do solo.

Uma alternativa que tem sido apresentada à ciência do solo e com resultados significativos, especialmente para as áreas de física e conservação do solo é o uso de técnicas de processamento de imagens. Estes estudos tem melhorado a caracterização desse problema, podendo facultar desta maneira, uma melhor interpretação e compreensão humana, não apenas dos fatores internos (características e propriedades) responsáveis pela compacidade do solo, mas também a relação com os fatores externos (manejo, tráfego agrícola, pressão de contato e distribuição de tensão no solo, uso). Estes, muitas vezes por limitação técnica e/ou metodológica em suas determinações, têm dificultado a compreensão e o estabelecimento de relações/interrelações com o comportamento da microestrutura do solo. Portanto, qualquer intervenção neste sentido é estreitar os benefícios de duas importantes áreas (micromorfologia e a mecânica solo) que cada vez mais, provem resultados importantes para ciências do solo.

A micromorfologia de solos, técnica bastante difundida (SOUZA et al., 2006) tem permitido estudar quantitativamente as modificações em amostras indeformadas de solo (SILOS et al., 2011), visando ser uma ferramenta complementar às outras técnicas utilizadas em laboratório, melhorando a observação de características intrínsecas dos solos. Aliada ao processamento de imagens digitais há uma melhora dos estudos de componentes e estrutura do solo.

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Considerando-se que as mudanças dos atributos físicos são, em grande parte, consequência de alterações na estrutura do solo, o presente trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento físico e mecânico de amostras não dedormadas de um Argissolo Vermelho-Amarelo, submetidas a diferentes carregamentos (pressões de contato), conteúdos de água e uso por meio de técnicas de micromorfologia aliadas ao processamento de imagens.

Material e Métodos

O trabalho foi desenvolvido na região do Vale do Ribeira, município de Registro, que tem a latitude 24º26’ Sul e longitude 47º49’ Oeste e altitude em torno de 25 m. O clima da região, de acordo com Köppen, é o Af, tropical úmido, com transição para o Cfa, sem estação seca definida, com temperatura média anual de 21ºC e precipitação pluvial média de 1700 mm.

Definiram-se duas áreas experimentais, objetivando obter uma classe de solo, com dois tipos de uso, utilizando-se de imagens fotográficas aéreas e de satélite, mapas de solos e o índice de vegetação de diferença normalizada - NDVI.

As áreas experimentais foram:

a) área sob cultivo de banana (BN) – Latitude 24º26’03.39” Sul e Longitude 47º43’56.18” Oeste;

b) área de Mata Nativa (MT) – Latitude 24º26’03.39” Sul e Longitude 47º51’50.34” Oeste.

A coleta de amostras indeformadas foi feita utilizando o amostrador de Uhland com anel volumétrico de alumínio de dimensões de 69,5 mm de diâmetro e 25 mm de altura, em uma profundidade de 0 - 0,10 m, para a realização dos ensaios de consolidação, determinação da relação de massa e volume dos constituintes do solo e micormorfologia. As amostras não deformadas foram devidamente embalados com plástico filme, parafinados e encaminhados ao laboratório. As amostras deformadas foram coletadas com auxílio de um enxadão e acondicionadas em saco plástico e encaminhadas juntamente com as amostras indeformadas ao laboratório de Solos da Universidade Estadual Paulista (UNESP), Campus Experimental de Registro. Em laboratório as amostras indeformadas foram saturadas com água com o intuito de chegar aos teores de água desejados para a realização do experimento, sendo às umidades de 5% (Consistência tenaz) e saturado (Consistência Plástica).

Com os teores de água adequados, três níveis de carregamentos foram aplicados às amostras não deformadas (25 e 1600 kPa e o terceiro correspondia o valor da pressão de preconsolidação (σp)). Estas cargas foram aplicados por um consolidômetro automático com interação homem-máquina, modelo CNTA-IHM/BR-001/07, desenvolvido por Silva et al. (2007). Os valores de σp das amostras não deformadas de cada tratamento foram conhecidos previamente por meio de ensaios de compressibilidade, os quais foram realizados de acordo com metodologia de Dias Júnior (1994) a qual sugere a aplicação sucessiva de sete níveis de pressões (25, 50, 100, 200, 400, 800 e 1600 kPa) até que 90% da deformação máxima na amostra seja obtida (Taylor, 1966).

Por meio do software CA LINKER, desenvolvido por Silva e Masquetto (2009), foram obtidas curvas de compressão do solo, das quais foram estimadas a pressão de preconsolidação (σp) e os índices de compressão (m), observando sugestões dos métodos M1 e M3 (Dias Junior e Pierce, 1995).

Depois de aplicados os carregamentos e realizadas as avaliações físicas e mecânicas, 12 amostras não deformadas foram devidamente embalados e encaminhados ao laboratório de micromorfologia da Universidade de São Paulo – ESALQ – USP.

As análises micromorfológicas, foram feitas a partir de blocos impregnados com resina poliéster não saturados, diluídos com monômero de estireno e misturados com pigmento fluorescente (Uvitex OB), que permite a distinção dos poros, quando iluminados com luz ultravioleta (Murphy, 1986) (Figura 1 e 2). Imagens digitalizadas foram adquiridas de blocos polidos utilizando uma câmera CCD com resolução de 1.024x768 pixels e área por pixel de 156,25 μm . As imagens foram processadas utilizando o programa Visilog 5.4 (Noesis).

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Figura 1. Detalhe do computador e da lupa utilizada para a realização das imagens.

Figura 2. Detalhe da imagem em luz negra, evidenciando o pigmento nas áreas mais claras (A); imagem binarizada (B).

A porosidade total (PT) foi calculada como a soma das áreas de todos os poros dividida pela área total da imagem, em porcentagem. Os poros foram divididos em três grupos de acordo com sua forma: arredondados, alongados e complexos. Dois índices foram utilizados (Equação 1 e 2) para determinar a forma dos poros:

1I =)4(

2

A

P

), (1)

onde P é o perímetro do poro e A sua área, e

2I =

�

�

j

jF

i

iI

Dn

Nm

)(1

)(1

(2)

em que NI é o número de interceptos de um objeto na direção i (i= 0, 45, 90 e 135º), DF é o diâmetro de Feret de um objeto na direção j (j= 0 e 90º), m é o número de i direções e n é o número de j direções. O índice I2 é utilizado como complemento do índice I1para obter maior precisão na separação entre grupos (Souza et al., 2006).

O I1 é igual a 1 para uma forma perfeitamente circular e é maior a medida que a forma desvia-se do círculo (Souza et al., 2006). I2 complementa o índice I1 para ter uma alta precisão na separação entre os grupos de formas.


A Tabela 1 apresenta os valores totais para poros arredondados e alongados, analisados através das amostras não deformadas submetidas a diferentes carregamentos com duas umidades. De forma geral, verificaram-se maiores quantidade de poros arredondados em relação aos poros alongados. Isto porque, os poros alongados quando comprimidos podem se alterar e se transformar em poros arredondados (SOUZA, 2006). Sendo assim, a carga aplicada de 1600 kPa apresentou maiores quantidades de poros arredondados em comparação com as outras cargas (25 kPa e (p) devido à maior compressão das amostras. Ou seja, quando se analisou os poros alongados, em nenhuma condição a carga de 1600 kPa apresentou valores de poros mais elevado do que as outras cargas. Já para os poros alongados, as cargas mais leves apresentaram maiores quantidades do mesmo. A presença de poros

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alongados é um importante fator, pois, este tipo de poro tem grande importância agronômica, pois são tipicamente poros de transmissão (Pagliai et al., 1983).

Numa condição mais seca (tenaz) tanto a intensidade do tráfego quanto o tipo de uso alteraram a distribuição e o formato do poro . Para esta condição de umidade o uso do solo com banana apresentou maiores quantidades de poros alongados quando se aplicou 25 kPa. Por outro lado, quando se aplicou a carga exatamente igual a (p, as maiores quantidades de poros alongados foram observadas no uso do solo com mata, tanto na condição plástica de umidade como na condição tenaz (Tabela1). Resultados de porosidade em diferentes usos comparando com uma mata preservada são importante devido principalmente à fauna e flora do solo. Por exemplo, estudando o efeito do uso agrícola na modificação da estrutura e da porosidade do solo, Curmi et al. (1994) verificaram que a compactação induzida pelo cultivo afetou, de forma diferencial, cada classe de poro, sendo que os poros oriundos da fauna e flora foram os mais afetados.

Tabela 1. Valores médios para poros arredondados e alongados para as cargas de 25 kPa, σp e 1600

kPa, nas condições tenaz e plástica para dois usos do solo.

Carga MT BN Tenaz Plástico Tenaz Plástica

Arredondados 25 kPa 5,05 B * a 5,10 A + a 6,16 A + a 4,23 B * b (p 5,25 B + a 4,86 A + a 5,11 B + a 4,68 B + a

1600 kPa 6,82 A + a 4,91 A + b 5,09 B * a 5,37 A + a Alongados

25 kPa 2,83 A + a 2,00 A + b 2,33 B * a 2,22 A + a (p 1,98 B * a 2,02 A * a 3,30 A + a 2,57 A + b

do 1600 kPa 2,30 B + a 2,15 A + a 2,69 B + a 2,33 A + a Letras maiúsculas comparam cargas aplicadas para uma mesma umidade e uso do solo, letras gregas comparam uso do solo para uma mesma carga aplicada e umidade do solo e letras minúsculas comparam a umidade do solo para uma mesma carga aplicada e uso do solo, pelo teste de Scott Knott (5%). Para os poros arredondados o comportamento foi bem variável, ou seja, quando se aplicou uma carga de 25 kPa, os usos do solo foram diferentes entre si, para as duas umidades estudadas. Para a condição tenaz, com esta última carga, as áreas ocupadas com banana apresentaram maiores quantidades de poros arredondados, enquanto que para uma condição plástica da umidade do solo este uso (banana) apresentou menores quantidades de poros arredondados (Tabela 1). De forma geral, as áreas de banana apresentaram maiores valores de poros alongados do que as áreas sob mata (Tabela1). Por outro lado, as áreas de banana apresentaram menores valores de poros arredondados do que as áreas sob mata. Isto porque os solos cultivados com banana apresentaram uma condição estrutural de maior resistência à deformação. Sendo assim, a conversão de poros alongados em poros arredondados foi menor no uso de banana, enquanto esta conversão de poros alongados em poros arredondados no uso de mata foi maior.

Comparando as umidades estudadas, a condição tenaz (mais seca) apresentaram valores de poros arredondados e alongados maiores em relação à umidade plástica. Quando o solo está mais seco sua resistência à deformação é maior do que um solo mais úmido. Iori et al. (2012a) verificaram a relação entre a umidade do solo e seus efeitos na deformação (por meio da pressão de pré-consolidação), sendo que amostras mais úmidas são mais suscptiveis à deformação, isto porque a umidade altera a coesão entre as partículas do solo (Beltrame et al., 1981) e, quando o solo está seco ou apresenta baixo conteúdo de água, suas partículas apresentam-se mais próximas e difíceis de serem separadas por qualquer força externa (Silveira et al., 2010), podendo promover elevados valores de resistência do solo.

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Conclusão

Os fatores, intensidade de carga aplicada, umidade e uso do solo causaram alterações tanto na distribuição do formato quanto na quantidade de poros do solo.O processamento digital de imagem permitiu avaliar e quantificar os efeitos dos fatores estudados em amostras de Argissolo Vermelho-Amarelo, mostrando-se uma ferramenta viável na avaliação da porosidade do solo e a sua associação com o comportamento mecânico e manejo do solo.

Agradecimientos

O segundo autor agradece à CAPES pela bolsa de estudo concedida.

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Efecto de diferentes cubiertas plásticas fotoselectivas sobre la cosecha y

calidad de un cultivo de tomate

J. López-Marín1, A. González1, C. Egea-Gilabert2, J.A. Fernández3*

1Dep. Hortofruticultura. IMIDA. 30150. La Alberca. Murcia. Spain.

2Dept. de Ciencia y Tecnología Agraria, Universidad Politécnica de Cartagena, Paseo Alfonso XIII, 48, 30203 Cartagena, Spain

3Dept. de Producción Vegetal, Universidad Politécnica de Cartagena, Paseo Alfonso XIII, 48, 30203 Cartagena, Spain. *Contacto: [email protected]

Resumen Las cubiertas plásticas que absorben las radiaciones ultravioletas (UV) están siendo usadas como barreras fotoselectivas para controlar los insectos vectores y sus virus asociados en diferentes cultivos hortícolas. En este trabajo se realizó un experimento en 4 invernaderos tipo túnel con una superficie de 50 m2 y orientados N-S, para evaluar el efecto de distintos tipos de plásticos, con diferentes propiedades de absorción de las radiaciones UV, sobre la calidad y producción de un cultivo de tomate. Los materiales plásticos evaluados fueron los siguientes: T1 tricapa de 200 μ, T2 PE térmico de 200 μ, T3 PE larga vida de180 μ y T4 PE absorbente de UV de 200 μ. La radiación dentro y fuera del invernadero fue medida con un foto-radiómetro. Se determinaron los siguientes parámetros: número de frutos por planta, peso, diámetro y longitud de los frutos, cosecha comercial y total, color del fruto, firmeza, pH, CE, acidez tritable y sólidos solubles. Al inicio del experimento los plásticos tenían una reducción de la radiación UV-A de 30 (T1), 55 (T2), 95 (T3) y 99 (T4) %, respectivamente. Tras 158 días del inicio del cultivo, las propiedades ópticas de los plásticos no se mantuvieron, especialmente en los plásticos más absorbentes de la radiación UV. Los resultados mostraron que hubo diferencias en cuanto producción precoz y total, siendo el tratamiento T4 el más precoz y el de menor producción final. Los materiales plásticos apenas afectaron a la calidad de los frutos, siendo aquellos que se produjeron bajo los plásticos T3 y T4 los que obtuvieron los valores más altos de CE y sólidos solubles, respectivamente.

Palabras claves: radiación, ultravioleta, precocidad, frutos

Effect of different greenhouse covering photoselective films on yield and

quality of tomato

Abstract Ultraviolet (UV)-absorbing plastic films are being used as a photoselective barrier to control insect vectors and associated virus diseases in different horticultural crops. An experiment was carried out in Murcia (south-eastern Spain) in 4 tunnel greenhouses to evaluate the effects of ultraviolet (UV)-blocking films on tomato yield and quality. Each greenhouse had a floor area of 50 m2. The orientation was N-S. Four covering films were tested: T1 co-extruded three layer 200 μ, T2 thermal PE 200 μ, T3 long life PE 180 μ and T4 UV-absorbing PE 200 μ. Fruits were harvested twice a week at turning ripening stage. Radiation outside and inside of each greenhouse were measured with a photo-radiometer. The following parameters were determined: number of fruits per plant, fruit weight, early and total yield, colour, fruit firmness, juiciness, dry matter, pH, electrical conductivity (EC), titratable acidity (TA) and soluble solids (TSS). At the beginning of the experiment plastic films had a 30 (T1), 55 (T2), 95 (T3) and 99 (T4) % of reduction in incoming UV-A, respectively. Covering films had worse radiation properties after 158 days, especially those with UV-blocking characteristics. The agronomical results showed T4 had the highest early production and the lowest final production. Covering materials hardly affected tomato quality, only T3 and T4 types influenced fruit quality, promoting EC and TSS values, respectively.

Keywords: radiation, ultraviolet, earliness, fruit

1563

Introduction

The photoselective plastic films modify the greenhouse income spectrum, promoting, absorbing or reflecting some wavelengths. Particularly, the use of ultraviolet (UV)-absorbing plastic is spreading out in protected cultivation by their effects on pest and disease management. They are being used as a photoselective barrier to control insect vectors and associated virus diseases in different horticultural crops. However, there are only a few studies about how these films affect the crop behaviour, the majority related to their effects on growth and yield of vegetables crops. Among these, we would like to highlight the studies of González et al. (2001; 2004) on sweet pepper and tomato and of Kittas et al. 2006) on eggplant in which UV-absorbing films affected plant growth, obtaining taller plants and more biomass, and yield, obtaining higher yield and bigger fruits. It is well known that the nutrient composition of tomato fruits obtained from plants grown under greenhouses is determined by both genetic and environmental factors. In this regards, too little attention has been paid to the effects of UV-absorbing films on tomato fruit quality. Recently, Papaioannou et al. (2012) demonstrated under UV-absorbing film fruit quality characteristics, nutritional value and organoleptic quality were similar to those produced under a traditional PE film. The objective of this research was to evaluate the effects of several ultraviolet (UV)-blocking films on tomato yield and quality.

Material and Methods The experiment was carried out in four tunnels greenhouses located in the experimental farm of IMIDA (Murcia, Southern Spain). Each greenhouse had a floor area of 500 m2 and was orientated N-S. Four covering films were tested: T1, co-extruded three layer 200 μ of thickness; T2, thermal PE 200 μ; T3, ‘long life’ PE 180 μ and T4, UV-absorbing PE 200 μ. The tomato crop (cv. Corvey) was transplanted on 25 January. The plant density was 3 plants/m2 and the growing techniques were the usual for greenhouse tomato in Spain. Fruits were harvested twice a week at turning ripening stage.

Radiation outside and inside of each greenhouse were measured�at 0 and 158 days after transplanting (DAT) with a photo-radiometer using the following probes: LP 471 for PAR (400-700 nm), LP 471 for UV-A (315-400 nm) and LP 471 for UV-B (280-315 nm), to calculate the transmission coefficients for PAR, UV-A and UV-B, respectively.

Harvested fruit from twenty interior plants in each greenhouse were weighed and early and total productions were calculated. Yield was determinate as early (until 117 DAT)) and final yield (until 158 DAT). A sample of ten fruits per plant was harvested for quality determination. Firmness was measured in each fruit (three measurements per fruit) by the puncture test using a Penefel Fruit pressure tester. In addition, fruit pieces were homogenised in a Thermomix conventional blender for 1 min. Then 45 g of homogenate was centrifuged with an eppendorf centrifuge 5810 R at 9000 x g for 10 min at 4 ºC. Juiciness was determined according to Von Mollendorff et al (1992). The clear decanted liquid (juice) was weighed and expressed as a percentage of total FW. The pellet was dried at 65 ºC for 72 h to determine dry weight (DW). Electrical conductivity (EC) and soluble solids content (SSC) were determined directly in the juice using a GLP-21 conductivity meter (Crimson) and a digital refractometer Atago Pocket PAL-1. Titratable acidity (TA) was determined according to AOAC (1999).

In order to assess the effect of UV-absorbing greenhouse cover materials on tomato fruit colour, a CR 400 (Minolta) tristimulus colour analyzer was used. The chromatometer was first calibrated with a white tile and recalibrated between measurements. Colour measurements were performed on two opposite sides of tomato fruit skin at the equatorial region and readings were recorded concerning L*, a*, and b* parameters (CIELAB). The chroma (C*ab) and hue (hab) that indicates colour saturation and intensity were also calculated on the basis of the following equations (1) and (2):

C*ab = 22 ba + (1)

hab = arc·tg (b*/a*) (2)

1564

011?@AýA?þD2D?A3A1ÿ�D@?ý425ÔB4?0��Õ��ÔÕ�þ �Õ� ý��ÿ��Ô�ÿ�ý��

Results and Discussion

Table1 shows the transmission coefficients for UV-B, UV-A and PAR radiation at 0 and 158 days after transplanting. At transplanting time, T3 and T4 films showed the highest reduction in incoming UV-B and UV-A, 90% and 95.3% in T3 and 96% and 99% in T4, respectively. Covering films had worse radiation properties 158 DAT, especially those with UV-blocking characteristics (T3 and T4), which increased the both incoming UV radiations considerably. In the case of PAR radiation, there was a slight reduction in the transmission coefficient of all films 158 DAT.

Table 1. Evolution of average transmission coefficients for UV-B, UV-A and PAR radiation at 0 and 158 days

after transplanting (DAT)

Covering film 0 DAT 158 DAT

UV-B UV-A PAR UV-B UV-A PAR

T1 71.0 69.8 78.0 77.0 89.0 74.0

T2 69.1 44.1 76.8 78.1 79.0 73.0

T3 10.0 4.7 79.0 66.0 62.0 76.9

T4 4.0 1.0 76.5 59.1 35.1 74.0

Harvesting started 110 days after transplanting and continued for about two months. Covering films affected significantly the early and total yield, total fruit number and fruit weight (Table 2). The highest early yield and the lowest final yield were obtained with T4 treatment. The lowest number of fruits per m2 was obtained in the treatment T4, resulting the above-mentioned fruits the heaviest among the different treatments. Among the factors that can influence on the yield and earliness in greenhouse-grown tomato are the type and thickness of covering material which were different in this experiment. Also the photoselectivity of the films could influence both to the activity of beneficial (bumble bees) and damaging insects (thrips, white fly, etc.), and consequently to affect to productivity. It has been observed that under UV-absorbing films some crops such as tomato (González et al., 2004), eggplant (Kittas et al., 2006) and lettuce (Nigel et al., 2005) show better performance and yield.

Colour fruit parameters were not affected by the different covering films used (Table 3) in agreement with the results obtained by Kittas et al. (2006) in eggplant and Papaioannou et al. (2012) in tomato, using different UV-absorbing greenhouse covering films. However, environmental factors such as temperature and light conditions can have an effect on flavonoid composition and the final fruit colour formation. Finally, most of the quality fruit characteristics were not affected by the different covering films used (Figure 1) ) in agreement with the results obtained by Papaioannou et al. (2012) in tomato. Only T3 and T4 types influenced fruit quality, promoting EC and TSS values, respectively. It is interesting to point out that high SSC and TA are highly desirable in fresh-market production due to the important contributions of sugars and acids to the overall flavour and nutritional value of tomatoes (Yousef and Juvik, 2001).

1565

Table 2. Early and total yield, total fruit number and fruit weight in the tomato crop grown under different

covered films

Parameter T1 T2 T3 T4

Early yield (kg/m2) 2.8ab 1.8a 1.9a 4.0b

Total yield (kg/m2) 9.9ab 10.3b 9.3ab 9.1a

Total fruit number

(n/m2) 64.8c 62.0c 51.9b 46.9a

Mean fruit weight (g) 153.3a 166.6b 180.9c 194.5d

�� P ��

Tabla 3. L*, a*, b*, Chroma and Hue values for tomato fruits grown under different covered films

Covering film L* a* b* Cab* Hab

T1 45.8 20.6 16.9 26.7 39.5

T2 45.0 22.4 15.2 27.1 34.1

T3 43.9 18.2 13.9 22.9 37.4

T4 44.9 19.6 15.8 25.2 38.8

�� P ��

1566

Figure 1. Juiciness (A), soluble solids (B), pH (C), titratable acidity (D), dry matter (E), electrical

conductivity (F), fruit firmness (G) and soluble solids/titratable acidity ratio (H) values in tomato fruits

grown under different covering films. Different letters indicate significant differences (p<0.05). Vertical

bars indicate s.e.m n=8

A

60

65

70

75

80

85

90

95

T1 T2 T3 T4

Juic

ines

s (%

)

B

b

ab

aa

3.5

3.9

4.3

4.7

5.1

5.5

5.9

T1 T2 T3 T4

So

lub

le s

oli

ds

(º B

rix)

C

3.5

3.7

3.9

4.1

4.3

4.5

T1 T2 T3 T4

pH

D

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

T1 T2 T3 T4

Tit

rata

ble

aci

dit

y (%

)

E

4.5

5

5.5

6

6.5

7

7.5

8

T1 T2 T3 T4

Dry

wei

gh

t (%

)

F

a

a

b

a

4

4.5

5

5.5

6

6.5

7

T1 T2 T3 T4

CE

(m

S)

G

1.0

1.4

1.8

2.2

2.6

3.0

3.4

T1 T2 T3 T4

Fru

it f

irm

nes

s (k

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m-2

)

G

0.0

0.4

0.8

1.2

1.6

2.0

2.4

1 2 3 4

Fru

it f

irm

nes

s (k

g·c

m-2

)

1567

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1568

Ensayo para calcular tensiones y deformaciones en la estructura del techo

de un silo metálico de 18,34 m de diámetro

Á. Ramírez-Gómez 1, E. Gallego1, J.M. Fuentes1, C. González-Montellano2, C.J. Porras3 y F.

Ayuga1

1 Universidad Politécnica de Madrid, Grupo de Investigación EIPIRMA, ETSI Agronomos, Ciudad Universitaria s/n, Madrid 28040, e-mail: [email protected]

2 Westeel Emea S.L., Avda. Europa 34 D, 2º A, 28023 Aravaca (Madrid), e-mail: [email protected] 3 Universidad Politécnica de Madrid, Dpto. Ingeniería Rural, ETSI Agrónomos, Ciudad Universitaria s/n, Madrid

28040 Resumen

Los silos metálicos requieren la disposición de una estructura en su parte superior para permitir la fijación de las chapas que forman la cubierta del silo y así soportar las cargas para las que ha sido diseñada. Esta estructura está formada por un sistema reticular de vigas radiales y circunferenciales que desempeñan diversas funciones. Los modelos de cálculo que se emplean asumen la existencia de ciertos supuestos de comportamiento que luego deben verificarse en la práctica. Por esta razón, se diseñó un experimento para obtener las tensiones y desplazamientos verticales producidos en distintos elementos de la estructura del techo de un silo de 18,34 m de diámetro, con objeto de validar los resultados proporcionados por modelos de cálculo numérico. La instrumentación de un silo de estas dimensiones resulta bastante compleja, y requiere tener en cuenta numerosos factores como la selección representativa de los puntos de carga aplicados sobre el techo, la comprobación de las cargas transmitidas o la instalación de los dispositivos adecuados para poder registrar las mediciones necesarias.

En los distintos ensayos realizados llegaron a aplicarse simultáneamente cargas sobre la estructura hasta en 54 puntos, mediante el uso de cintas tensoras (eslingas). La comprobación de la carga aplicada se realizó con el uso de 8 dinamómetros. Por otro lado, los desplazamientos verticales sufridos por la estructura, sometida a carga, se comprobaron en 3 puntos alineados con el uso de flexímetros ASM tipo A-WS10-100-R1K-L10, y las tensiones se infirieron a partir de las deformaciones registradas mediante el uso de 8 galgas extensométricas en 4 vigas opuestas de la estructura. Las lecturas procedentes de las galgas extensométricas y de los flexímetros fueron registrados mediante el uso de dataloggers. Los resultados obtenidos con los ensayos fueron comparados con los obtenidos con un programa de cálculo de estructuras mediante el cual se realizó un modelo tridimensional de la estructura. Se observó una buena concordancia en los resultados, siempre que se cumplieran las hipótesis de partida del modelo. El ensayo permitió detectar la presencia de ciertas anomalías en el funcionamiento de algunos elementos del silo, que fueron corroboradas con los modelos de cálculo.

Palabras clave: Ensayo, techo, silo, tensiones, deformaciones

Tests for the determination of strains and stresses in the roof structure of a silo 18.34 m

in diameter

Abstract

Steel silos need a structure to assemble the sheets that forms the silo roof. This structure is made of radial and circumferential beams that form a reticulated network and accomplish different functions. On the other hand, numerical models developed to analyse the mechanical behaviour of the elements in the roof structure assume several hypothesis that have to be experimentally checked. This is the reason why an experimental setup was designed in order to obtain the strains and stresses in different components of the roof structure of a silo 18.34 m in diameter. The experimental results were compared to those obtained by the numerical models.

The instrumentation of large silos is very complex, and it requires taking into account many factors, e.g., a selection of the places for load application, the verification of the magnitude of the loads applied or the use of adequate equipment for measuring. Different tests were carried out in the roof structure, and loads were applied

1569

by using slings at 54 different places. The magnitude of the loads was registered by using 8 dynamometers. On the other hand, the vertical displacements of the loaded structure were measured in 3 different places by using ASM cable actuated position sensors model A-WS10-100-R1K-L10, and stresses were calculated from the measurements of 8 strain gauges placed in 4 radial beams of the roof structure. The results of the experimental tests were compared to those obtained with a numerical model. It was observed a good agreement between both sets of results, if the initial hypothesis of the model were right. The experiments detected some malfunctions in elements of the roof structure, which were also verified with the numerical models.

Keywords: Tests, roof, silo, stresses, strains

1. Introducción

Los silos constituyen una tipología estructural que ha sido ampliamente empleada en las industrias y explotaciones agrarias para el almacenamiento de materias primas desde finales del siglo XIX. Desde el comienzo han sido objeto de numerosas investigaciones, especialmente por las peculiares características que se derivan del contacto entre materiales tan diversos como la pared del silo y el material almacenado. Desde finales del siglo XIX hasta mediados del siglo XX se desarrollaron numerosos trabajos experimentales con objeto de conocer las distribuciones de presiones en los silos (Ayuga et al., 2005). Por otro lado, el gran desarrollo en la capacidad de cálculo de los ordenadores que se ha producido desde finales del siglo XX hasta la actualidad ha propiciado un gran número de trabajos en los que se estudian los silos mediante el empleo de métodos numéricos (Jofriet et al., 1977; Eibl and Häussler, 1984; Ooi and Rotter, 1990; Guaita et al., 2003; Gallego et al., 2010; González-Montellano et al., 2012).

Esta profusión de estudios ha permitido incrementar significativamente el conocimiento acerca del comportamiento del silo y los distintos elementos que lo conforman. Sin embargo, esto no ha impedido la existencia de numerosos fenómenos que pueden provocar fallos de silos como “silo quaking (vibraciones en el silo)” (Wensrich 2002), “silo honking (música en el silo)” (Wilde et al., 2010), pandeo (Iwicki et al., 2011), o la aparición de explosiones de silos (Piskoty et al., 2005) o roturas producidas por fenómenos diversos como por ejemplo vaciados excéntricos o efectos térmicos (Blight, 2006). Como consecuencia, actualmente siguen realizándose ensayos experimentales en silos a escala real para conocer con mayor profundidad las causas que producen fallos estructurales (Nielsen, 1972; Brown et al., 2000; Ramirez et al., 2010; Couto et al., 2013).

Los materiales empleados en la construcción de las paredes de silos son actualmente en su mayoría el hormigón armado y el acero, siendo éste último el material más usado en Europa. En cuanto a las tipologías de silos de acero, éstos suelen poseer una pared cilíndrica con fondo plano, aunque en ocasiones también se emplea una tolva de descarga. En ambos casos, en la parte superior del cuerpo cilíndrico se dispone una estructura troncocónica como techo del silo, que a su vez sirve para soportar las pasarelas dispuestas en coronación que permiten inspeccionar el silo desde arriba y trasladarse de un silo a otro cuando se diseñan baterías de silos (Figura 1).

Figura 1. Batería de silos metálicos con techo troncocónico y pasarela para inspección

1570

El presente trabajo se centra en diseñar un procedimiento de ensayo para estudiar las tensiones y los desplazamientos verticales existentes en un techo de silo metálico de 18,33 m de diámetro, sometido a diferentes estados de carga. Con ello, se pretende la validación de los modelos tridimensionales de cálculo matricial de estructuras desarrollados por la empresa SYMAGA S.A. para el diseño de sus techos para silos. La realización de los ensayos experimentales permite además estudiar el comportamiento real del techo de silos cilíndricos frente a estados de carga gravitatoria, de manera que puedan identificarse posibles problemas o anomalías que no reflejen los modelos de cálculo.

2. Material y métodos

2.1 Instrumentación del ensayo

El ensayo consiste en la aplicación progresiva de cargas en diversos puntos del techo de un silo metálico de 18,33 m de diámetro, con 24 vigas radiales, según el diseño comercial de la empresa SYMAGA S.A., ejecutado por esa misma empresa en sus instalaciones de Villarta de San Juan (Ciudad Real). La aplicación de las cargas se ha realizado con cintas tensoras con tensión controlada (Figura 2a), de manera progresiva con incrementos aproximados de 1 kN en cada paso de carga en 54 puntos de carga (Figura 2b). Para determinar el valor de las cargas aplicadas sobre la estructura se han utilizado 8 medidores de fuerza colocados en las vigas 1,5, 9, 13, 17 y 21. Éstos se corresponden con tres tipos de equipos diferentes: un dinamómetro con célula dinamométrica externa, una precisión ± 0,05% y un límite de medición de 20kN; 5 ganchos de pesaje del modelo Gram-CSX-1T con capacidad de medición hasta 10kN y resolución de 2N; 2 ganchos de pesaje del modelo Baxtran-STC, con capacidad de medición de 10kN y resolución de 5N.

Figura 2. a) Estructura de techo de silo de acero ensayada b) Puntos de aplicación de cargas

Los desplazamientos verticales de la estructura se midieron con 3 sensores de desplazamiento por hilo del fabricante alemán ASM, con un rango de medición de 0 a 100 mm y una resolución de ± 0,025 mm, que se instalaron en la cúpula del techo y las vigas radiales 1 y 13. Este tipo de sensor transforma el movimiento lineal de un cable en un movimiento angular mediante un tambor, que es recogido y convertido en una señal eléctrica a través de un potenciómetro. Así, el valor del desplazamiento se estima a partir la señal eléctrica captada, transmitida a un datalogger y posteriormente interpretada. Para transmitir el desplazamiento vertical de las vigas al sensor se utilizaron cables especiales de acero flexible de 0,4mm de diámetro. El desplazamiento horizontal, medido según la dirección radial, de los nudos inferiores de las vigas radiales fue realizada mediante el uso de 4 comparadores de precisión en los puntos de enlace entre la pared del silo y cuatro vigas radiales uniformemente distribuidas (1, 7, 13 y 19). Todos los comparadores empleados poseían una precisión mayor a 0,01 mm.

Por último, se instalaron 8 grupos de galgas extensométricas en cuatro vigas opuestas de la estructura (4, 10, 16 y 22) para registrar las tensiones producidas en las vigas radiales de la estructura. En cada

1571

punto de medida se dispusieron longitudinalmente dos galgas extensométricas, una en el ala superior y otra en el ala inferior del perfil, para determinar las tensiones de tracción o compresión existentes en dichas secciones según la dirección longitudinal de la viga. Las galgas extensométricas utilizadas fueron del tipo lineal, con una rejilla de 350 ohmios de resistencia. Su colocación sobre el perfil de la estructura requirió una preparación previa de la superficie, que implicó el lijado de la zona y su limpieza con acetona. El pegado de las galgas extensométricas se realizó utilizando un adhesivo de tipo cianocrilato.

2.2 Modelo de cálculo

Se desarrolló un modelo tridimensional de la estructura de barras con el programa PowerFrame de la empresa BuildSoft. Los elementos principales del modelo consisten en:

� Vigas radiales, formadas por perfiles tipo Sigma de 250 mm de altura y 3 mm de espesor. Son los elementos principales de la estructura de soporte del techo del silo, y reciben directamente las cargas actuantes sobre el techo.

� Vigas circunferenciales, formadas por perfiles tipo Sigma de 250 mm de altura y 3 mm de espesor. Son elementos unidos mediante tornillos, únicamente a través del alma, a las vigas radiales, por lo que dicha unión se ha considerado articulada. Su principal función consiste en arriostrar las vigas radiales.

� Anillo de rigidización superior, constituido por un perfil UPM-300. En la cúpula del techo se ha dispuesto este elemento circunferencial para unir rígidamente entre sí todas las terminaciones de las vigas radiales, formando una zona de elevada rigidez.

� Tirante de unión de todas las vigas radiales en su zona inferior, en la unión con las virolas de la pared, constituido por un redondo de acero de sección reducida.

En lo que respecta a las coacciones del modelo, únicamente se ha impedido el desplazamiento y el giro en la dirección vertical de los nudos inferiores de apoyo de las vigas radiales. Se han considerado articuladas las uniones de las vigas radiales con las vigas circunferenciales, y con el tirante inferior. Por otro lado, la unión entre las vigas radiales y el collar superior se ha considerado rígida..

3. Resultados y discusión

La figura 3 muestra los valores de tensión obtenidos en la repetición E1 para la sección G1 de cada una de las cuatro vigas radiales (R1, R2, R3 y R4) y para las dos posiciones (T, Top; B, Bottom) posibles de la galga extensométrica. De igual forma, también se muestra la predicción realizada con el modelo de cálculo modificado en el tirante para una posición análoga a la considerada en el ensayo. Los resultados del modelo no aluden a una viga radial concreta puesto que el ensayo de carga analizado era simétrico, por lo que la respuesta de todas las vigas radiales es idéntica. Se puede observar que la curva de resultados proporcionada por el modelo de cálculo reproduce fielmente los resultados alcanzados en los ensayos experimentales, y el rango de tensiones es similar. Todas las vigas radiales presentan una tensión normal de compresión en el ala superior, y de tracción en el ala inferior. Además, la magnitud de la tensión normal de tracción en el ala inferior es siempre inferior, para un mismo tiempo t, a la correspondiente a la tensión normal de compresión presente en el ala superior de la misma sección, lo que implica la existencia de un momento flector positivo y una tensión normal de compresión.

Dada un ala del perfil (T, top; B, bottom) y un instante t, se aprecia que hay ciertas diferencias en las tensiones normales observadas en las cuatro vigas radiales. Esta discrepancia se debe a que la fuerza aplicada en cada uno de los 48 puntos de carga no es exactamente igual, algo que tiene su explicación en las características del procedimiento de aplicación de cargas seguido y en las lógicas dificultades que conlleva la realización de un ensayo real. Esta heterogeneidad de las cargas aplicadas en el techo

1572

es la responsable de las desviaciones observadas de tensión normal entre puntos análogos de vigas radiales diferentes. Aun así, las diferencias no son excesivas entre la máxima y mínima tensión, y se sitúan siempre en valores inferiores al 20%.

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Figura 3. Comparación a lo largo del tiempo del ensayo (t, en s) entre las tensiones normales medidas

experimentalmente y las obtenidas con el modelo de cálculo (PF) para todas las vigas radiales (R) en la

posición G1 de la repetición E1, tanto en la cara superior (T) como inferior (B) de la viga

Cada nuevo paso de carga se identifica fácilmente en las curvas correspondientes a las tensiones medidas a partir de los escalones o cambios instantáneos de tensión representados en dichas curvas. En cada escalón, se observa un pico inicial en la tensión registrada en el ensayo, que se debe a la mayor carga ejercida de forma transitoria por las eslingas empleadas en el ensayo durante la maniobra de tensado de las mismas. No obstante, esta tensión disminuye ligeramente al cabo de un cierto tiempo cuando se completa la maniobra de tensado, y se estabiliza en torno a un valor constante.

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Figura 4. Comparación entre los desplazamientos verticales medidos experimentalmente (FL) y los

obtenidos con el modelo de cálculo (PF) en la repetición E1, a lo largo del tiempo de ensayo (t, en s).

La figura 4 muestra los valores de desplazamiento vertical obtenidos en la repetición E1 para cada flexímetro, y los valores predichos por el modelo de cálculo para las mismas posiciones. La curva de resultados proporcionada por el modelo de cálculo reproduce los resultados alcanzados en los ensayos experimentales. Además, los valores calculados con el modelo de cálculo se sitúan en el rango de

1573

magnitud de los desplazamientos medidos. Las ligeras discrepancias obtenidas en las medidas registradas por los flexímetros se deben a las ligeras variaciones en la fuerza aplicada en cada uno de los 54 puntos de carga. Aun así, las diferencias entre los desplazamientos máximo y mínimo registrados por los tres flexímetros instalados no son excesivamente grandes.

4. Conclusiones

El ensayo de carga diseñado permite estudiar el comportamiento real de techos de silos cilíndricos de gran diámetro, de manera que se pueden detectar problemas y anomalías que no recogen los modelos de cálculo. El modelo de cálculo de la estructura, proporciona resultados que concuerdan con los obtenidos en los ensayos, en el caso de las tensiones máximas correspondientes a la viga radial, y los desplazamientos del techo.

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1574

Bimi®, un nuevo híbrido de brócoli con elevado valor nutritivo

G.B. Martínez-Hernández1,2, P.A. Gómez2, J. Navarro-Rico1,2, J. Bernabeu3, M. Otón2, F.

Artés-Hernández1,2 y F. Artés1,2

1 Postharvest and Refrigeration Group. Department of Food Engineering. Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT). Paseo Alfonso XIII, 48. 30203 Cartagena, Murcia, Spain. [email protected]

2 Institute of Plant Biotechnology. UPCT. Campus Muralla del Mar. 30202 Cartagena, Murcia, Spain.

3 Sakata Seed Ibérica SLU. Plaza Poeta Vicente Gaos, 6. 46021 Valencia.

Resumen

Una dieta equilibrada que proporcione una adecuada nutrición es un factor muy importante para el desarrollo y mantenimiento de una buena salud durante la vida humana. El brócoli es una Brassica con acreditadas y numerosas propiedades beneficiosas para la salud. Bimi® (Brassica oleracea Itálica x Alboglabra) es un nuevo híbrido natural entre el kailan (o brócoli chino) y el brócoli convencional, que tiene un sabor y aromas más agradables que éste último. En el presente trabajo se estudia el contenido en proteínas, fibra dietética y minerales del híbrido Bimi® y se compara con el del brócoli convencional cv. Parthenon. En general, los floretes mostraron mayor contenido de fibra dietética que los tallos en ambos cvs. Los floretes de Bimi® registraron 2,2 veces mayor contenido de proteínas totales que los de Parthenon, así como mayores niveles de S, Ca, Mg, Fe, Sr, Mn, Zn y Cu. Como principal conclusión, los floretes del híbrido Bimi® mostraron, en general, mejores propiedades saludables que las del brócoli convencional Parthenon.

Palabras clave: kailan, proteínas, fibra dietética, minerales.

Bimi®, a new broccoli hybrid, with high nutritional value

Abstract

Diet and nutrition are very important factors in promoting and keeping good health throughout the entire human life. Broccoli is a Brassica that has shown numerous biocompounds with well-known health-promoting properties. Bimi® (Brassica oleracea Italica x Alboglabra) is a new natural hybrid between kailan (Chinese broccoli) and conventional broccoli. This hybrid has remarkable more pleasant and mild flavour and taste than conventional broccoli cvs. The proteins, dietary fiber and minerals content of Bimi® were studied and compared to those of the conventional broccoli ‘Parthenon’. Commonly, florets showed higher dietary fiber content than stems for both cvs. Total protein content for Bimi® florets was 2.2-fold higher than for Parthenon. Bimi® florets also showed the highest amounts of S, Ca, Mg, Fe, Sr, Mn, Zn and Cu. As main conclusion, Bimi® florets generally showed healthier properties compared to those of cv. Parthenon.

Keywords: kailan proteins, dietary fiber, minerals.

Introducción

El perfil del consumidor actual se caracteriza por un elevado interés por los alimentos que supongan una gran fuente de compuestos nutricionales y de tipo bioactivo, debido al beneficio que aportan para su salud. Entre las hortalizas en particular, el brócoli ha sido muy estudiado debido a la gran cantidad de compuestos nutricionales y bioactivos que posee. Entre los primeros destaca su alto contenido en proteínas, fibra dietética, minerales y vitamina C. Entre los compuestos bioactivos se encuentran los de tipo fenólico, glucosinolatos y carotenoides (Jeffery et al., 2003). La fibra dietética (diversos

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polisacáridos no amiláceos) se ha relacionado con la reducción y prevención de algunas enfermedades como la diverticulitis y las enfermedades coronarias (Ramulu y Rao, 2003). La función básica de las proteínas, es suministrar la cantidad adecuada de aminoácidos esenciales y las de origen vegetal representan un 3,5% de las fuentes proteicas de la dieta humana. Comparado con otras hortalizas, el brócoli tiene un alto contenido proteico del 3,5% (Friedman, 1996). Por su parte, los minerales son esenciales para mantener la nutrición y el buen estado de salud del cuerpo (Lisiewska et al., 2009).

A pesar de su elevado valor nutricional, el brócoli, no termina de ser plenamente aceptado por los consumidores debido a su peculiar sabor y aroma. Por ello, las empresas obtentoras de semillas están intentando conseguir nuevas variedades de sabores más suaves. Así, la empresa japonesa Sakata Seed desarrolló mediante técnicas de hibridación natural el Bimi®, un nuevo híbrido entre el brócoli convencional (B. oleracea grupo Itálica) y el brócoli chino o kailan (Brassica oleracea grupo Alboglabra). El híbrido Bimi®, tiene un sabor más dulce y suave, con un tallo similar al de un espárrago y un florete terminal. Estas características hacen del Bimi® un excelente candidato para su consumo en crudo o procesado en la denominada Quinta Gama de la alimentación. Son los productos que han sido pasteurizados, esterilizados o precocinados para inhibir la actividad microbiana alterante y la enzimática, sin conservantes. Se envasan en polímeros plásticos, al vacío o no, en atmósfera modificada o no, y tienen un fácil uso al quedar listos para su consumo intermedio o final. Se comercializan bajo refrigeración o a temperatura ambiente (menos frecuente), estableciendo su vida útil (comúnmente 2 a 3 meses) en la etiqueta (Artés y Artés-Hernández, 2012).

El objetivo del presente trabajo fue caracterizar el valor nutricional referido al contenido en proteínas, fibra dietética y minerales del híbrido Bimi® comparado con el del brócoli convencional Parthenon.


Material vegetal

El material vegetal se cultivó al aire libre en Lorca (Murcia), siguiendo un protocolo de gestión integrada de plagas. Siguiendo criterios de maduración comercial, se cosechó a mano el híbrido Bimi®

(15-18 cm de longitud y 3-5 cm de diámetro de florete) y el brócoli Parthenon (17-20 cm de longitud y 12-15 cm de diámetro de cabeza). Inmediatamente después de la cosecha, el brócoli, dispuesto en cajas, se preenfrió mediante una capa de hielo picado en superficie y se transportó unos 50km en coche a la Planta Piloto del Grupo de Postrecolección y Refrigeración de la Universidad Politécnica de Cartagena, donde se almacenó a 1 ºC y 90-95% de HR hasta el día siguiente.

Análisis

Los análisis se realizaron sobre la planta entera (florete y tallo), así como sobre partes individuales florete, tallo y flores (se trató de flores inmaduras de color verde-azulado o blancas, debido a la ausencia de sol en estas zonas durante el crecimiento, que conforman el florete del brócoli). El contenido de fibra dietética total se evaluó mediante el método de análisis enzimático-gravimétrico (A.O.A.C., 1990). El contenido de proteína se determinó según el método de Kjeldahl (A.O.A.C., 1995) usando un destilador (Buchi KjFlex, Flawil, Suiza) unido a un titulador (702 SM Titrini Metrohm, Herisau, Suiza), empleando HCl 0,1 N para la titulación, y un bloque digestor (20 Selecta, Barcelona, España). Los resultados de fibra dietética y contenido total de proteínas se expresaron como % en peso fresco (pf) de producto. Todas las muestras se analizaron por triplicado.

El contenido en minerales se analizó mediante fluorescencia de rayos X (XRF) según Nielson et al. (1991), utilizando un espectrómetro (S4 Pioneer, Bruker Corporation, Billerica, MA, EE.UU.), equipado con tubo de rayos X anticátodo de Rh (20-60 kV, 5-150 mA y máximo 4 kW), cinco cristales analizadores (LiF200, LiF220, Ge, PET y XS-55), un contador proporcional de detección de elementos de luz y un contador de centelleo de elementos pesados. El espectro obtenido se evaluó por el método de parámetros fundamentales mediante el software de Spectraplus EVA 1.7. El contenido

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mineral se expresó como g kg-1 de peso seco (ps) y mg kg-1 ps para los macro y microminerales, respectivamente. Todas las muestras se analizaron por triplicado.

Análisis estadístico

La interacción entre los factores cv. de brócoli y parte de la planta analizada se estudió mediante un análisis bifactorial de varianza (ANOVA) empleando el software SPSS 19 (IBM, Nueva York, EE.UU.). Cuando se encontraron diferencias entre los tratamientos, las medias se compararon mediante el test de rango múltiple con la diferencia menos significativa (LSD). Los datos mostrados son valores medios (n = 3) ± desviación estándar (DE).


Generalmente, los floretes presentaron mayor contenido de fibra dietética que los tallos con valores de 5,0 y 3,6% para Bimi® y 2,2 y 2,0% para Parthenon, respectivamente (Tabla 1). Bimi® mostró mayor contenido de fibra dietética (aproximadamente el doble) que Parthenon. Sin embargo, Parthenon registró niveles de fibra dietética 1,1 veces mayores en las flores verdes que Bimi®.

El contenido total de proteínas de los floretes de Bimi® fue unas 2,2 veces mayor que el de Parthenon con un valor de 3% (Tabla 1). Sin embargo, el contenido de proteína total de los tallos de Parthenon fue superior al mostrado por Bimi® con valores de 1,6 y 1,0%, respectivamente. La fibra dietética total y la proteína fueron inferiores a los reportados por Souci, Fachmann y Kraut (2000) en brócoli convencional Plenck y por Li, Andrews y Pehrsson (2002) en un cv. no especificado. Las diferencias en fibra dietética y contenido de proteína entre los dos cvs. aquí reportados puede deberse a factores genéticos (Sosa-Coronel, Vest y Herner, 1976) y/o condiciones precosecha, tales como excesiva fertilización con N o deficiencia de B, que conducen a una reducción y un aumento, respectivamente, del contenido de fibra dietética (Petracek y Sams, 1987; Walters, Coffey y Sams, 1988). Los diferentes contenidos de fibra dietética y proteína total encontrados en las distintas partes del brócoli pueden atribuirse a las diferencias histológicas entre ambos cvs. (Pyee, Yu y Kolattukudy, 1994).

Tabla 1. Humedad, proteína total y fibra dietética de diferentes partes de brócoli Parthenon y Bimi® (n=3±DE).

Parte Variedad Humedad (% pf) Fibra dietetica total (% pf) Proteína total (N x 6.25) (% pf)

Entero B 86,3 3,8 1,8

P 81,5 3,0 2,8

Florete B 88,4 5,0 3,0 P 89,1 2,2 1,4

Tallo B 89,2 3,6 1,0 P 81,5 2,0 1,6

Flores B 81,4 4,2 3,5 P 86,3 4,8 2,9

Variedad(A) (1,5)** (0,2)*** (0,1)***

Parte(B) (3,0)*** (0,3)*** (0,2)***

A x B (4,2)*** (0,4)*** (0,3)***

Valores LSD entre paréntesis

B= Bimi®; P= Parthenon

** P < 0,01; *** P < 0,001

Los floretes de Parthenon mostraron contenidos más altos de K, P, Na, Cl, Si y Al que los de Bimi® (Tabla 2). López-Berenguer et al. (2007) reportaron en brócoli Nubia contenidos minerales similares a los hallados en este trabajo. En comparación con Parthenon, las flores de Bimi® registraron un mayor

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contenido de S, Ca, Mg, Fe, Sr, Mn, Zn y Cu. Los niveles de Ni en Bimi® fueron 5,7 veces mayores que los 1,7 mg kg-1 ps reportados por Kmiecik, Lisiewska y Korus (2007) en brócoli Cymosa Duch. Los tallos de brócoli Partenón mostraron mayor contenido de minerales que los de Bimi®, registrando aproximadamente un 84% mayores de Mn y P. Los niveles de Fe fueron similares para ambos cvs. Las diferencias aquí observadas del perfil mineral han sido estudiadas en otras especies y cultivares de brócoli. Farnham, Grusak y Wang (2000) reportaron diferencias del contenido de Ca de hasta 2 veces entre líneas comerciales híbridas F1, lo que demuestra que las diferencias genéticas entre los cvs. podría contribuir a la capacidad de la planta para adquirir minerales del suelo a través del mecanismo de transporte no específico del xilema. Los floretes de Bimi® mostraron valores de Fe, Si, Mn, Zn, Ni y Cu superiores a los tallos, reportando los floretes de Bimi® valores de Fe en torno a un 52% más elevados que los de los tallos. Sin embargo, los tallos de Bimi® mostraron contenidos de K y Na un 37 y 73% más altos, respectivamente, que los floretes. Hasta el momento, no hay trabajos publicados que hayan estudiado el contenido mineral de Bimi®.

Las flores verdes de Bimi® también mostraron mayores contenidos de S, Ca, Mg, Mn y Cu que las de Parthenon. Sin embargo, Parthenon registró valores de Si, Na, Fe y P 3,8, 2,4, 1,4 y 1,1 veces más elevados que los de Bimi®. En general, las flores blancas de Parthenon mostraron valores aproximadamente 1-1,2 veces superiores a los de las flores verdes para Na, K, Mg, P, Se, Cl, Cu y Zn. Los tejidos celulares de los floretes del brócoli tienen tasas de pérdida de agua más altas debido a su orientación al sol y la estructura de células sensibles. Este hecho puede explicar el alto contenido mineral del florete del brócoli en comparación con el tallo, debido a que los minerales de la savia del xilema son transportados de forma no selectiva, como las columnas de agua, impulsados a través de la planta y acumulados preferentemente en los tejidos con elevadas tasas de pérdida de agua (Grusak, 2002).

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Tabla 2. Contenido mineral de diferentes partes de brócoli Parthenon y Bimi®

(n=3 ± DE

Valores LSD entre paréntesis

B= Bimi®; P= Parthenon; ND= no detectados

a (g kg-1 ps); b (mg kg-1 ps)

* P < 0,05; ** P < 0,01; *** P < 0,001

Macromineral a Entero Florete Tallo Flores verdes Flores blancas Variedad (

B P B P B P B P P

P 8,0 11,1 10,0 11,1 6,4 7,6 10,1 11,5 11,9 (0,37)***

S 10,0 13,9 14,2 13,9 6,9 9,8 14,4 14,0 14,3 (0,53)***

Na 2,1 4,0 1,1 4,0 3,0 3,9 0,8 2,0 2,4 (0,09)***

K 31,2 40,9 26,6 40,9 36,6 75,4 26,5 40,0 42,3 (0,55)***

Ca 6,9 6,6 11,3 6,6 3,9 7,7 11,9 6,9 4,8 (0,28)***

Mg 2,7 3,2 3,4 3,2 1,9 2,9 3,2 3,1 3,1 (0,11)***

Cl 2,0 2,4 0,7 2,4 3,3 8,9 0,6 1,7 1,7 (0,28)***

Micromineralesb

Fe 37,2 122,0 124,5 122,0 59,6 57,0 120,0 162,0 81,0 (13,7)*

Mn 40,2 43,8 71,3 43,8 16,0 19,0 86,0 65,3 44,7 (1,3)***

Zn 42,5 64,0 70,1 64,0 24,2 32,0 86,5 89,2 88,5 (3,46)***

Al 7,0 160,0 16,5 160,0 65,0 110,0 42,5 323,0 160,0 (45,4)***

Si 53,0 199,0 85,0 199,0 51,0 140,0 120,0 460,0 171,0 (35,1)***

Cu 5,0 5,0 6,3 5,0 3,5 5,0 7,0 6,0 6,0 (0,2)*

Ni 5,7 ND 8,6 ND 4,0 ND 11,5 ND ND (1,3)***

Br 3,0 ND 2,5 ND 8,6 11,0 3,0 ND ND (1,1)***

Sr 77,5 48,8 82,9 48,8 65,9 90,4 71,5 40,0 26,7 (2,8)***

Zr 2,7 ND 2,6 ND 2,1 2,4 2,7 ND ND (0,6)***

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Conclusiones

Los floretes de Bimi® mostraron un mayor contenido de fibra dietética, proteína total y algunos minerales (Ca, Mg, Fe, Mn, Cu y Zn) de gran importancia en la dieta que el brócoli Parthenon. Sin embargo, la parte completa de Bimi® (florete más tallo) mostró niveles más bajos de estos compuestos nutricionales debido a su elevada relación tallo/florete.

Agradecimientos

Los autores agradecen a Sakata Seed Ibérica S.L.U. la financiación y a Campo de Lorca SCL el suministro del material vegetal. También se agradece a la Fundación Séneca de la Región de Murcia la concesión de una beca predoctoral a G.B. Martínez-Hernández.

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Efeito da adição de borra de café fresca e compostada na atividade antioxidante de alface

T. Delgado1,2, A. Ferreira1, T. Gomes1, J.A. Pereira1, P. Baptista1, S. Casal2 e E. Ramalhosa1

1 Mountain Research Centre (CIMO), School of Agriculture – Polytechnic Institute of Bragança, Campus Sta

Apolónia, Apartado 1172, 5301-855 Bragança, Portugal, e-mail: [email protected] 2 REQUIMTE/Laboratório de Bromatologia e Hidrologia, Departamento de Ciências Químicas, Faculdade de

Farmácia, Universidade do Porto, Rua de Jorge Viterbo Ferreira, nº228, 4050-313 Porto, Portugal

Resumo

O café é um dos produtos agrícolas de maior importância no comércio mundial, sendo maioritariamente produzido nas regiões tropicais e consumido, principalmente, na Europa e Estados Unidos da América. Ao consumo elevado de café encontra-se associado a produção de resíduos de baixo valor. A reutilização de resíduos do café tem sido uma das prioridades dos países produtores, tanto por razões ecológicas como económicas e sociais. As potencialidades do aproveitamento da borra de café têm sido pouco exploradas. Nesse sentido no presente trabalho avaliou-se os efeitos da aplicação da borra de café, compostada e não compostada, e da sua concentração nas propriedades biológicas de plantas de alface (Lactuca sativa L.).

Estudaram-se dois substratos para o cultivo das plantas: borra de café fresca e borra de café compostada, ambos misturados com terra vegetal em diversas proporções. Após obtenção de extratos das alfaces determinou-se a capacidade redutora total (CRT), o efeito bloqueador do radical livre de DPPH e o poder redutor.

Em relação à aplicação de borra de café no cultivo de alface, verificou-se que ao usar borra de café compostada, o efeito bloqueador do radical livre DPPH e o poder redutor para essas plantas, foram semelhantes aos determinados para o controlo, independentemente da concentração em borra de café utilizada. Pelo contrário, foi obtida maior atividade antioxidante em alfaces cultivadas em borra de café fresca, principalmente para as concentrações de 15 e 20% (v/v). Estes resultados indicam que o uso de elevadas concentrações de borra de café fresca pode funcionar como um indutor de stress, originando uma maior produção de compostos com atividade antioxidante.

Palavras chave: Borras de café; Alface; Atividade antioxidante; Compostagem.

Abstract

Coffee is one of the most important agricultural products produced mostly in tropical regions and consumed in Europe and USA. With the high consumption of coffee it is associated the production of low-value residues. The reuse of coffee wastes has been one of the priorities of the producing countries, both for ecological reasons, as well as economic and social issues. Few studies have been performed until now on the potential of exploitation of coffee grounds. In this way the present study evaluated the effects of applying coffee grounds, composted and non-composted, and the effect of the concentration on the biological properties of lettuce (Lactuca sativa L.).

Two substrates were used: fresh coffee grounds and composted coffee grounds, both mixed with plain topsoil in different concentrations. Total reducing capacity (TRC), blocking effect of DPPH free radical and reducing power were evaluated on lettuce extracts.

Regarding application of coffee grounds in lettuce production, it was observed that when using composted coffee grounds, the blocking effect of DPPH free radical and reducing power of those plants were similar to the ones determined for control samples, regardless of the coffee grounds concentration. On contrary, higher antioxidant activity was obtained in lettuce grown in the presence of fresh coffee grounds, especially for the 15 and 20% (v/v) concentrations. These results show that high concentrations of fresh coffee grounds may induce stress in plants, yielding a higher production of compounds with antioxidant activity.

Keywords: Coffee grounds; Lettuce; Antioxidant activity; Composting.

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Introdução e Objetivos

Estudos realizados até ao momento indicam que somente 6% da colheita de café é utilizada na preparação da bebida. Além dos resíduos decorrentes da lavagem, despolpagem e secagem do fruto do cafeeiro, no processo de obtenção da bebida de café é gerado um resíduo final, a borra de café. A reutilização de resíduos do café tem sido uma das prioridades dos países produtores, tanto por razões ecológicas como económicas e sociais. Entre outros, encontra-se já descrita a utilização na produção de cogumelos, biogás, composto/vermicomposto e de biodiesel.

A utilização de borra de café na agricultura doméstica é uma prática muito mencionada, mas existe pouca evidência científica da sua efetividade ou mesmo segurança. Atualmente, não há referência a nenhum estudo detalhado do efeito da aplicação da borra de café na agricultura (culturas, solo e ambiente), como fertilizante. Sendo a borra uma excelente fonte de nutrientes minerais e de compostos bioativos (cafeina , compostos fenólicos), é importante avaliar a efetividade da sua utilização para melhorar as características nutricionais e bioativas dos vegetais produzidos, dando assim suporte a um destino sustentável a este resíduo orgânico, reduzindo simultaneamente o seu impacto ambiental e de certa forma melhorando o ecossistema agrícola.

Nesse sentido no presente trabalho avaliou-se os efeitos da aplicação da borra de café, compostada e não compostada, e da sua concentração nas propriedades biológicas, designadamente antioxidantes, de plantas de alface (Lactuca sativa L.). Escolheu-se a alface como planta modelo para este estudo por apresentar um crescimento rápido, atingindo em poucos meses a fase adulta, e por ser uma das espécies hortícolas com maior produção a nível mundial (cerca de 23 milhões de toneladas por ano).

Material e Métodos

1. Preparação das amostras

A alface utilizada no presente estudo foi a variedade comercial Quatro Estações, cultivada no complexo de estufas da Escola Superior Agrária do Instituto Politécnico de Bragança. Sucintamente, foram usados dois substratos para o cultivo das plantas: um composto por terra vegetal e borra de café fresca e outro substrato composto por terra vegetal e borra de café compostada. Para cada um dos substratos foram estudadas diferentes concentrações em borra de café, tanto em fresco como compostada, designadamente de 0%, 2,5%, 5%, 10%, 15% e 20%.

Após 39 dias de desenvolvimento das plantas, as mesmas foram colhidas. O material fresco (parte aérea da planta) foi posto a secar em placas de Petri de vidro em estufa ventilada (Memmert) a 60 ºC, até peso constante. Após 3 dias de secagem, as plantas foram trituradas (Moulinex, Modelo Depose, Type D56), tendo sido armazenadas em Tubos Falcon de 50 mL até à análise da actividade antioxidante, devidamente identificadas e protegidas da luz.

2. Condições de Extração

Utilizou-se metanol a 30% (v/v) a 60 ºC durante 60 minutos, na proporção de 1/25 (g matéria seca/mL), na preparação dos extratos, segundo o método descrito por Gomes et al. (2013). De seguida, filtraram-se as soluções através de papel de filtro Whatman nº42. Todas as experiências efectuadas foram realizadas em triplicado.

Nos extratos obtidos determinou-se a Capacidade Redutora Total, o Efeito Bloqueador do Radical Livre de DPPH e o Poder Redutor.

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3. Avaliação da Capacidade Redutora Total e da Atividade Antioxidante

a. Capacidade Redutora Total

A Capacidade Redutora Total (CRT) dos extratos de alface foi determinada pelo método colorimétrico de Folin-Ciocalteu, descrito por Singleton and Rossi (1965). Em mais pormenor, a 1 mL de solução de extrato foi adicionado 1 mL de reagente de Folin Ciocalteu. Após três minutos, foi adicionado 1 mL de solução saturada de Na2CO3 e 7 mL de água destilada. A reação foi mantida no escuro por 90 minutos, sendo depois a absorvância lida a 725 nm (UV-Vis espectrofotómetro Thermo Electron Corporation Genesys 10). Simultaneamente, foram preparadas várias soluções padrão de ácido gálico (0.01 a 0.4 mmol/L) de forma a obter a curva de calibração. Os resultados foram expressos em mg equivalentes de ácido gálico / g alface fresca.

b. Efeito Bloqueador do Radical Livre DPPH

A capacidade sequestradora do radical livre DPPH (%DPPH) foi determinada segundo o método de Hatano et al. (1988). A 0.3 mL de extrato adicionaram-se 2.7 mL de uma solução contendo radicais DPPH (6×10-5 mol/L). Após agitação, a mistura foi colocada no escuro durante uma hora. Após esse período, determinaram-se as absorvâncias a 517nm (Espectrofotómetro UV-Vis da Thermo Electron Corporation Genesys 10).

O efeito bloqueador do radical livre DPPH foi avaliado através da seguinte expressão (Equação 1):

Efeito Bloqueador do Radical DPPH (%) = [(ADPPH - AS) / ADPPH] × 100 (Equação 1)

, onde AS é a absorvância da solução quando um volume de extrato de alface foi adicionado, e ADPPH a absorvância da solução de DPPH (controlo). Na determinação foram utilizadas diferentes concentrações de extrato de alface, o que permitiu determinar o EC50, que corresponde à concentração que origina um efeito bloqueador do radical livre DPPH igual a 50%.

c. Poder Redutor

O poder redutor foi determinado de acordo com o método de Oyaizu (1986). À solução de extrato, 1 mL, adicionou-se 2.5 mL de tampão fosfato de sódio 0.2 M (pH 6.6) e 2.5mL de ferricianeto de potássio a 1% (m/v). Após agitação, a mistura foi colocada num banho termostatizado a 50 ºC durante 20 minutos. De seguida, adicionou-se 2.5 mL de ácido tricloroacético a 10% (m/v) e agitou-se. Transferiu-se 2.5 mL da solução para um tubo de ensaio e adicionaram-se 2.5 mL de água destilada e 0.5 mL de FeCl3 a 0.1% (m/v). Leu-se a absorvância a 700 nm. Diferentes concentrações das soluções de extração foram preparadas de forma a calcular-se o EC50, o qual é igual ao valor da concentração que origina uma absorvância de 0.5.


No presente trabalho pretendeu-se avaliar o efeito da adição de borra de café fresca e compostada na capacidade redutora total e na atividade antioxidante de alfaces. A atividade antioxidante foi avaliada pelo Efeito Bloqueador do Radical Livre DPPH e Poder Redutor.

1. Capacidade Redutora Total

Os resultados obtidos para a capacidade redutora total encontram-se descritos na Figura 1. Verificou-se que ao usar borra de café compostada (Figura 1A), a capacidade redutora total dos extractos de alface foram semelhantes à do controlo, não se tendo verificado diferenças entre as concentrações de borra de café usadas, com a exceção das concentrações de 5 e 10% (v/v). Pelo contrário, no substrato constituído por borra fresca, observaram-se maiores diferenças nas alfaces produzidas com diferentes concentrações de borra de café fresca, registando-se uma superior capacidade redutora total nas concentrações de borra de café mais baixas (2.5 e 5%). O valor registado na concentração de 2.5%

1583

(v/v) foi estatisticamente diferente dos restantes. Ao comparar os resultados obtidos entre a borra compostada e a fresca, maiores valores médios de capacidade redutora total foram obtidos em plantas cultivadas em borra fresca.

a,d bc

b,d

d

b,c,d

a

b

c,d

a,d

c,dd

A B

Figura 1. Capacidade Redutora Total (mg equivalentes de ác gálico/g alface fresca), determinada em alface cultivada em terra vegetal e borra compostada (A) e substrato de terra vegetal e borra fresca (B)

com diferentes concentrações de borra de café.

2. Efeito Bloqueador do Radical Livre DPPH

Relativamente aos resultados do Efeito Bloqueador do Radical Livre DPPH, verificou-se que os valores de EC50 relativos aos extratos das plantas cultivadas na presença de borra de café compostada (Figura 2A) foram semelhantes aos do controlo, com exceção das concentrações de 20 e 30%. No que diz respeito às plantas cultivadas em substratos de borra de café fresca (Figura 2B), verificou-se uma diminuição no valor médio do valor do EC50 do Efeito Bloqueador do Radical Livre DPPH à medida que a concentração em borra de café fresca aumentou.

0.0000

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0.0025

0.0030

Controlo 5% 10% 15% 20% 30%

EC

50(m

g/m

L)

Concentração Borra de Café Compostada (%)

0.0000

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0.0025

0.0030

Controlo 2.5% 5% 10% 15% 20%

EC

50(m

g/m

L)

Concentração Borra de Café Fresca (%)

a,b

a,b,c

b,c

a cd

a

bc

b,cd

d

A B

Figura 2. Valores de EC50 do Efeito Bloqueador do Radical Livre do DPPH (mg alface fresca/mL), determinada para alface cultivada em terra vegetal e borra de café compostada (A) e substrato de terra

vegetal e borra de café fresca (B) para diferentes concentrações de borra de café.

As menores médias de EC50 foram determinadas para as concentrações de 15 e 20% (v/v) de borra de café fresca (Figura 2B).

1584

De um modo geral, os extratos obtidos a partir de alface cultivada em borra de café fresca foram os que apresentaram maior atividade antioxidante, traduzida nos menores valores de EC50. Além disso, foram as alfaces produzidas com 15 e 20% (v/v) de borra fresca, aquelas que apresentaram a maior atividade antioxidante, indicando que o uso de borra de café fresca poderá acarretar a formação de compostos bioativos. Estes resultados podem resultar do facto das plantas, em geral, produzirem compostos fenólicos como resposta a um stress (mecanismo de defesa) (Hossain et al., 2010). Desse modo, o uso de elevadas concentrações de borra de café fresca pode ter funcionado como um indutor de stress, tendo originado uma maior produção de compostos com atividade antioxidante.

3. Poder Redutor

Os resultados referentes ao Poder Redutor, evidenciaram que os EC50 determinados para as plantas cultivadas na presença de borra de café compostada foram semelhantes ao controlo (Figura 3A), com a exceção das concentrações de 10 e 30% (v/v).

0.0000

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0.0025

0.0030

0.0035

0.0040

Controlo 5% 10% 15% 20% 30%

EC

50(m

g/m

L)

Concentração Borra de Café Compostada (%)

a a ba,b

a,b

b

0.0000

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0.0025

0.0030

0.0035

0.0040

Controlo 2.5% 5% 10% 15% 20%

EC

50(m

g/m

L)

Concentração Borra de Café Fresca (%)

a

bb

cc d

A B

Figura 3. Valores de EC50 do Poder Redutor (mg alface fresca/mL), determinada para alface cultivada em terra vegetal e borra de café compostada (A) e substrato de terra vegetal e borra de café fresca (B) para

diferentes concentrações de borra de café.

Também foi nas alfaces cultivadas em borra de café compostada (Figura 3A) onde os maiores valores de EC50 foram determinados face aos obtidos com borra de café fresca (Figura 3B), indicando uma menor atividade antioxidante nas primeiras plantas. Pelo contrário, as alfaces cultivadas em borra de café fresca, e principalmente as concentrações de 15 e 20% (v/v), foram as que registaram os menores valores de EC50, indicativos de uma maior atividade antioxidante.

Conclusões

Em relação ao uso de borra de café no cultivo de alface, verificou-se que ao usar borra de café compostada, a capacidade redutora total dos extractos de alface foi semelhante à do controlo, não se tendo verificado grandes diferenças entre as várias concentrações de borra de café usadas. Pelo contrário, nas alfaces produzidas com diferentes concentrações de borra fresca, registou-se uma capacidade redutora total ligeiramente superior nas concentrações de borra de café mais baixas. Relativamente aos resultados do Efeito Bloqueador do Radical Livre DPPH e do Poder Redutor, verificou-se que os extratos das plantas cultivadas em substratos de borra de café compostada foram semelhantes. Pelo contrário, menores valores de EC50 para o Efeito Bloqueador do Radical Livre DPPH e Poder Redutor, foram obtidos em alfaces cultivadas em borra de café fresca, e principalmente

1585

para as maiores concentrações, indicando uma maior atividade antioxidante nessas alfaces. Estes resultados indicam que o uso de elevadas concentrações de borra de café fresca pode funcionar como um indutor de stress, originando uma maior produção de compostos com atividade antioxidante.

Agradecimentos

Os autores agradecem à FCT o financiamento do projeto PTDC/AGR-AAM/102447/2008.

Bibliografia

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acid reagents. American Journal of Enology and Viticulture 16, 144-158.

1586

Estudio de la variabilidad genética en una muestra de palmeras datileras

cultivadas de Elche mediante marcadores SSR

S. García-Martínez, A. Guerrero, A. Alonso, A. Grau, A. Amorós y J.J. Ruiz1

1 Dpto. de Biología Aplicada. EPSO-UMH. Ctra. Beniel km 3,2 -03312- Orihuela, e-mail: [email protected]

Resumen

En Elche, además de los ejemplares del Palmeral, existe un gran número de palmeras, aisladas o en pequeños grupos, en los bordes de las parcelas o caminos, que son cultivadas para distintos aprovechamientos, como el consumo de los dátiles o la palma blanca. Se han estudiado 20 palmeras, localizadas en 3 huertos, alejados del Palmeral, junto con 5 variedades cultivadas (Medjour, Boufagous, Boustamí, Zahidi y Tori), utilizando 10 marcadores microsatélites, descritos por Billotte et al. (2004). Para la visualización de los alelos se realizó la electroforesis en poliacrilamida al 12%, seguida de la tinción con nitrato de plata. Con los 10 marcadores estudiados se consiguió diferenciar todas las palmeras estudiadas. Las dos muestras procedentes de una planta albina no mostraron diferencias. En el dendrograma obtenido con los datos de los marcadores, empleando el método UPGMA, no se apreciaron correspondencias destacables con características morfológicas, agronómicas, caracteres organolépticos, sexo de las plantas u origen conocido, por lo que será necesario aumentar el número de plantas y marcadores evaluados para detectar posibles asociaciones.

Palabras clave: Phoenix dactylifera L., microsatélites.

Evaluation of genetic variability in a sample of date palms grown in Elche (Spain) using

SSR markers

Abstract

In Elche, outside the “Elche Palmeral”, there are palm trees, isolated or in small groups, on the limits of fields or roads, which are grown for different uses, such as for consumption of dates or for white palm. We studied 20 palm trees, located in 3 orchards, along with five cultivars (Medjour, Boufagous, Boustamí, Zahidi and Tori), using 10 microsatellite markers described by Billotte et al. (2004). Allele visualization was performed by electrophoresis using 12%-polyacrylamide gels, followed by silver nitrate staining. With the 10 studied markers, we were able to distinguish all the studied palms. The two samples from an albino plant showed no specific patterns. Dendrograms were obtained with the marker data using the UPGMA method, but no correlation was observed with morphological, agronomic, organoleptic characteristics, sex or origin of plants, suggesting the need to increase the number of plants and markers evaluated to search for possible associations.

Keywords: Phoenix dactylifera L., microsatellites


En Elche, en la provincia de Alicante, se encuentra el mayor palmeral de palmera datilera de Europa cuyos frutos consiguen madurar regularmente todos los años. El palmeral fue establecido por pobladores musulmanes. La singularidad de este palmeral se basa en el origen a partir de semilla de muchos de sus ejemplares, y en unas connotaciones culturales únicas, como la obtención de palma blanca, que se utiliza en la celebración de Domingo de Ramos. Fue declarado Jardín Artístico Nacional en 1943, y en el año 2000 la UNESCO le otorgó el galardón de Patrimonio de la Humanidad. En el resto del término municipal de Elche, fuera del Palmeral, también existen palmeras, aisladas o en pequeños grupos, en los bordes de las parcelas o caminos, que son cultivadas para distintos aprovechamientos, como el consumo de los dátiles o la palma blanca.

1587

El carácter dioico de la palmera, junto con la propagación a partir de semillas, ha favorecido la generación y la conservación de variabilidad genética. Para el estudio de esta variabilidad genética en palmera datilera, se han desarrollado en los últimos años distintos marcadores microsatélites (Billotte et al., 2004; Zehdi et al., 2004).

Material y Métodos

Se han estudiado 20 palmeras (19 hembras y 1 macho), localizadas en varios huertos, alejados del Palmeral de Elche: 12 en el Huerto Capitán Quiles, 3 en el Huerto Olmos y 5 en el Huerto Cherros. Estas muestras fueron recogidas con la ayuda de un trabajador de las fincas (palmerero); Ignacio Coves Ruiz, el cual a su vez nos comentó algunas de las características agronómicas más interesantes de cada uno de los individuos. Los dátiles de estas plantas estaban siendo comercializados por Santiago Orts. También se han incluido 5 variedades cultivadas de Phoenix dactylifera, (Medjour, Boufagous, Boustamí, Zahidi y Tori) y el ejemplar Confitera, cedidas por el Dr. Michel Ferry de la Estación Phoenix de Elche. Además, se incluyó una planta de palmera datilera “albina”, ya que tenía algunas hojas de coloración normal y otras con un jaspeado blanco. En este trabajo se han estudiado los dos tipos de hojas.

Las extracciones de ADN se realizaron utilizando el kit comercial DNeasy®Plant Mini Kit de QIAGEN, a partir de 50-60 mg de foliolos completamente desarrollados, de color verde. Se han seleccionado 10 microsatélites (mPdCIR010, mPdCIR015, mPdCIR016, mPdCIR025, mPdCIR048, mPdCIR050, mPdCIR078, mPdCIR085, mPdCIR090 y mPdCIR093) descritos por Billotte et al. (2004). Se utilizaron las condiciones indicadas por los autores de los marcadores para las reacciones de amplificación. Tras comprobar la amplificación en agarosa, se utilizó la electroforesis en poliacrilamida al 12% para visualizar los alelos de los microsatélites mediante la tinción con nitrato de plata. Para cuantificar la variabilidad genética se calcularon el número de alelos por marcador, la frecuencia de cada alelo y el índice de diversidad genética (Nei 1973). Se utilizó el programa informático NTSYSpc v.2.02c (Adams et al., 1998) para calcular el dendrograma, utilizando el método UPGMA. Para determinar la fiabilidad de las agrupaciones del dendrograma se llevó a cabo un análisis bootstrap empleando el programa WinBoot (Yap and Nelson, 1996). Resultados y Discusión

Los 10 microsatélites seleccionados fueron amplificados con éxito en la población estudiada. La electroforesis en agarosa de alta resolución al 3% permitió apreciar distintos alelos para todos los marcadores, pero en estas condiciones no se pudo asignar con exactitud tamaño a los distintos alelos (Figura 1).

1588

Figura 1. Electroforesis del microsatélite mPdCIR010 en gel de agarosa de alta resolución al 3% teñido con bromuro de etidio (izquierda) y en gel de poliacrilamida al 12% teñido con nitrato de plata (derecha). A y B indican los marcadores de peso molecular GeneRulerTM 100 bp Ladder Plus de Fermentas y Roche VIII, respectivamente. Los números situados al lado o sobre algunas bandas indican su tamaño en pares de bases.

La electroforesis en poliacrilamida al 12% sí que permitió asignar tamaños a los distintos alelos con más fiabilidad, siempre que esté disponible algún marcador de peso molecular con una cantidad adecuada de bandas cercanas al tamaño de los alelos.

Se han encontrado un total de 54 alelos, entre 2 y 8 alelos por marcador (Tabla 1). Este número es claramente inferior al encontrado en el trabajo donde se publicaron los marcadores (Billotte et al., 2004), así como en el de Zehdi et al., (2004), que estudió una colección de palmeras tunecinas. El hecho de haber estudiado poblaciones distintas y utilizado métodos de visualización también distintos (sistema LI-COR frente a tinción con nitrato de plata) puede explicar esta diferencia. Sin embargo, en dos estudios realizados con dos colecciones del Palmeral de Elche y Orihuela (García-Martínez et al., 2010; García-Martínez et al., 2012, respectivamente), el número de alelos encontrado fue muy similar. El rango de tamaños de los alelos encontrados en los ejemplares de este trabajo osciló entre 124 y 240 pares de bases (Tabla 1), siendo similar al de los trabajos comentados anteriormente, tanto el que analizaba una colección de palmeras de distintos países africanos (Billotte et al., 2004), como el que estudiaba una colección de plantas de Túnez (Zehdi et al., 2004), como en las colecciones del Palmeral de Elche y Orihuela (García-Martínez et al., 2010; García-Martínez et al., 2012, respectivamente).

Con los 10 marcadores estudiados se consiguió diferenciar todas las palmeras estudiadas. Las dos muestras procedentes de la planta albina (una muestra una hoja con jaspeado blanco y otra de una hoja de coloración normal) no muestran diferencias para los marcadores estudiados. En el dendrograma obtenido con los datos de los marcadores, empleando el método UPGMA (Figura 2), no se apreciaron correspondencias destacables con características morfológicas, agronómicas, caracteres organolépticos, sexo de las plantas u origen conocido (datos no mostrados), por lo que será necesario aumentar el número de plantas y marcadores evaluados para detectar posibles asociaciones.

Tabla 1: Resultados obtenidos con los microsatélites estudiados

Microsatélite Alelos encontrados Rango de tamaño (pb) Indice diversidad genética

mPdCIR010 6 126-170 0,75

mPdCIR015 4 130-142 0,31

mPdCIR016 2 135-137 0,49

mPdCIR025 6 192-240 0,67

mPdCIR048 5 160-195 0,62

mPdCIR050 8 165-204 0,73

mPdCIR078 6 124-160 0,77

mPdCIR085 5 175-188 0,67

mPdCIR090 6 150-186 0,75

mPdCIR093 6 170-190 0,75

1589

Coeficiente

0.29 0.47 0.65 0.82 1.00

!"#$%&'()!"#$%&'**)!"#$%&'+',-./0)1$,0&'(2)!"#$%&'+)!"#$%&'+2)!"#$%&'3)!/%440&'5)!/%440&'(6)!"#$%&'+7)1$,0&'(5)!"#$%&'++)1$,0&'(3)!/%440&'3)

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31

47

23

27

47

22

20

20

26

49

26

42

37

100

Figura 2. Dendrograma obtenido con los 10 microsatélites estudiados, utilizando el coeficiente de Dice y

el método UPGMA. Los números que hay al lado de algunos nudos corresponden al valor de bootstrap de ese nudo. Se han representado los valores de bootstrap iguales o superiores a 20.

Agradecimientos

La toma de muestras se realizó gracias a Santiago Orts e Ignacio Coves. El Dr. Michel Ferry cedió material vegetal de las cinco variedades cultivadas. José María Sánchez colaboró en el trabajo realizado en el laboratorio

Bibliografía

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García-Martínez, S., Agulló, R., Sánchez, J.M., Alonso, A., Grau, A. y Ruiz, J.J. (2010). Estudio de la variabilidad genética en el palmeral de Elche utilizando marcadores SSR. Actas de Horticultura 55, 267-268.

García-Martínez, S., Sánchez, J.M., Alonso, A., Grau, A. y Ruiz, J.J. (2012). Estudio de la variabilidad genética en el palmeral de Orihuela utilizando marcadores SSR. Actas de Horticultura 60, 54-57.

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Yap, V. and Nelson, R.J. (1996). WinBoot: a program for performing bootstrap analysis of binary data to determine the confidence limits of UPGMA-based dendrograms [online]. International Rice Research Institute, Manila, Philippines.

Zehdi, S., Trifi, M., Billotte, N., Marrakchi, M. and Pintaud, J.C. (2004). Genetic diversity of Tunisian date palms (Phoenix dactylifera L.) revealed by nuclear microsatellite polymorphism. Hereditas 141, 278-287.

1590

Efecto del laboreo y de la fertilización nitrogenada sobre la volatilización de amoníaco en agroecosistemas mediterráneos de secano

J. Ovejero 1, J. Lampurlanés 2, J. Álvaro-Fuentes 3, D. Plaza-Bonilla 1, C. Cantero-Martínez 1

1 Departamento de Producción Vegetal y Ciencia Forestal, Universidad de Lleida, Agrotecnio, Unidad Asociada de (EEAD-CSIC), Rovira Roure 191, 25198 Lleida. E-mail: [email protected]

2 Departamento de Ingeniería Agroforestal, Universidad de Lleida, Agrotecnio, Unidad Asociada (EEAD-CSIC), Rovira Roure 191, 25198 Lleida.

3 Departamento de Suelo y Agua, Estación Experimental de Aula Dei (CSIC), Avda. Montañana 1005, 50080 Zaragoza.

Resumen

El uso ineficiente de fertilizantes nitrogenados puede producir grandes pérdidas de nitrógeno (N) en el sistema suelo-planta. La volatilización de amoníaco (NH3) es una de las vías principales de pérdida de N de los sistemas agrícolas. La agricultura representa del 20 al 80% de las emisiones de N- NH3, con el estiércol y los fertilizantes nitrogenados como fuentes principales. El objetivo principal de este estudio fue evaluar los efectos del laboreo y de la fertilización nitrogenada sobre las pérdidas por volatilización de N- NH3 en un agroecosistema de secano mediterráneo durante las 96 horas posteriores a la aplicación. Para el estudio se estableció un experimento de campo en la localidad de Coscó (Lleida), una zona semiárida del valle del Ebro. Los tratamientos fueron no laboreo (NL), sin la incorporación de los fertilizantes, y mínimo laboreo (ML), en el que se realizó una incorporación justo después de la aplicación del fertilizante con un pase de vibrocultor a una profundidad de 5 a 10 cm. Los fertilizantes nitrogenados utilizados fueron cuatro, en forma de abono mineral, pellet de purín de cerdo, estiércol de gallina y purín de cerdo. Todos ellos fueron aplicados antes de la siembra en la misma cantidad (75 kg de N ha-1), a excepción de las parcelas testigo en las que no se aplicó ningún fertilizante. El amoníaco volatilizado fue capturado por una cámara estática semi-abierta construida con un recipiente de tereftalato de polietileno (PET) de 2 L. El interior de la cámara tenía libre circulación de aire y una banda de esponja de poliuretano de 2,5 cm de ancho por 25 cm de largo, suspendida verticalmente. El extremo inferior de la esponja se introdujo en un recipiente de plástico que contenía una solución de ácido bórico para mantener la esponja humedecida y así capturar el amoníaco emitido por el suelo. Las pérdidas de N- NH3 se midieron durante las 96 horas posteriores a la aplicación de fertilizantes. Se observaron diferencias significativas en las emisiones entre tratamientos de fertilización y tipos de laboreo. Las pérdidas acumuladas de N- NH3 en el tratamiento de purín en las primeras 24 horas fueron hasta 5 veces superiores al resto de tratamientos, con un valor de 7400 g NH3-N ha-1. En las primeras 48 horas después de la fertilización, el efecto de la incorporación del fertilizante fue de casi el doble respecto a cuando no se incorporó, siendo los valores de 2700 y 5200 g N- NH3 ha-1 respectivamente. Las mayores pérdidas por volatilización se observaron en el tratamiento de purín líquido con un total acumulado de 16500 g N- NH3 ha-1, siendo de casi el doble respecto al abonado mineral con 9500 g N- NH3 ha-1 y del triple respecto al pellet de purín con 4500 g N- NH3 ha-1. Aunque tal y como se ha observado en este estudio, en estas condiciones hay pérdidas de amoníaco por volatilización que se producen en las horas posteriores a la fertilización y que pueden ocasionar un aprovechamiento ineficiente del N, la cantidad global máxima pérdida es de un 22% sobre el N aplicado en el purín líquido y menos del 12 % en los otros casos.

Effects of tillage and nitrogen fertilization on ammonia volatilization in Mediterranean dryland agroecosystems

Abstract

The inefficient use of nitrogen fertilizers can lead to large N losses from the soil–plant system which, apart from economic loss, can lead to undesirable ecological problems. In this context, ammonia (NH3) volatilization is one of the main pathways of N loss from agricultural cropping systems. Agriculture represents 20 to 80% of NH3–N emissions in many countries with livestock manures and N fertilizers as major sources, depending on management practices, climate and soil conditions. Mitigation strategies must always be implemented taking into

1591

account local climatic and soil conditions and all synergies between NH3 mitigation and other components of the N cycle. Therefore the main objective of this study was to assess the effects of tillage and N fertilizer on NH3–N volatilization losses in a rainfed Mediterranean agroecosystem. The experiment was located in Coscó (Lleida), a semiarid area of the Ebro Valley in northeast Spain. Tillage treatments were no-tillage (NT), in which no fertilizers were incorporated, and minimum tillage (MT), which was done with a cultivator pass right, after fertilization in order to incorporate the fertilizers. Fertilizer treatments were mineral N with ammonium sulphate, pellet of pig slurry, poultry manure and pig slurry. All of them were broadcast before sowing at the same rate (75 Kg de N ha-1), except for the control plots in which no fertilizer was applied. The volatilized ammonia was trapped with a semi-open static chamber built with a 2 L ethylene polyterephthalate (PET) bottle. The inner side of the chamber had free-air circulation and a strip of polyurethane foam, 2.5 cm wide and 25 cm long, hanged vertically. The lower end of the foam was inserted in a plastic jar containing boric acid solution, which kept the foam moistened in order to trap the ammonia emitted by the soil. NH3- N losses were measured during the 96 hours after fertilization. NH3- N losses were significantly affected by fertilizer type and tillage systems. The cumulated NH3- N losses the first 24 hours after losses were five times higher in the pig slurry treatment than in the other treatments with an average of 7400 g NH3- N ha-1. In the first 48 hours, ammonia losses were two times higher under NT than under MT being the average of 5200 and 2700 g NH3- N ha-1. The highest cumulative N- NH3 losses, were observed when pig slurry was applied (16500 g NH3-N ha-1), being two and three times higher than when mineral (9500 NH3-N ha-1) and pellet of pig slurry (4500 g NH3-N ha -1) were applied, respectively. Although, according to our observations, there were ammonia volatilization losses in the following hours after fertilization, which can produce inefficiencies in the use of N, the maximum losses were of 22 % of the N applied for the pig slurry and below 12 % for the other fertilizers.

Keywords: Nitrogen, fertilizer, tillage, ammonia volatilization

Justificación

El uso ineficiente de los fertilizantes nitrogenados puede conducir a pérdidas de nitrógeno (N) en el sistema suelo-planta. Este uso ineficiente produce pérdidas económicas y puede ocasionar problemas medioambientales debido, principalmente, a la emisión de gases a la atmósfera en forma de amoníaco (NH3), óxido nítrico (NO) y óxido nitroso (N2O). El proceso de emisión de NH3 desde la superficie del suelo a la atmósfera recibe el nombre de volatilización de amoníaco. En este contexto la volatilización de NH3 constituye una de las más importantes vías de emisión de gases en forma de N provenientes de la agricultura. La aplicación de estiércoles animales y fertilizantes nitrogenados se ha constatado como la mayor fuente de emisiones amoniacales a la atmósfera (Pain et al., 1998), llegando a ser en los casos más desfavorables de hasta el 70 % del N aplicado, variando en función de las condiciones climáticas y del manejo de suelo (Misselbrook et al., 2005). Este efecto en la eficiencia del fertilizante aplicado tiene además, consecuencias económicas y ambientales, tales como problemas de acidificación de suelos, eutrofización de sistemas naturales y toxicidad de plantas. Así mismo, la deposición de NH3 puede ser considerada precursora de la emisión de gases de efecto invernadero (GEIs) debido a que la deposición en el suelo de compuestos nitrogenados derivados del NH3

atmosférico puede devenir en la formación de NH4+, cuya oxidación a NO3

-, en el proceso de nitrificación, dará lugar a la formación de NO y N2O (Wrage et al., 2001). Por tanto los intentos para mitigar estas pérdidas resultan esenciales desde el punto de vista de la sostenibilidad económica y ambiental de los agroecosistemas.

En muchas zonas del valle del Ebro se ha extendido desde hace más de 25 años el sistema de no-laboreo y siembra directa como práctica agrícola. Esto conlleva que no se incorporen los fertilizantes con las operaciones de laboreo en la preparación antes de la siembra. Esta situación es problemática y hay presiones normativas y locales para obligar a incorporar el fertilizante con laboreos más o menos intensivos.

Por tanto, el principal objetivo de este estudio fue evaluar la influencia de los sistemas de manejo de suelo (incorporación o no del fertilizante mediante laboreo mínimo) y el tipo de fertilizante (orgánico y mineral) sobre la volatilización de NH3 al corto plazo.

Material y Métodos

El estudio se llevó a cabo en un ensayo establecido en 2011 en la localidad de Coscó, en la comarca de la Noguera (Lleida), siendo ésta una zona semi-árida del noreste del valle del Ebro representativa del clima mediterráneo propio de la zona de estudio. La precipitación media anual de la zona está en torno a los 450 mm con una gran variabilidad dependiendo del año y con una distribución irregular de precipitaciones a lo largo del año (más abundantes en otoño y primavera).

1592

El experimento se realizó durante el mes de noviembre de 2012 coincidiendo con la época de aplicación de fertilizantes. El diseño experimental consistió en un diseño factorial doble en bloques completos al azar, con 3 repeticiones. La superficie de la parcela experimental fue de 40 m x 6 m. Los factores de variación fueron el sistema de manejo de suelo y el tipo de fertilización.

Los tratamientos de manejo de suelo fueron: mínimo laboreo (ML) y no laboreo (NL). El ML se realizó mediante un vibrocultor a una profundidad de entre 5 y 10 cm y tiene como objetivo favorecer la incorporación de los productos fertilizantes para intentar evitar pérdidas por volatilización. El NL consistió únicamente en sembrar la semilla directamente sobre el rastrojo del cultivo anterior, manteniendo el suelo libre de malas hierbas mediante la aplicación de herbicidas.

Los tratamientos de tipo de fertilización fueron: control, abono mineral, purín de cerdo, pellet de purín y gallinaza. La aplicación de fertilizante se efectuó antes de la siembra a una dosis de 75 kg N ha-1 en todos los tratamientos excepto en el control que no se aplicó fertilizante. El tratamiento mineral se realizó con sulfato amónico (21 % de N). ). El contenido de N del purín de cerdo fue determinado in situ a partir del purín de la cuba y basado en la relación de este contenido, con la conductividad eléctrica del producto. De esta forma se estableció el contenido de purín líquido que contenía los 75 kg N ha-1 de la dosis pretendida. En el caso del pellet de purín de cerdo y de la gallinaza, la concentración y por tanto el contenido de N del producto fue establecido mediante análisis químicos de los mismos. Las pérdidas de N- NH3 se midieron justo después de la aplicación del fertilizante en el caso de las parcelas de NL y después de la aplicación del fertilizante y el pase de vibrocultor en las parcelas de ML.

Las mediciones se realizaron por duplicado para cada parcela elemental. Para ello se utilizó el método de las cámaras estáticas semi-abiertas diseñadas por Araújo et al., (2009) que consiste en un recipiente de tereftalato de polietileno (PET) de 2 L con el fondo cortado. La cámara tenía 25 cm de longitud y 10 cm de diámetro. El fondo cortado se colocó con alambres unos 2 cm por encima de la parte superior del recipiente para evitar la entrada del agua de lluvia. El interior de la cámara tenía libre circulación de aire y una banda de esponja de poliuretano de 2,5 cm de ancho por 25 cm de largo y 5 mm de espesor, suspendida verticalmente. El extremo inferior de la esponja se introdujo en un recipiente de plástico que contenía 50 ml de una solución de ácido bórico al 10 % + glycerol al 4 % para mantener la esponja humedecida y así capturar el amoníaco emitido por la superficie del suelo. Los recipientes con las esponjas se colocaron en la superficie del suelo inmediatamente después de la aplicación del fertilizante. En los muestreos, las esponjas de cada botella se introdujeron en un recipiente de plástico con 50 ml de cloruro potásico (KCl) 1M y a su vez eran reemplazadas por una esponja nueva. Una vez en el laboratorio, cada muestra (esponja + KCl 1 M) se agitó durante 20 minutos, se filtró y se transfirió a unos recipientes de 150 ml. Los recipientes de plástico, con la esponja en su interior, se volvieron a agitar y a lavar con 50 ml de KCl 1M 2 veces más, para extraer el amoníaco contenido en las esponjas. De la solución total de 150 ml se tomó una alícuota de 4 ml para su posterior análisis por colorimetria a través de un autoanalizador de flujo continuo (SealAutoanalyzer 3). El estudio se llevó a cabo en las 96 horas posteriores a la fertilización. Se cambiaron las esponjas a las 5, 24, 48, 72 y 96 horas después de la aplicación

El conjunto de datos obtenidos, fue analizado estadísticamente con el paquete Deducer (Fellows, 2012) del programa R (R Development Core Team, 2012). Se llevaron a cabo análisis de varianza (ANOVA) con el fin de determinar si existían diferencias significativas entre los diferentes tratamientos considerados. Cuando el análisis de varianza mostró diferencias significativas (P<0,05) entre tratamientos, se llevaron a cabo análisis de comparación de medias mediante tests de Tukey.


En la figura 1 se muestra la emisión acumulada de N- NH3 en las horas posteriores a la aplicación de fertilizante para cada tratamiento. Se observaron diferencias significativas entre tratamientos de fertilización a lo largo de todo el experimento, principalmente en las parcelas que fueron fertilizadas

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con purín de cerdo respecto de los otros tratamientos de fertilización. La emisión acumulada de N- NH3 en el tratamiento del purín en las primeras 24 horas fue de 7400 g N- NH3 ha-1, 5 veces superior al resto de tratamientos en ese periodo. Sin embargo en el tratamiento mineral y del pellet de purín, en las primeras 24 horas, las emisiones fueron menores que en el purín líquido, incrementándose a partir de este periodo. Este ascenso paulatino a lo largo del periodo analizado pudo ser debido a que estos tipos de fertilizante incrementaron las emisiones a medida que entraron en contacto con la superficie del suelo por la propia descomposición del granulado. Las emisiones de N- NH3 en las parcelas fertilizadas con gallinaza se mantuvieron menores que en otros tratamientos y constantes a lo largo del periodo estudiado. Las mayores pérdidas por volatilización se observaron en el tratamiento de purín líquido con un total acumulado de 16500 g N- NH3 ha-1, siendo de casi el doble respecto al abonado mineral con 9500 N- NH3 ha-1 y del triple respecto al pellet de purín con 4500 g N- NH3 ha-1. En general, para todos los tratamientos estudiados durante las primeras 96 horas, las pérdidas de N- NH3

se pueden considerar relativamente pequeñas, teniendo en cuenta que la cantidad de N aplicado fue de 75 kg N ha-1.

Fig. 1 Pérdidas acumuladas de N- NH3 en las horas posteriores a la aplicación de fertilizante para cada tratamiento de fertilización analizado. Las letras diferentes indican diferencias significativas entre los tipos de fertilización con P<0.05.

En la figura 2 se muestra la emisión acumulada de N- NH3 en las horas posteriores a la aplicación de fertilizante según el sistema de manejo de suelo utilizado. Se observaron diferencias significativas en cuanto al efecto de la incorporación del fertilizante en prácticamente todos los periodos estudiados. En las primeras 72 horas la incorporación del fertilizante con vibrocultor (ML) redujo las pérdidas hasta casi un 50 % respecto al NL. Esta significación durante este periodo se explica por el elevado efecto que tuvo la incorporación del fertilizante en las emisiones de N- NH3 en el tratamiento de purín. En las primeras 5 horas después de la fertilización la volatilización fue tres veces mayor en NL respecto a ML siendo los valores de 1400 y 570 g N- NH3 ha-1 respectivamente. En las primeras 48 horas el efecto de la incorporación del fertilizante fue de casi el doble respecto a cuando no se incorporó siendo los valores de 2700 y 5200 g N- NH3 ha-1 respectivamente. A partir del tercer día el efecto de la incorporación del fertilizante fue menor y la diferencia en las pérdidas de N- NH3 en los dos sistemas

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Fig. 2 Pérdidas acumuladas de N- NH3 en las horas posteriores a la aplicación de fertilizante según el sistema de manejo de suelo utilizado. Las letras diferentes indican diferencias significativas entre los tipos de fertilización con P<0.05.

Conclusiones

En nuestras condiciones y zona de estudio, las pérdidas por volatilización de N- NH3 durante las 96 horas posteriores a la aplicación de fertilizante, fueron mayores en el tratamiento de purín líquido que en los otros tratamientos, debido principalmente a la elevada volatilización en las primeras 48 horas después de la aplicación. Sin embargo cuando se aplicó fertilizante mineral y pellet de purín se produjo un incremento gradual de las emisiones a lo largo del periodo estudiado. Tal y como se ha observado en este estudio las pérdidas de amoníaco por volatilización se producen justo después de la fertilización y pueden ocasionar un aprovechamiento ineficiente del N. La incorporación del abono justo después de la fertilización redujo las pérdidas de N- NH3 respecto a NL. Sin embargo las escasas diferencias en estas pérdidas, de ML respecto de NL podría no compensar el coste económico y ambiental que supone el pase de vibrocultor necesario para la incorporación del fertilizante. Las pérdidas acumuladas de N- NH3 a lo largo del periodo estudiado se pueden considerar relativamente bajas, tanto en ML como NL, por lo tanto la adopción de una técnica o de otra en el momento de la aplicación no se podría considerar de vital importancia respecto a las pérdidas de N a lo largo del ciclo de éste.

Agradecimientos

Este experimento está siendo financiado por la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología del Gobierno de España (AGL 2010-22050-C03-01). El autor Jonatan Ovejero García es investigador en formación con una beca FPI del Ministerio de Economía y Competitividad del Gobierno de España.

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Líneas de tomate “De la Pera” obtenidas en la Universidad Miguel

Hernández resistentes a diversas virosis

S. García-Martínez 1, A. Alonso 1, F. Rubio 1, A. Grau 1, M. Valero 2 y J.J. Ruiz 1

1 Dpto. de Biología Aplicada. EPSO-UMH. Ctra. Beniel km 3,2 -03312- Orihuela. [email protected] 2 Dpto. de Producción Vegetal y Microbiología. EPSO-UMH. Ctra. Beniel km 3,2 -03312- Orihuela

Resumen

El cultivo de variedades tradicionales de tomate, cuya calidad organoléptica es tan apreciada en los mercados locales, presenta un serio inconveniente, al ser éstas susceptibles a las virosis establecidas en cada zona. Para superar esta dificultad, en la Escuela Politécnica Superior de Orihuela de la Universidad Miguel Hernández se desarrolla desde 1998 un Programa de Mejora Genética de Variedades Tradicionales de Tomate, fundamentalmente de los tipos “Muchamiel” (de la zona de Alicante, Valencia y Murcia) y “De la Pera” (de cultivo más limitado pero muy popular en la Vega Baja del río Segura), con el objetivo de introducir los genes de resistencia a tres virosis importantes que afectan al cultivo del tomate en el sureste español: el virus del mosaico del tomate (Tomato mosaic virus, ToMV), el virus del rizado amarillo del tomate o de la cuchara (Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV), y el virus del bronceado del tomate (Tomato spotted wilt virus, TSWV). Como resultado de dicho Programa de Mejora, en 2011 se solicitó la inscripción en el Registro de Variedades Comerciales y en el Registro de Variedades Protegidas de la línea de mejora de tomate “De la Pera” UMH 1203, que tiene en homocigosis los genes Tm-2a, Ty-1 and Sw-5, que confieren resistencia a ToMV, TYLCV y TSWV, respectivamente. No se han encontrado diferencias en la producción de esta línea, comparada con la variedad tradicional, al aire libre. Sin embargo, bajo invernadero la disminución es importante. Como alternativa para superar este inconveniente se han obtenido otras líneas con diferentes combinaciones de resistencias, como son la UMH 1415 (con resistencia a ToMV y TSWV) y la UMH 1422 (resistente únicamente a ToMV). La producción obtenida por estas líneas es igual o superior a la de la variedad tradicional, tanto al aire libre como en invernadero. Los trámites para su inscripción en los dos Registros se iniciaron a principios de 2013. Estas tres líneas de mejora son interesantes para tratar de recuperar el cultivo del tomate de tipo “De la Pera”, así como para ser usadas en programas de mejora, para facilitar la introgresión de genes de resistencia a virus en otras variedades tradicionales.

Palabras clave: ToMV, TYLCV, TSWV, introgresión.

Tomato breeding lines within the “De la Pera” type resistant to viruses

released by the EPSO-UMH tomato breeding program

Abstract

Several tomato landraces are very popular in south-eastern Spain for their organoleptic fruit quality, but these cultivars are highly susceptible to several viruses. A Breeding Program is being carried out since 1998 at Orihuela Polytechnic School (EPSO), Miguel Hernández University (Spain), for the introgression of resistance to ToMV, TSWV, and TYLCV into two main landraces, “Muchamiel” (traditional in the area of Alicante, Valencia and Murcia) and “De la Pera” (very popular in a limited area in southeastern Spain as a result of its organoleptic fruit quality, its cultivation is restricted to a small area in the Segura river region in Alicante). In 2011 we sent the formal request to register UMH 1203, a multiple-virus resistant “De la Pera” tomato breeding line to the Register of commercial varieties and the Register of protected varieties. UMH 1203 is homozygous to Tm-2a, Ty-1 and Sw-5, the resistance genes to ToMV, TYLCV and TSWV, respectively. No significant differences were found in yield between UMH 1203 and the original landrace in open field crops. However, UMH 1203 showed an important yield decrease in greenhouse trials. In order to get over this disadvantage, other breeding lines with different combinations of resistances were obtained: UMH 1415 (resistant to ToMV and

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TSWV) and UMH 1422 (resistant only to ToMV). In different trials performed in the open air and under greenhouse conditions UMH 1415 and UMH 1422 showed similar or even higher values than the original landrace. We have just initiated the preparation of all the documents needed to apply for these breeding lines in both Registries. These breeding lines are of interest in order to recover the cultivation of “De la Pera” tomatoes, and may also be used in breeding programs to facilitate the introgression of the resistance genes into other tomato landraces.

Keywords: ToMV, TYLCV, TSWV, introgression.


Recuperar el cultivo de las variedades tradicionales de tomate perfectamente adaptadas a las condiciones de cada zona y cuya calidad organoléptica, igualmente adaptada a los gustos y preferencias de los mercados locales, es resultado de tantos años de selección por parte de los agricultores, es el objetivo con el que arrancaba en 1998 un Programa de Mejora en la Universidad Miguel Hernández. A pesar de la excelente calidad de sus frutos, la sensibilidad de estas variedades a multitud de virosis, como el Virus del Mosaico del Tomate (ToMV), el Virus del Rizado Amarillo o de la Cuchara (TYLCV) y el Virus del Bronceado del Tomate (TSWV), entre otras, llega a hacer inviable su cultivo en diversas zonas, de manera especial al aire libre (Picó et al., 2002).

El tomate “De la Pera” es muy apreciado en un área muy limitada del sureste español, en concreto en la Vega Baja del río Segura, donde se puede encontrar en cada mercado este tipo de tomate caracterizado por frutos jugosos y de textura firme, no muy grandes (entre 75 y 125g por lo general), con una elevada proporción de mucílago y semillas y, sobre todo con una forma característica más o menos “aperada” u ovalada, con hombros verdes y sin el rizado típico de otros tipos de tomate.

Desde la Universidad Miguel Hernández se puso en marcha el Programa de Mejora en cuestión, orientado a conseguir líneas de mejora a partir de variedades tradicionales previamente seleccionadas, con resistencia a virosis. En concreto tres son las virosis objetivo de este trabajo de mejora, las anteriormente citadas ToMV, TYLCV y TSWV. La finalidad de este Programa de Mejora es obtener diversas líneas para poner a disposición de los agricultores ofreciéndoles una garantía de conseguir llevar a término el cultivo de tomate del tipo “De la Pera” independientemente de la incidencia de virosis.

Material y Métodos

El método elegido fue una introgresión asistida por marcadores (García-Martínez et al., 2003). Los parentales fueron la accesión P21 de tomate tradicional “De la Pera”, previamente seleccionada por las características de sus frutos y la uniformidad de su cosecha, y el híbrido comercial Anastasia F1 (de Seminis Vegetable Seeds), portador de los genes Tm-2a, Ty-1 y Sw-5, que confieren resistencia a ToMV, TYLCV y TSWV respectivamente (De Castro et al., 2007), y que en el momento de iniciarse el Programa de Mejora era un cultivar de tomate muy popular y adecuado tanto para invernaderos como para cultivo al aire libre.

Tras el cruce inicial entre ambos parentales se realizaron una serie de retrocruces (o cruzamientos por la variedad tradicional), para ir recuperando la mayor parte del conjunto de características de los frutos de la variedad tradicional. Para cada uno de estos retrocruces recurrimos a seleccionar, con marcadores moleculares, las plantas resistentes a las tres virosis. Además se realizaron diferentes pruebas bajo condiciones de infección en los primeros retrocruces, para comprobar la presencia de los alelos resistentes y la eficacia de los marcadores utilizados. Las plantas que resultaron resistentes en las pruebas de marcadores se cultivaron y se retrocruzaron hasta un total de cinco veces (en el caso de UMH 1203), u ocho veces (en el caso de UMH 1415 y UMH 1422). A lo largo de estas campañas de retrocruces se ejerció una fuerte presión de selección encaminada a conseguir características “De la Pera” en los frutos, así como un buen comportamiento agronómico.

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En el caso de UMH 1203 tras la etapa de retrocruces tuvo lugar una serie de autofecundaciones para fijar los genes de resistencia en homocigosis. En total fueron cinco generaciones de autofecundación y se alcanzó la línea con los tres genes de resistencia en homocigosis. El caso de UMH 1415 y UMH 1422 es análogo, pues tras la etapa de retrocruces se autofecundó para conseguir líneas con los genes de interés en homocigosis: alelos resistentes a ToMV y TSWV, pero sensibles a TYLCV en UMH 1415; y, alelos resistentes a ToMV, pero sensibles a TYLCV y TSWV en UMH 1422.


Las plantas de la línea UMH 1203 presentan crecimiento indeterminado y densidad de follaje media. Sus frutos no tienen hombros verdes tan intensos como la variedad tradicional pero, como esta, se separan fácilmente del pedicelo en la cosecha (Figura 1). Esta línea fue enviada a los Registros de Variedades Comerciales y de Variedades Protegidas a finales de 2011 (García-Martínez et al., 2012).

En los ensayos realizados se compara la línea de mejora con su parental tradicional y con un híbrido de referencia, Boludo F1 (Seminis Vegetable Seeds), y se aprecia en UMH 1203 una disminución importante de la producción bajo invernadero, respecto de la variedad tradicional, sin encontrarse sin embargo diferencias significativas en condiciones de aire libre (Tabla 1). El peso medio de los frutos y la acidez valorable no presentan diferencias significativas excepto en el caso del peso medio en el ciclo bajo invernadero de 2010, y la acidez en la campaña de aire libre en 2011. Para los sólidos solubles no obstante, los resultados muestran diferencias significativas de diverso sentido pues en la campaña al aire libre de 2009 la variedad tradicional supera el contenido de la línea de mejora, pero en la siguiente, en 2010, sucede a la inversa.

Tabla 1. Producción, acidez y contenido en sólidos solubles de la línea de mejora de tomate UMH 1203, la

variedad de tomate ”De la Pera” (accesión P21) y el tomate híbrido Boludo F1, cultivadas en el ciclo de

primavera-verano.

Producción (kg/planta) z

Peso medio del fruto (g) z

Número de frutos por planta z

Acidez (g/100g) y

Sólidos solubles (°Brix) y

Aire Libre 2009 UMH 1203 1.85 ax 82 a 21.9 a 0.51 a 4.93 a

Acessión P21 1.95 a 88 a 22.4 a 0.51 a 5.18 b Boludo F1 2.92 b 97 b 30.0 b 0.60 b 4.74 a

Aire Libre 2010 UMH 1203 2.71 a 91 a 30.0 a 0.30 a 4.49 b

Accesión P21 2.65 a 87 a 32.6 a 0.32 a 4.10 a Boludo F1 4.48 b 136 b 33.9 a 0.54 b 5.10 c

Invernadero 2010 UMH 1203 2.26 a 78 a 29.2 a 0.30 a 4.05 a

Accesión P21 3.72 b 106 b 35.4 b 0.30 a 3.89 a Boludo F1 4.84 c 101 b 50.2 c 0.48 b 4.57 b

Aire Libre 2011 UMH 1203 2.76 a 89 a 34.1 a 0.45 b 4.53 a

Accesión P21 3.14 a 87 a 42.3 b 0.34 a 4.47 a Boludo F1 5.30 b 137 b 48.4 b 0.75 c 4.52 a

Invernadero 2011 UMH 1203 1.40 a 71 a 16.0 a 0.43 a 5.23 b

Accesión P21 2.79 b 72 a 34.7 b 0.48 a 5.17 b Boludo F1 5.12 c 95 b 50.7 c 0.74 b 4,61 a

zMedia de seis plantas por bloque y dos repeticiones. yMedia de seis frutos en un mismo estado de maduración (con >50% de la superficie coloreada de rojo) por bloque y dos repeticiones. xMedia de los valores, seguidos de la letra correspondiente a los grupos diferenciados por el Test de Rangos Múltiples de (P < 0.05).

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Como alternativa para superar el inconveniente de la introducción de los tres genes de resistencia, se han obtenido otras líneas con diferentes combinaciones de resistencias, como son la UMH 1415 (con resistencia a ToMV y TSWV) y la UMH 1422 (resistente únicamente a ToMV) (Figura 1). Ambas líneas también tienen un crecimiento indeterminado y una densidad de follaje media. La producción obtenida por estas líneas es igual o superior a la de la variedad tradicional, tanto al aire libre como en invernadero. En función del ensayo, se ha observado una ligera disminución de la acidez y del contenido en sólidos solubles de las líneas de mejora respecto de la variedad tradicional, lo que apoya la idea de que la introgresión de genes de resistencia de variedades silvestres de tomate afecta negativamente a la calidad de los frutos. Los trámites para su inscripción en los dos Registros se iniciaron a principios de 2013.

Figura 1. Frutos de tomate en el estado de maduración óptimo de las líneas de mejora UMH 1203

(izquierda), UMH 1422 (centro) y UMH 1415 (derecha).

Conclusiones

La disponibilidad de cultivar líneas de mejora con resistencia a ToMV, TYLCV y TSWV, tres virosis cuya incidencia en el sureste español ha conducido a considerar prácticamente inviable el cultivo de las variedades de tomate tradicionales, que son las que centran el Programa de Mejora de la Universidad Miguel Hernández, permite retomar el cultivo en condiciones de aire libre, donde la incidencia de estas virosis es particularmente intensa, y lograr cosechas aceptables. Además estas líneas de mejora también pueden ser utilizadas para facilitar la introgresión de los genes de resistencia en otras accesiones de tomate del tipo “De la Pera”.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado por el Generalitat Valenciana (proyecto GV00-090-3) y por la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología (proyectos AGL2002-03329, AGL2005-03946 y AGL2008-03822).

Bibliografía

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1616

Comparación de desempeño de una cámara de profundidad comercial y un LIDAR en explotaciones agrícolas

C. Correa 1, M. Garrido, A. Moya, C. Valero y P. Barreiro

1 Universidad Politécnica de Madrid, Dpto. de Ingeniería Rural. LPFTAGRALIA. Av. Complutense s/n. Ciudad

Universitaria, Madrid, [email protected] Resumen

Este estudio presenta una comparativa entre un LIDAR modelo LMS-111 (Sick Ltd.) y una cámara de profundidad de uso doméstico: Kinect (Microsoft Corporation), orientada a determinar las condiciones de uso de uno y otro sensor, así como sus ventajas e inconvenientes cuando son empleados en condiciones de campo, en una explotación agrícola. Para ello se realizaron diversos ensayos en una parcela experimental del CSIC-CAR de Arganda del Rey, España. Para los ensayos ambos sensores fueron instalados en un tractor operado remotamente diseñado y construido en el marco del proyecto europeo RHEA. Dicho tractor realizó dos recorridos diferentes: el primero se efectuó en paralelo a un muro y el segundo paralelo a una hilera de olivos. El primer ensayo se realizó con el propósito de cuantificar la uniformidad de las mediciones de ambos sensores y el segundo para validar los resultados en un cultivo real. Los recorridos se realizaron empleando cuatro marchas diferentes, con el objetivo de determinar si los diferentes regímenes de operación del motor influyen sobre la precisión de los sensores.

Los resultados muestran que el LIDAR posee un mayor alcance máximo de medición, pero una resolución menor frente a Kinect, muestran además que el LIDAR puede ser operado a cualquier hora del día y condición meteorológica, mientras que Kinect, no puede operar en exteriores, salvo en horas del día con baja intensidad lumínica. Por otra parte la gran desventaja del LIDAR es su coste, 30 veces más alto que Kinect.

Palabras clave: Canopia, IAF, LIDAR, pulverización, Kinect.

Performance Comparison of LIDAR and Consumer Depth Cameras in Agricultural exploitations.

Abstract

A comparative study between two depth sensors, LIDAR model LMS-111 from Sick and a consumer depth camera model Kinect from Microsoft, was performed, in order to determine their ranges of applicability, performances, advantages and drawbacks, when used under field experimental conditions in agricultural farms. Several tests have been performed in the experimental field of CSIC-CAR in Arganda del Rey, Spain, where sensors were mounted on board of a remotely operated tractor, developed in the framework of the EU project RHEA. This tractor carried out two different routes: the first route was performed parallel to a wall while the second was performed parallel to a row of olive trees. The first test was performed in order to assess the data uniformity from the two sensors, while the second was performed in order to validate the results under agricultural field conditions. Routes were performed at four different speeds in order to determine whether the engine’s operation regime affects the accuracy of sensors.

Results show that LIDAR has greater reach and accuracy, but a lower resolution as compared with the Kinect sensor. Additionally, the results show that LIDAR could be operated at any time or weather conditions, meanwhile Kinect can’t operate outdoors, unless under low lighting conditions or during the night. Finally the largest LIDAR’s drawback is its cost, 30 times higher than the Kinect sensor.

Keywords: Canopy, LAI, Spraying, Laser, Kinect.

1617

Introducción

La incorporación de nuevas tecnologías en la aplicación de plaguicidas ha sido una constante en los últimos años, debido a la concienciación tanto de los agricultores como de los investigadores acerca del daño que estos pueden producen al medio ambiente. Por otra parte la caracterización del follaje juega un importante papel en la programación del riego, tratamientos y en la predicción de la producción. Por todo ello las tecnologías como la detección de follaje mediante ultrasonidos (Balsari et al., 2008; Gil et al., 2007), o más recientemente con LIDAR (Escolà et al.; Walklate et al., 2002), han despertado el interés del ámbito científico.

Sin embargo, a pesar de los buenos resultados que el LIDAR proporciona, su masificación o incorporación comercial se ve limitada por su elevado coste. Por este motivo resulta de interés evaluar el uso de una cámara de profundidad comercial, diseñada para videojuegos. Esta cámara es la Kinect Xbox 360 de Microsoft Corporation. y ofrece imágenes de profundidad de 640x480 pixeles de resolución a una frecuencia de 30 Hz. Además proporciona imagen de video RGB con una resolución de hasta 1280x1024 pixeles. Su alcance es de 4m, con una resolución de 2 cm. Si bien es cierto que esta cámara está diseñada para interiores, algunos autores han validado su uso en exteriores bajo ciertas limitaciones de iluminación (Azzari et al., 2013; Robledo et al., 2011).

Así, el objetivo de esta investigación es determinar si Kinect puede ser una alternativa de bajo coste al LIDAR para aplicaciones emergentes en agricultura, tales como pulverización y caracterización de la canopia como en el trabajo de Arnó y cols. (Arnó et al., 2013). Para ello se evaluó el desempeño del sensor Kinect en exteriores y se le comparó con un LIDAR.

Material y Métodos

Para realizar la comparación en condiciones de campo, se instaló un LIDAR modelo LMS-111 (Sick Ltd.) y una cámara Kinect Xbox 360, en el frontal de un tractor tele-operado (Figura 1a y b) desarrollado en el marco del proyecto europeo RHEA.

a) b)

Figura 1. a) Montaje de la cámara RGB-D y LIDAR en el frontal del tractor. b) vista completa del tractor.

El LMS-111 tiene un ángulo de cobertura de 270º, un alcance de 18 a 20 m (Figura 2 a), un error típico de ±3 cm y puede operar a frecuencias de 50 Hz y 25 Hz con resoluciones angulares de 0.5° y 0.25°. Para los ensayos se empleó una frecuencia de 50 Hz y una resolución angular de 0.5º. Esta selección de frecuencia de adquisición y resolución angular se debe a que garantizan un bajo número de datos fallidos.

Debido a que el LMS-111 realiza sólo un barrido por medición y a que se ubicó perpendicular al sentido de desplazamiento, la resolución en el sentido de avance del tractor estará determinada por la velocidad de éste. De este modo, como las mediciones son hechas a 50 Hz, si el tractor avanzase a 1 m s-1, la resolución en la dirección de avance del tractor sería de 2 cm. Los datos provenientes del LMS-

1618

111 fueron capturados en un ordenador portátil Dell modelo Latitude D620, a través de un puerto Ethernet y almacenados mediante el software SOPAS de Sick.

Kinect provee imágenes sincronizadas de profundidad y RGB de 640x480 pixeles a 30 Hz o de 320x240 a 60 Hz. Tiene un campo de visión de 57º horizontal y 43º vertical (Figura 2 b). Las imágenes de profundidad se obtienen a partir de un proyector laser IR y una cámara IR de 640x480 píxeles y 11 bits de precisión (Livingston et al., 2012).

A diferencia del LIDAR (que se basa en el principio de medir el tiempo de vuelo de pulsos laser individuales y luego barrer la escena a través del movimiento del láser), Kinect ilumina la escena completamente y obtiene una imagen de profundidad completa en cada secuencia de adquisición. La profundidad se calculada mediante la correlación y triangulación entre los patrones de puntos laser proyectados (capturados por la cámara IR) y el patrón de referencia almacenado en la memoria del sensor (Azzari et al., 2013).

Los errores reportados para este sensor (Khoshelham and Elberink, 2012) son típicamente de ±1 cm a 2 m y ±7 cm a 5 m. Los rangos óptimos de medición recomendados por Microsoft oscilan entre 1.2 y 3.5 m aunque algunos autores (Livingston et al., 2012) muestran que puede medir hasta 6 m. Los factores que influyen sobre los errores en la profundidad, son principalmente las condiciones de iluminación, la reflectividad del objetivo y el tamaño de las hojas en caso de la vegetación (Azzari et al., 2013).

Para la adquisición de las imágenes de profundidad se empleó una rutina desarrollada en el entorno Simulink de Matlab llamada “Simulink Support for Kinect” desarrollada por Chikamasa (Chikamasa, 2012) y modificada para esta investigación. Esta rutina permite gestionar la adquisición, almacenamiento y visualización de la información.

a) b )

Figura 2. a) Campo de visión del LMS-111. b) Campo de visión de Kinect.

El tractor empleado es una unidad móvil automatizada basada en el modelo Boomer 3050 de New Holland, que tiene la capacidad de desplazarse a velocidad constante. El tractor realizó dos recorridos: el primer recorrido se efectuó en paralelo a un muro de 30x4.5 m y el segundo paralelo a una hilera de 6 olivos de 5 m de altura y 44.57 m de largo. El primer ensayo tuvo como propósito cuantificar la uniformidad de las mediciones de ambos sensores cuando se encuentran en movimiento, mientras que el segundo se oriento a validar los resultados en un cultivo real. Los recorridos se realizaron a cuatro marchas diferentes, con el objetivo de determinar si los diferentes regímenes de operación del motor influyen sobre la precisión de los sensores.

1619


Estos ensayos se realizaron el 13 de enero de 2013 a partir de las 16:30 horas, aunque sólo se obtuvieron datos en Kinect a partir de las 18:30, cuando las condiciones de iluminación fueron inferiores a 7.5 kLux.

Ensayo 1 frente a un muro.

Para cuantificar los errores de ambos sensores, se midieron las distancias a un muro que provee de una referencia fija y permite eliminar otras fuentes de error. El tractor se ubicó a una distancia de 201cm, medidos desde el centro del tractor donde se ubicó el LIDAR. Por otra parte Kinect fue instalada en un costado del tractor (Figura 1 a) a 177 cm del muro. Los recorridos se realizaron en cuatro marchas diferentes como se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1. Resumen marchas, velocidades, resolución LIDAR en prueba con el muro.

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En el caso del LIDAR, éste arroja una distancia media de 199.3 cm y desviación estándar de 1.94 cm, mientras Kinect muestra una distancia media de 177.0 cm y una desviación estándar de 0.9 cm.

a) b)

Figura 2. a) Mediciones del laser LMS-111. b) Reconstrucción frontal del muro (paralelo al avance del tractor).

Como se observa en la Figura 2 a y b, uno de los inconvenientes que presentan los LIDAR está en que no cuentan con un sistema de estabilización o un sensor de inclinación que permita establecer y corregir la inclinación del laser, lo que introduce un sesgo adicional en las mediciones.

Por el contrario Kinect abarca un área mayor en cada medición lo que hace que los errores en inclinación no la afecten de igual modo cuando las imágenes son tomadas en movimiento. Es más, debido a la frecuencia de adquisición, las imágenes se solapan generando un mapa aún más denso.

Se debe señalar que no se aprecia efecto de las vibraciones o movimientos bruscos sobre ambos sensores, lo que los hace adecuados para aplicaciones sobre sistemas móviles.

Ensayo 2 frente a una hilera de Olivos.

En la Figura 3 a y 3 b, se puede observar que a una distancia de 3 m respecto a la base del tronco, no es posible generar una imagen de profundidad completa de los olivos a partir de los datos entregados

1620

por Kinect. Este hecho puede ser subsanado añadiendo una segunda Kinect (mayor campo de visión) o desplazando verticalmente el sensor (cambio de orientación), para fines de esta comparación, la configuración original no fue modificada.

Por otra parte el LIDAR permite generar una reconstrucción completa de los olivos, como se aprecia en las Figuras 4 a y b, aunque se observa una menor densidad de puntos cuando se compara con la imagen de la Figura 3 b generada por Kinect. La resolución de la imagen de Kinect es de 480x640 lo que implica que cada pixel tiene una dimensión de entre 0.6x0.6 cm y 0.73x0.73 cm en función de las distancias al objeto (3 m y 4 m respectivamente).

a) b) c)

Figura 3. a) Imagen RGB de uno de los olivos. b) Imagen de profundidad generado por Kinect. b) Imagen de profundidad estática generado por Kinect a las 18:30.

Por el contario la resolución vertical del LMS-111 a 3 m es de 4.23 cm y 6.41cm a 6.25 m. La segunda componente de la resolución es en la dirección del avance del tractor, por lo que depende de la velocidad de éste. En éste ensayo la velocidad oscilaron entre 0.26 y 2 m s-1 por lo que las resoluciones en la dirección de avance del tractor oscilaron entre 0.5 y 4 cm como se aprecia en la Tabla 2.

Tabla 2. Resumen marchas, velocidades y resoluciones horizontales del LIDAR en prueba olivos.

Prueba L=LIDAR K=Kinect

Marcha Tractor

Velocidad (m s-1)

Resolución horizontal LIDAR

Olivos dinámica 1 Ida (L K) 1 0.26 0.53 cm

Olivos dinámica 2 Vuelta (L) 2 0.65 1.29 cm

Olivos dinámica 3 Ida (L K ) 3 1.24 2.48 cm

Olivos dinámica 4 Vuelta (L) 4 2.00 4.00 cm

a) b)

Figura 4. a) Reconstrucción 3D de la hilera de olivos. b) Detalle de reconstrucción 3D de un Olivo.

En la Figura 4 b se puede observar que la mitad superior del árbol aparentemente tiene una menor densidad. Esto es un efecto que se produce debido a que las hojas de la parte inferior obstruyen la línea de vista del láser, generándose de esta forma zonas no medidas.

1621

Conclusiones

El dispositivo Kinect presenta unas características interesantes de resolución y frecuencia de adquisición, aunque se ve claramente afectado por la iluminación, hasta el punto de hacerlo inútil cuando está expuesto directamente a los rayos del sol. Esto limita notablemente su uso en exteriores, pero a pesar de dichas limitaciones puede ser una herramienta válida tanto por su calidad de desempeño como por su bajo coste, en particular para aplicaciones en vehículos autónomos que pueden operar durante la noche sin dificultades. Además, como muestran algunos autores (Azzari et al., 2013; Robledo et al., 2011) con ciertas limitaciones puede ser usado en exteriores, proveyendo rápidamente información, con precisiones y resoluciones adecuadas para la mayoría de las aplicaciones agrícolas.

Agradecimientos

Los autores agradecen la financiación del presente trabajo a la COMISIÓN EUROPEA a través del proyecto RHEA. “Robot Fleets for Highly Effective Agriculture and Forestry Management” del 7 Programa Marco (proyecto nº 245986). Se agradece la contribución de todos los participantes en el proyecto: Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas – CSIC-CAR (Centro de Automática y Robótica, Instituto de Ciencias Agrarias, Instituto de Agricultura Sostenible), CogVis GmbH, Forschungszentrum Telekommunikation Wien Ltd., Cyberbotics Ltd, Universitàdi Pisa, Universidad Complutense de Madrid, Tropical, Soluciones Agrícolas de Precisión S.L., Universidad Politécnica de Madrid-UPM (ETSI Agrónomos, ETSI Industriales), AirRobotGmbH & Co. KG, Università degli Studi di Firenze, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture -IRSTEA, CNH Belgium NV, CNH France SA, Bluebotics S.A. and CM Srl. Agradecen de forma especial a Luis Emmi y Mariano González de Soto por su valiosa colaboración.

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1622

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Expresión cuantitativa de genes relacionados con la ruta biosintética de

carotenoides en líneas de mejora de tomate resistente a virosis

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Figura 1.!Gráfica de expresión relativa de las dos líneas del tomate 'De la pera' con sus genotipos (RR-

RR-RR y ss-ss-ss) y su transcripción relativa para los genes de Psy-1, Psy-2, CRTISO y CrtR-b1 mediante

PCR cuantitativa en tiempo real. La línea triple sensible en homocigosis a los tres genes de resistencia

(Tm-2a, Ty-1 y Sw-5) se representa por ss-ss-ss y para la línea con los tres genes de resistencia en

homocigosis con RR-RR-RR.!

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Conclusiones

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Bibliografía

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1626

Manejo de irrigação na cultura da cebola sob sistema de plantio direto

Jane M. de C. Silveira1, Thiago L. Factor2, Sebastião de Lima Jr2, Luis F. V. Purquerio3,

Regina C. de M. Pires3 e Elisa A. Correia4

1 Eng. Agrícola, Pesquisadora, APTA Pólo Nordeste Paulista, Av. Pres. Castelo Branco s/n, Caixa Postal 58, CEP 13730-970, Mococa/SP, Brasil, e-mail: [email protected]

2 Eng. Agrônomo, Pesquisador, APTA - Pólo Nordeste Paulista, Av. Pres. Castelo Branco s/n, Caixa Postal 58, CEP 13730-970, Mococa/SP, Brasil.

3 Eng. Agrônomo, Pesquisador, APTA - Instituto Agronômico de Campinas, Caixa Postal 28, CEP 13001-970, Campinas/SP, Brasil.

4 Graduanda em Tecnologia dos Agronegócios, Faculdade de Tecnologia dos Agronegócios, Mococa/SP.

Resumo

No Brasil é indispensável buscar alternativas para o desenvolvimento de modelos de produção sustentáveis e economicamente viáveis para condições de solo e clima tropicais. O sistema de plantio direto (PD) é uma importante técnica para atingir este objetivo. O PD ou plantio na palha segue três princípios básicos: revolvimento do solo restrito às linhas de plantio, rotação de culturas e cobertura permanente do solo pelo uso de plantas de cobertura para formação de palhada. No Brasil, os primeiros estudos com cultivo de hortaliças na palha foram realizados no estado de Santa Catarina, há mais de 20 anos, na cultura da cebola. Comparativamente ao sistema de plantio convencional (PC) tem-se observado uma redução média no consumo de água em plantios de cebola realizados em PD da ordem de 15%. Com objetivo de avaliar a eficiência de uso da água na cultura da cebola irrigada por pivô central em PD foram conduzidos experimentos nos anos de 2010, 2011 e 2012 na Fundação de Pesquisa Luciano Ribeiro da Silva, no município de São José do Rio Pardo, Estado de São Paulo, Brasil. A lâmina requerida foi baseada na evapotranspiração de Penman-Monteith com dados climatológicos de uma estação automática localizada próxima a área experimental. Foram instaladas três baterias de tensiômetros nas profundidades de 15 e 30 cm em cada parcela e foi estabelecido um potencial matricial de -20 kPa no estádio de desenvolvimento vegetativo e -12 kPa no estádio de bulbificação. Procedeu-se diariamente as leituras nos sensores e constatou-se que o solo manteve-se próximo ao potencial matricial requerido. Os resultados mostraram que em 2010 a lâmina aplicada foi de 226 mm e 135 mm advindos de precipitação. Isto resultou em uma eficiência de uso da água de 257 kg ha-1 mm-1. Em 2011 a lâmina aplicada via irrigação por pivô central foi de 285 mm, com uma eficiência de uso da água de 205 kg ha-1 mm-1. Em 2012 a lâmina aplicada via irrigação foi de 335 mm e a eficiência de uso da água foi de 154 kg ha-1 mm-1. Pode-se concluir que a eficiência de uso da água média foi de aproximadamente 205 kg ha-1 mm-1, ao passo que em condições de sistema de plantio convencional a eficiência de uso da água ocorre em torno de 107 kg ha-1 mm-1.

Palavras chave: Allium cepa L.; eficiência de uso da água; pivô central; sustentabilidade.

Irrigation scheduling in the onion crop under no-tillage

Abstract

In Brazil it is essential to find ways to develop models of production with environmental sustainability and economic viability, appropriate to the conditions of soil and tropical climate. The no-tillage (NT) is an important technique to achieve this goal. The NT or direct planting into straw follows three basic principles: soil plowing restricted to lines of plants, crop rotation and permanent soil cover by the use of cover crops for straw formation. In Brazil, the early works of horticulture in straw were conducted in Santa Catarina State, over 20 years ago, in onion yield. Compared to conventional tillage (CT) the NT has shown an average reduction of 15% in water use in crop onion. In order to evaluate the water use efficiency in the onion crop irrigated by center pivot in no-tillage, studies were carried out during the years 2010, 2011 and 2012 in an experimental area at Foundation of Research and Technology Diffusion Luciano Ribeiro da Silva, located in the town of São José do Rio Pardo, Sao Paulo State, Brazil. The water depth required was based on evapotranspiration Penman-Monteith with climatological data from an automatic station located near the experimental area. Three tensiometers batteries were installed at depths of 15 and 30 cm in each plot, it was established a soil water potential of -20 kPa at the stage of vegetative growth and -12 kPa at the stage of bulbing. Daily the soil water potential was obtained by sensors and it was found that the soil was kept near the required matricial potential. The results showed that in 2010, the water depth applied was of 226mm and 135mm of precipitation. This resulted in water use efficiency of 257 kg ha-1 mm-1. In 2011 the water depth applied by center pivot was of 285 mm, with a water use efficiency of 205 kg ha-1 mm-1. In 2012 the water depth

1627

applied was of 335 mm and the water use efficiency was of 154 kg ha-1 mm-1. As a conclusion, average water use efficiency was of approximately 205 kg ha-1 mm-1, while in terms of conventional tillage the water use efficiency occurs around 107 kg ha-1 mm-1.

Keywords: Allium cepa L., water use efficiency, center pivot, environmental sustainability

Introdução e justificativas

A adoção de técnicas racionais de manejo conservacionista do solo e da água é de fundamental importância para a sustentabilidade, de tal forma que se possa, economicamente, manter ao longo do tempo esses recursos com quantidade e qualidade suficientes para a produção em níveis satisfatórios (Lopes et al., 2004).

O plantio direto ganhou espaço significativo no Sul do Brasil pelo grande potencial em reduzir a erosão, que trazia problemas como o assoreamento de mananciais e a perda da camada fértil do solo. Nas demais áreas do país, principalmente nos Cerrados, este sistema de plantio ganhou grande adesão em meados dos anos 90, por significar, entre outros benefícios, uma redução de custos pela diminuição das operações mecânicas do solo (Derpsch e Benites, 2003). O sistema de plantio direto (PD), baseado no revolvimento mínimo do solo, na rotação de cultura e na manutenção da cobertura do solo com resíduos vegetais, apresenta como vantagens a redução no uso de máquinas, melhoria da estrutura do solo, aumento da infiltração e retenção de água no solo, redução das perdas de água por evaporação e escoamento superficial, melhoria do desenvolvimento do sistema radicular das plantas e no controle de plantas invasoras, redução da erosão e do impacto da chuva e aumento da eficiência do uso de água pelas plantas (Derpsch et al., 1991).

Estudos realizados por Marouelli et al. (2006, 2008, 2010), na região do Cerrado do Brasil Central, quantificaram redução de 10, 19 e 13% na necessidade de irrigação de tomateiro para processamento, de cebola e de repolho, cultivados em sistema de plantio direto, respectivamente. Entretanto, nota-se uma carência de tecnologias específicas para o plantio direto de hortaliças em condições irrigadas, tanto em relação aos intervalos entre irrigações quanto lâminas aplicadas.

A cultura da cebola é sensível ao déficit hídrico e o excesso de água também é muito prejudicial, favorecendo a incidência de doenças e prejudicando a produção e qualidade de bulbos. Portanto, o manejo da irrigação, torna-se imprescindível para desempenho da cultura. No Brasil, a irrigação da cebola é realizada predominantemente por aspersão, sendo o pivô central o sistema mais utilizado na produção de cebola em grandes áreas (Marouelli et al., 2008).

O objetivo deste estudo foi avaliar a lâmina de irrigação aplicada bem como a eficiência de uso da água pela cultura da cebola em três anos consecutivos sob irrigação por pivô central em sistema de plantio direto na palha em uma área experimental da Fundação de Pesquisa e Difusão de Tecnologia Luciano Ribeiro da Silva, município de São José do Rio Pardo, Estado de São Paulo, Brasil.

Material e Métodos

O estudo foi realizado em uma área experimental da Fundação de Pesquisa e Difusão de Tecnologia Luciano Ribeiro da Silva, localizada no município de São José do Rio Pardo, Estado de São Paulo, Brasil que possui coordenadas 21º37’16” de latitude sul e 46º53’15” de longitude oeste a 750 metros de altitude. O sistema de irrigação utilizado para cultivo da cebola foi aspersão por pivô central. O equipamento é da marca Valley, modelo VAL050003-val2-9061-5, fabricado pela Valmont, possui 80 metros de raio, sendo uma torre de 53,5 metros e balanço de 26,5 metros sem canhão, perfazendo uma área irrigada de aproximadamente 2,0 hectares. O relevo é do tipo suave ondulado, sendo o solo classificado como Argissolo Vermelho-amarelo (Embrapa, 1999) e suas características físicas apresentam-se na Tabela 1.

1628

Tabela 1. Densidade do solo e textura do solo

Camadas

de solo cm

Densidade

do solo Kg.m-3

Argila <0,002mm

Silte

0,053 a 0,002 mm

Areia

Total

2,000 a 0,053 mm

Areia Grossa 2,000 a

0,210 mm

Areia Fina 0,210

a 0,053 mm

Classificação textural

0-15 1,60 294 272 434 339 95 Franco-argilosa

15-30 1,54 303 269 428 337 91 Franco-argilosa

30-50 1,45 439 272 289 226 63 Argila

Cerca de 30 dias antes do plantio da cebola foi aplicado na área experimental, dose de 4,0 L ha-1 de glifosato por hectare para dessecação e formação de palhada. No ano de 2010 foi utilizada para formação da palhada uma gramínea tropical, a Braquiaria decumbes; no ano de 2011, foi utilizado o Pennisetum americanum, conhecido como milheto e, no ano de 2012, foi utilizado o milho (Zea

mays). As semeaduras da cebola foram realizadas em 14 de maio de 2010 (hídrido Optima), 30 de maio de 2011(hídrido Sírius) e 31 de maio de 2012 (híbrido Optima). Foi utilizada uma semeadora de plantio direto da marca/modelo Sempra 2000, estabelecendo-se 25 plantas por metro linear. A área irrigada do mini pivô foi dividida em 12 fatias, sendo que somente na metade da área foi plantada a cebola, visando obter uma rotação de cultura na área irrigada. Foram utilizadas três fatias do pivô central para demarcação das parcelas perfazendo uma área total de 4,8 m2 com 4 linhas espaçadas de 0,40 metros e de 3,0 metros de comprimento, as quais foram utilizadas para colheita experimental.

Para o monitoramento do potencial matricial de água no solo foram instaladas três baterias de tensiômetros uma em cada fatia, em duas profundidades de solo a 15 e 30 cm (Figura 1). O momento de irrigar foi definido em função de leituras diárias do potencial matricial de água no solo nos tensiômetros instalados a 15 cm de profundidade que foram obtidas com auxílio de um tensímetro. Foi estabelecido um potencial matricial crítico de -20 kPa no estádio de desenvolvimento vegetativo e de -12 kPa no estádio de bulbificação, em que a planta necessita de mais água. Os potenciais obtidos no tensiômetros instalados a 30 cm de profundidade foram utilizados para verificar perda de água por lixiviação. A lâmina requerida foi baseada na evapotranspiração de Penman-Monteith com dados climatológicos obtidos da estação agrometeorológica automática localizada próxima à área experimental.

A colheita ocorreu cerca de 120 dias após a semeadura, quando aproximadamente 70% das plantas atingiram o ponto de colheita, sendo arrancadas manualmente e dispostas em galpão ventilado por cerca de 7 dias. Após a cura avaliou-se a produtividade total de bulbos em kg ha-1.

1629

Figura 1. Tensiômetros utilizados para determinação do potencial matricial de água no solo nas áreas irrigadas de plantio direto de cebola

A determinação da eficiência do uso da água pela cultura da cebola no plantio direto foi obtida relacionando-se a produtividade média total de bulbos das três parcelas com o volume total de água aplicado, que consistiu na lâmina bruta de irrigação somada à lâmina precipitada durante o ciclo de desenvolvimento da cultura.


A lâmina bruta total de irrigação aplicada, o número de irrigações e a lâmina média aplicada por irrigação nos ciclos de desenvolvimento dos anos de 2010, 2011 e 2012 apresentam-se na Tabela 2.

Tabela 2. Lâmina bruta total de irrigação aplicada no ciclo (IRRIG), precipitações ocorridas (PRECIP), lâmina total (TOTAL), número de irrigações (NI) e lâmina média por irrigação (MpI)

Ano IRRIG

mm

PRECIP

mm

TOTAL

mm

NI MpI

mm

2010 226 174 400 42 5,4

2011 285 72 357 50 5,7

2012 335 199 534 54 6,2

Segundo Marouelli (2004), a necessidade total de água da cultura de cebola varia de 350 a 650 mm, dependendo das condições climáticas, ciclo da cultivar e sistema de irrigação. Observa-se que os valores apresentados em todos os anos de avaliação encontram-se dentro na faixa recomendada. A lâmina de irrigação média aplicada na cultura foi de 5,8 mm para as condições de clima e solo avaliadas. Segundo Marouelli (2004), o potencial matricial de água no solo para reinicio das irrigações no estádio vegetativo deve ficar na faixa de -15 a -40 kPa, onde o menor valor é indicado para solos arenosos. No estádio de bulbificação, a tensão de água no solo que indica o momento adequado das irrigações deve variar de -7 a -20 kPa, sendo a menor tensão para solos de textura grossa. De maneira geral, o potencial de água no solo esteve próximo a -10 kPa no estádio de bulbificação, fase mais crítica da cultura em todos os anos avaliados. As lâminas aplicadas durante o ciclo de desenvolvimento da cultura em cada ano apresentam-se na Figura 2.

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4

6

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30/4 14/5 28/5 11/6 25/6 9/7 23/7 6/8 20/8 3/9 17/9 1/10 15/10

Lâmina aplicada 2010 Lâmina aplicada 2011 Lâmina aplicada 2012

Ciclo de desenvolvimento da cultura

Figura 2. Distribuição das lâminas brutas de irrigação durante o ciclo de desenvolvimento da cultura da cebola nos anos de 2010, 2011 e 2012.

O ciclo da cultura da cebola em todos os anos estudados foi de maio a meados de outubro. Notam-se nos três anos avaliados, que no início do ciclo da cultura as irrigações foram menos freqüentes e de menor intensidade, estádio que a cultura exige menor quantidade de água e a palhada no início do ciclo mantém uma cobertura de solo maior. Com desenvolvimento da cultura e eventos sucessivos de irrigação notou-se maior degradação da palhada diminuindo naturalmente a cobertura do solo, e também é estádio em que há maior exigência de água pela cultura, com isso as lâminas de irrigação aplicadas aumentaram consideravelmente, ultrapassando 14 mm por aplicação e irrigações mais freqüentes, conforme apresentado na figura 2.

Em relação à produtividade total de bulbos (PTB) observa-se que pela tabela 3 que em todos os anos a produtividade obtida foi alta se comparada à produtividade média de cebola no Brasil que é de aproximadamente 24600 kg ha-1 (IBGE, 2013).

Tabela 3. Produtividade total de bulbos e eficiência de uso da água nos anos de 2010, 2011 e 2012.

Ano Produtividade total de bulbos (PTB)

Kg ha-1

Eficiência do uso da água (EUA)

Kg ha-1 mm-1

2010 103000 257

2011 73300 205

2012 82235 154

Observa-se que no ano de 2010 a lâmina total aplicada (Tabela 2 e Figura 2) foi menor se comparada aos anos de 2011 e 2012. Um dos fatores que contribuíram para esta constatação foi o tipo de palhada, em que no ano de 2010, quando foi utilizada a brachiaria notou-se menor degradação da palhada ao longo do ciclo da cultura do que as palhadas de milheto e de milho usadas nos anos posteriores.

Vilas Boas et al. (2011) encontraram resultados de produtividade de cebola (Optima) na ordem de 45000 kg ha-1 para manejo da irrigação com tensão de -15 kPa. Nestas condições os autores utilizaram uma lâmina total de irrigação no ciclo de 453 mm, com um número médio de irrigações de 43, apresentando uma eficiência de uso da água da ordem de 107 Kg ha-1 mm-1 para as condições de sistema de plantio convencional na região de Lavras, Minas Gerais, Brasil. Logo, pode-se inferir que o

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sistema de plantio direto nos três de estudos foi mais eficiente no uso da água, uma vez que os valores encontrados foram superiores ao sistema convencional.

Conclusões

A produtividade total de bulbos e a eficiência do uso da água para a cultura da cebola no sistema de plantio direto na palha foram altas nos três anos avaliados.

A produtividade foi 3 a 5 vezes mais elevada do que a produtividade média de cebola no Brasil.

Agradecimentos

À Fundação de Pesquisa e Difusão de Tecnologia Luciano Ribeiro da Silva e Prefeitura Municipal de São José do Rio Pardo pelo apoio à pesquisa.

Bibliografia

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Marouelli, W. A. (2004) Sistema de produção de cebola (Allium cepa L) Disponível em http://www.cnph.embrapa.br/sistprod/cebola/irrigacao.htm, Acesso em dezembro de 2004.

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1632

La prevención de riesgos en los sectores agrícola y ganadero

S. Irimia 1, C. Escudero1 y C.J.Álvarez1

1 GI – 1716- Proyectos y Planificación, Dpto de Ingeniería Agroforestal. Universidad de Santiago de Compostela. [email protected]

Resumen

El sector agrario tiene ciertas características propias pero semejantes a otros sectores que en cierta forma suponen una limitación para la ejecución de las tareas en buenas condiciones de seguridad y salud laboral.

En la rama de ganadería, estas características propias se acentúan pues hay que añadir el hecho del manejo de animales vivos, que por este motivo van a suponer una dificultad añadida para adoptar medidas preventivas dirigidas a controlar las situaciones de riesgo.

Los principales factores de riesgo con los que nos podemos encontrar en una explotación ganadera van desde la producción y preparación del alimento, el manejo y mantenimiento de la maquinaria e instalaciones a las actividades propiamente ganaderas que son muchas y muy distintas entre sí, siendo la mayoría de ellas operaciones penosas y trabajos manuales con intensa carga física y en posturas incómodas.

Diferentes estudios consideran el trabajo en la agricultura bastante más peligroso que en otros sectores. Se estima en más de 150.000 los trabajadores agrícolas que mueren al año, son víctimas de accidentes laborales y que varios millones sufren lesiones o envenenamientos causados por pesticidas y productos químicos usados en su actividad.

En vista de lo anteriormente expuesto podemos considerar que los trabajadores agrarios realizan su actividad en condiciones duras y que tienden a restar importancia a los accidentes sufridos durante su trabajo.

Estudios previos realizados dentro del grupo de investigación consideraban los principales riesgos laborales, a los que están expuestos los trabajadores dentro de las explotaciones agrícolas y ganaderas, el manipular maquinaria agrícola, sustancias tóxicas y animales de la explotación pudiendo estos últimos transmitir gran cantidad de enfermedades a los mismos.

El objetivo de este estudio es facilitar a los agricultores y ganaderos información sobre la normativa de la prevención de riesgos laborales contribuyendo así a reducir la siniestralidad en el sector agrario, observando al mismo tiempo el grado de implantación del mismo en la actualidad.

Palabras clave: Explotaciones lecheras; seguridad y salud; riesgos laborales

Risk prevention in the agricultural and livestock

Abstract

The agricultural sector has certain characteristics similar to other sectors but that somehow represent a limitation for the execution of tasks in good health and safety.

On dairy farms, these characteristics are accentuated because we have to add the fact the handling of live animals, this reason will make an additional difficulty in taking preventive measures aimed at controlling the risk.

The main risk factors with which we can find in a dairy farm from production and food preparation, handling and maintenance of equipment and facilities to properly livestock activities which are many and very different from each other, with the majority of these painful operations and crafts with intense physical loading and awkward postures.

Different studies consider work in agriculture far more dangerous than in other sectors. It is estimated that more than 150,000 agricultural workers die every year from accidents and several million suffer injuries or poisonings caused by pesticides and chemicals used in their business.

1633

In view of the above we can consider that agricultural workers were active in harsh conditions and tend to downplay accidents sustained while working.

Previous studies within the research group considered the main occupational hazards to which workers are exposed in farms and ranches, driving farm machinery, toxic substances and farm animals which can transmit many diseases.

The objective of this study is to provide farmers information on the rules of occupational safety helping to reduce accidents in the agricultural sector, noting the degree of implementation of the same today.

Keywords: Dairy farms; safety and health; occupational hazards.

Introducción

Existen numerosos trabajos que evalúan los riesgos laborales en el Sector Agropecuario, destacan los realizados por el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT), que definen el riesgo en la agricultura según la clasificación del Régimen General de la Seguridad Social, que dice, “las personas que trabajan en esta actividad, además de estar expuestas a los riesgos sobre el manejo de maquinaria, pueden sufrir accidentes relacionados con las instalaciones de las explotaciones ganaderas (golpes, cortes, resbalones, caídas), del mismo modo, los trabajadores de este sector están expuestos a unos riesgos específicos a causa del contacto habitual con los animales como son: los golpes, las embestidas o los aplastamientos, así como al contagio de las enfermedades que padecen (zoonosis: enfermedad o infección que se da en los animales y que es transmisible a las personas en condiciones naturales) y también otras afecciones relacionadas con los contaminantes biológicos (virus, bacterias, hongos, etc.)”.

Mientras en otros países las actividades relacionadas con la seguridad y la salud se están mejorando desde hace mucho tiempo en la que se incluyen actividades formativas para los agricultores (Murphy, 1992), en España la seguridad y salud en las explotaciones agrarias, se rige por la Ley de Prevención de Riesgos Laborales, gracias a la cual, en los últimos años se están realizando actividades formativas que se complementan con la divulgación de las mismas en folletos informativos, que son facilitados a los ganaderos.

En la tabla 1, se observa que en estos últimos años los accidentes en el sector agrícola han disminuido en número y en gravedad, dato muy significativo lo que indica que cada vez los agricultores están concienciados de que existe un riesgo en este sector y que es necesario tener presentes una serie de medidas preventivas. Aunque, es necesario realizar un análisis pormenorizado de la situación, porque aún siguen existiendo muchos accidentes graves.

Tabla 1. Tabla de la siniestralidad laboral en Galicia en los años 2009-2011. (I.G.E. 2009-2011)

Accidentes en el Sector Agrícola

2009 2010 2011

Leves 1.450 1.391 1.346

Graves 65 87 54

Mortales 6 5 5

Total 1.521 1.483 1.405

El Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo y el Consejo General de Colegios Oficiales de Ingenieros Técnicos Agrícolas de España, han realizado un estudio sobre los riesgos laborales en el Sector Agropecuario, en el que se observa que, en este sector nos encontramos en un ámbito de trabajo en el que trabajan ambos sexos, aunque predomina el sexo masculino, a pesar de ello no se aprecian resultados distintos por sexo.

1634

Analizando el estudio en detalle, el ERGA FP 63, se observa que, una gran mayoría de los encuestados un 82% son conscientes de los riesgos que conlleva su trabajo, siendo las causas más frecuentes de accidente los riegos denominados como distracciones, ocupando un 59%, destacando como las más frecuentes, la manipulación de instalaciones o equipos potencialmente peligrosos y la manipulación de los agentes químicos. Seguidos de aquellos que surgen por estar trabajando con animales vivos, sobre todo cuando se realiza su manipulación cuando se encuentran enfermos o alterados.

Cabe hacer especial mención a que el tiempo para la ejecución de la tarea también, provoca un repunte de la tasa de accidentes en momentos puntuales de las distintas tareas de manejo de las explotaciones como puede ser la recogida de recogida de forraje, el ensilado, el henificado, que son tareas muy condicionadas por las condiciones climáticas y que han de realizarse en un breve periodo de tiempo.

Metodología

En el presente trabajo se analizarán las herramientas de las que disponen los agricultores y ganaderos, para poder detectar los riegos y así prevenirlos. Intentaremos determinar si los continuos intentos de la Administración, para formar a los agricultores en este campo, han dado sus resultados. Analizaremos la normativa y publicaciones existentes sobre prevención de riesgos en este sector agrario y su nivel de implantación.

Para conocer el estado actual de la prevención de riesgos laborales dentro del sector lácteo gallego, se procedió a realizar un trabajo de campo en el año 2009. Para obtener unos resultados representativos fue necesario determinar el tamaño muestral de la misma, para ello inicialmente se determinó la cabaña existente en ese período, mediante el IGE 2009 que indicaba 13.050 explotaciones de vacuno lechero en Galicia en el año 2009, muestreo válido a día de hoy porque actualmente las explotaciones ganaderas siguen disminuyendo de tamaño.

Conocida la población, se determinó el tamaño muestral, con un muestreo aleatorio simple y mediante el procedimiento de muestra finita (Azorín, et al.1986).

Puesto que la varianza de la población era desconocida fue necesario tomar una muestra piloto (Wormleighton, 1960) estableciéndose un error relativo de muestreo del 5 % y un intervalo de confianza del 95%, Lo que nos aporta un valor de 42,90 explotaciones a entrevistar, debido a la proximidad de algunas explotaciones al final la muestra alcanzó 50 explotaciones (por lo que el error de muestreo real es de 3,80%).

Posteriormente se procedió a realizar el trabajo de campo, en el que las explotaciones objeto del estudio, fueron sometidas a una visita, en la cual se desenvolvió una encuesta preliminar para caracterizar la situación laboral de los trabajadores, cuantos eran, su horario de trabajo, sus condiciones (ambiente térmico y de ruido), su conocimiento de la ley de prevención de riegos.

Dicha encuesta constaba de 91 preguntas repartidas en 12 apartados, como se puede apreciar en la figura 1, en la que se muestran los apartados existentes en el cuestionario y las preguntas existentes en cada uno.

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2

6

6

3

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6

7

8

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7

Datos personales Situación laboral y tipo de contrato

Tipo de trabajo Ambiente térmico

Agentes físicos Caidas

Contaminantes químicos y biológicos Condiciones de seguridad

Diseño del puesto y factores psicosociales Horario de trabajo

Actividades preventivas Daños a la salud

Figura 1. Cuestionario realizado en campo. Número de preguntas según área de estudio.

En cuanto a la información que existe sobre prevención de riegos en el sector agrario, existe numerosa documentación, en el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT). Además de las consultas realizadas en la Ley de Prevención de Riesgos Laborales (LPRL 2007) existen numerosos portales temáticos con gran cantidad de información desde el punto de vista preventivo, actividades formativas y normativa aplicada. Habiendo incluso capítulos específicos, como son la aplicación de plaguicidas, manejo y ergonomía de la maquinaria, agentes físicos y biológicos presentes en este sector, etc.


Según lo dispuesto en la tabla 2, se observa que la mayor parte de los trabajadores del sector agrario se dedican exclusivamente a él, un 92%, siendo este, por lo tanto, un sector muy especializado. Aproximadamente un 95% de los encuestados están afiliados a sindicatos, pese a que muy pocos conocen su convenio laboral, solo un 13%. La aplicabilidad de la LPRL en el sector agrario, apenas es conocida por un 37%, de la que dicen conocer su existencia y poco más.

Tabla 2. Situación Laboral y conocimiento LPRL.

Situación Laboral

Sector agrario 92%

Afiliados a sindicatos agrarios 95%

Trabajadores conocen convenio laboral 13%

Conocen LPRL grandes rasgos 37%

Desconocen la LPRL 63%

Es necesario hacer una mención a la aplicación de productos fitosanitarios, porque casi la totalidad de ellos, un 96%, los manipulan ellos mismos. Aunque a pesar de disponer un alto porcentaje de ellos un 92% del carnet de manipulador solo, un 28 % de ellos recicla los envases adecuadamente.

Además solo un 20% de los encuestados dispone de un lugar de almacenamiento adecuado para estos productos, lo que puede ocasionar que un 16% de ellos, sufran molestias en su manipulación, porque un 40% de los encuestados dicen usar los equipos de protección individual (EPIS), para la aplicación

1636

de los mismos. Un dato preocupante es que para un 28%, de los encuestados reconocen que a veces es complicado entender la etiqueta del producto a aplicar y un 4% que no la entiende en su totalidad.

Tabla 3. Manipulación de productos fitosanitarios.

Manejo y almacenaje de los productos

Los manipulan los propios trabajadores 96%

Disponen de carnet de manipulador 92%

Reciclan adecuadamente los envases 28%

Tienen un lugar de almacenamiento adecuado productos fitosanitarios 20%

Molestias sufridas durante el manejo de los productos 16%

Uso de los EPIS en la distribución productos 40%

Aseguran que llevan etiqueta informando de la peligrosidad 18%

Tienen problemas para entender la etiqueta 4%

La etiqueta a veces es complicada 28%

La etiqueta es fácil de entender 32%

En cuanto al ambiente de trabajo, a la vista de la figura 2, se puede decir que un alto porcentaje de los encuestados más de un 90%, trabajaban con un nivel de ruido elevado para la mayor parte de las tareas a realizar, aunque a pesar del ruido que soportan tan solo un 4% dice ponerse EPIS en ocasiones para evitarlos en aquellas tareas más ruidosas.

Si analizamos el ambiente y condiciones de trabajo tenemos que decir que sus condiciones de trabajo son inadecuadas, porque sufren vibraciones a diario en el puesto, siendo las mayores con un 63% las sufridas por el cuerpo entero.

En cuanto al espacio necesario para la realización de las tareas, para un 64% de ellos son incómodos o inadecuados. Siendo un porcentaje mucho mayor un 86%, los que aseguran tener que realizar o adoptar posturas dolorosas o fatigantes de forma ocasional para reparar alguna maquinaria o instalación.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

N IVEL DE RUIDO.

No es muy elevado, pero si

molesto

Usan EPIS para evitar RUIDO

Sufren vibraciones a

diario

Vibraciones de cuerpo entero

Vibraciones Mano_Brazo

Espacio de trabajo

inadecuado

De forma ocasional

adoptan posturas dolorosas o fatigantes

Figura 2.Ambiente de trabajo

1637

Analizando las actividades preventivas, en la tabla 4 se observa que los agricultores realizan escasas labores o actividades preventivas, puesto que solo un 10% de los encuestados fueron formados en los últimos 12 meses, a pesar de ser conocedores un 32% de que existen riesgos en su actividad, los EPIS son muy poco usados solo por un 12%, aunque un alto porcentaje de ellos un 68%, son conscientes de que la maquinaria debe de disponer de marcado CE, para disponer de todos los sistemas de seguridad.

Tabla 4. Actividades preventivas realizadas

Recursos y actividades preventivas

Alguna actividad preventiva en los últimos 12 meses 10%

Consideran necesario uso EPIS 12%

Maquinaria tiene marcado CE 68%

Están informados sobre los riesgos de su actividad 32%

Conclusiones

La LPRL es la gran desconocida de los trabajadores agrarios, pese a todas las actividades divulgativas realizadas por la Administración, a pesar de que muchos trabajadores están asociados a sindicatos, lo que indica que las labores preventivas realizadas no son muy efectivas.

Es necesario hacer hincapié en la formación, puesto que gran parte de los encuestados desconocen la totalidad de los riegos a los que se ven sometidos.

En cuanto a las actividades preventivas destacar que son muy escasas y si consideramos un punto de mejora este sería asesorar a los sindicatos agrarios, para que colaboraran en la formación y la divulgación de actividades preventivas.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Secretaría Xeral de I+D de la Xunta de Galicia, por la financiación de esta investigación a través del proyecto “Modelos de Ordenación Productiva Agraria para implementar la eficiencia de las explotaciones lácteas” con referencia PGIDIT09RU015291PR.

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16-24. Wormleighton, R. (1960). A useful generalization of the Stein two-sample procedure. The Annals of

Mathematical Statistics 31, 217-221.

1638

El software libre, como herramienta de gestión en explotaciones gallegas

C. Escudero1, S. Irimia, C.J. Álvarez

1GI-1716 - Proyectos y Planificación – Dpto. de Ingeniería Agroforestal - Universidad de Santiago de Compostela. R/ Benigno Ledo, Campus Universitario

27002 Lugo. Email: [email protected]. Telf: 982823323

Resumen

La comunidad Autónoma de Galicia, ha tenido y tiene su principal actividad económica en el sector primario, destacando dentro de él, está el subsector ganadero especializado en la producción de vacuno de carne y en la producción láctea, siendo referente nacional en producción de leche aportando casi el 40% de las ventas totales a las industrias y con más del 55% de los productores españoles. La situación actual de la mayoría de las explotaciones lecheras de Galicia, con unos costes de producción en continuo aumento y unos ingresos estancados es crítica de cara al futuro.

En la actualidad y debido al precio pagado por las industrias a los productores estos se encuentran en una situación límite con ingresos operacionales que apenas llegan a cubrir gastos de producción. La falta de herramientas específicas que les permitan optimizar su estructura de costes agrava si cabe todavía más esta situación.

Estudios previos realizados dentro del grupo de investigación consideraban que dentro de la estructura de costes de las explotaciones lácteas gallegas, estos realizaban inversiones marginales en los servicios técnicos o asesorías y en la gestión y administración de las mismas.

Para revertir esta situación, las herramientas específicas basadas en código abierto se plantean como una herramienta de gestión apropiada para este tipo de empresas, reacia a invertir en gestión individualizada y acostumbrada a seguir las estrategias dictadas desde las distintas administraciones.

En este contexto se sitúa la base de la investigación propuesta como forma significativa de aportar soluciones a los problemas del sector lácteo de Galicia

Palabras clave: Software libre, comunidad de usuarios, eficiencia, explotaciones de vacuno lechero.

Free software as a management tool in Galician dairy farms

Abstract

Galicia has its main economic activity in the primary sector, highlighting in it, the livestock subsector, specialized in beef and dairy milk productions, it is a national reference in milk production accounts for almost 40% of total sales and bringing together more than 55% of Spanish milk producers. The current situation of the majority of dairy farms in Galicia, with production costs steadily rising and stagnant incomes are critical for the future.

Currently, due to the price paid by industry to producers they are in an extreme situation with similar production costs and incomes. The absence of specific tools that enable them to optimize their cost structure further aggravates the situation.

Previous studies by this research group considered that the cost structure of Galician dairy farms, they made marginal investments in technical or consultancy services, management and administration.

To improve this situation, the specific tools based on open source is proposed as an appropriate efficiency management tool for this business, unwilling to invest in individual management and used to follow the strategies dictated from the government.

In this context there places the base of the investigation proposed as significant form of contributing solutions to the problems of the lacteal sector of Galicia.

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Key words: Free software, user community, efficiency, dairy farms.

Introducción

La comunidad Autónoma de Galicia, ha tenido y tiene su principal actividad económica en el sector primario, destacando dentro de él, está el subsector ganadero especializado en la producción de vacuno de carne y en la producción láctea. La ganadería en Galicia, es por tanto, es una de las actividades más importantes desde el punto de vista mercantil y la principal fuente de ingresos de los más de 30000 núcleos de población rural que la comunidad tiene repartidos por sus 315 ayuntamientos. Pese a este peso económico no hay que dejar de mencionar su importancia desde el punto de vista social, cultural, medioambiental y paisajístico.

Tradicionalmente el sector ganadero en Galicia se ha caracterizado por presentar explotaciones con reducido tamaño y poca superficie por explotación, muchas de ellas como parte de una economía de subsistencia o último recurso. Gran cantidad de factores han marcado su evolución en los últimos años, el envejecimiento de la población, los movimientos demográficos hacia las ciudades y la falta de profesionalización y eficiencia en la gestión, entre otros, han supuesto el cierre de gran cantidad de explotaciones, casi un 75% en los últimos 20 años.

En el año 1998 la cuota media por explotación láctea en Galicia se situaba en torno a las 40 t, hasta el año 2001 se produjeron grandes incrementos en la cuota por explotación de hasta el 21% situándose a finales del año 2001 en 66,81t. Tras dos años de crecimiento moderado se vuelve a producir un proceso concentrador muy marcado con grandes incrementos próximos al 20% anual, que hicieron que a finales del año 2007 la cuota media por explotación en Galicia se situara en 156,5t, un incremento del 287,2% respecto a la cuota asignada 8 años antes. Tras este periodo de fuertes subidas los incrementos se estabilizaron en torno al 5% anual hasta situarse en el año 2010 en 176,3t por explotación de media.

A la cabeza del subsector ganadero se encuentra la producción láctea como aquella con mayor peso específico dentro de él y también en el conjunto de España. De hecho las vacas de leche en España se ubican principalmente en Galicia, Principado de Asturias, Cantabria, Castilla y León, Andalucía y Cataluña, estas comunidades representan el 90,08 % del censo de ganado vacuno de leche y sólo Galicia posee el 53 % de toda la cabaña ganadera nacional en su territorio.

Del mismo modo, Galicia se encuentra a la cabeza en cuanto a al porcentaje de entregas de leche representando el 37,9% del total y que engloba al 56,1% de los productores estatales destacando por encima del resto. Pese al marcado peso del sector lácteo gallego en el conjunto estatal, al comparan las entregas por productor, Galicia se encuentra a la cola con una media de 176,3t por productor seguida muy de cerca por Asturias con 210,8t por productor de media y por Cantabria con 245,3t, lo que pone de manifiesto tendencia similar dentro de las explotaciones de la cornisa cantábrica (Carcedo,2006).

El precio medio de la leche pagada al productor en Galicia durante el periodo 2002-2012 fue de 30,85 euros por cada 100 litros, teniendo en cuenta los precios alcanzados en los años 2007 y 2008 que deben de considerarse como excepcionales. El precio medio pagado a productores durante el periodo 2002–2012 sin contabilizar dicho periodo excepcional fue de 29,55 euros por cada 100 litros.

Durante el bienio 2007-2008 los precios pagados a los productores se incrementaron más de un 23% llegándose a pagar en ese periodo hasta 49,09€ por cada 100 litros (Según mes y estrato de producción). Esta subida en el precio pagado al productor es paralela a subidas generalizadas en los mercados internacionales de productos alimentarios, agravados por las restricciones de los principales países exportadores para proteger sus mercados internos (Trostle, 2008).

Este periodo de bonanza en los precios, fue seguido por unas acusadas bajadas en el mercado internacional, en abierta contraposición con las estimaciones previstas de subidas de los precios

1640

realizadas en 2007 en los principales informes publicados sobre la situación de los mercados (Sineiro, F., and Lorenzana R. 2008).

La evolución del precio de la leche se ha mantenido relativamente moderada desde el año 2002, con variaciones anuales no superiores a 1,81 € por cada 100 kg de leche, con excepción del periodo anteriormente descrito, en los últimos años.

En la actualidad y debido al precio pagado por las industrias a los productores estos se encuentran en una situación límite con ingresos operacionales que apenas llegan a cubrir gastos de producción. La falta de herramientas específicas que les permitan optimizar su estructura de costes agrava si cabe todavía más esta situación.

En este contexto se sitúa la base de la investigación propuesta como forma significativa de aportar soluciones a los problemas del sector lácteo de Galicia.

Material y Métodos

Para realizar el estudio, se realizaron encuestas en explotaciones de vacuno lechero de Galicia. Para determinar el tamaño muestral necesario para obtener una muestra representativa de la realidad del sector, se utilizó la metodología propuesta (Irimia, S., and Resch, C. 2009).

Tras la determinación del número mínimo de explotaciones necesarias se efectuó una encuesta a 50 seleccionadas aleatoriamente incluyéndose todas las tipologías existentes en Galicia.

A efectos de este trabajo se consideraron también los datos estadísticos disponibles en el Instituto Gallego de Estadística, Instituto Nacional de Estadística y las publicaciones de la Consellería do Medio Rural e do Mar.


0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

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45,00

50,00

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

€/

100 litro

s

Año

Ingresos totales

Costes totales

Costes variables

Costes fijos

Coste oportunidad

Figura 1. Evolución de ingresos y costes de las explotaciones lácteas Gallegas. Periodo 1998 -2010

Los ingresos de la producción lechera han representado, de media para el conjunto de las explotaciones 38,31 € por cada 100 litros, distribuidos en venta de leche (84,91%), venta neta de terneros (5,04%), venta neta de vacas (2,79%) y otros ingresos, incluyendo pago único (6,89%) llegando a representar estos el 13,57% desde el año 2006.

1641

Durante este periodo se experimentaron incrementos de más del 37% de los ingresos obtenidos por la venta de leche, sobre todo en el bienio 2007-2008, situando a la producción láctea como un valor seguro dentro de las producciones ganaderas.

Los gastos variables medios fueron de 18,49 € por cada 100 litros (entre 15,04 y 24,87), distribuidos en productos comprados para la alimentación (60,42%), producción de forrajes (14,19%), gastos veterinarios y sanitarios (11,60%) y los gastos derivados del consumo de energía y la utilización de la maquinaria (11,24%).

Los costes variables se han incrementado en este periodo un 35,15% lastrado sobre todo por el aumento de los gastos energéticos, veterinarios y de alimentación con un 166,67%, 53,01% y 48,97% respectivamente.

Los costes fijos medios fueron de 6,95 € por cada 100 litros, representando tanto las amortizaciones técnicas como los otros costes fijos (Administración, gestión, asesoramiento, intereses, etc) algo más del 40% cada uno. Al analizar los costes de gestión de las explotaciones objeto del estudio, estos son de 0,41€ por cada 100 litros, principalmente destinados al pago de cuotas sindicales, siendo estos los encargados de realizar la gestión y el asesoramiento técnico de las mismas.

Los costes de oportunidad representa de media 8,15 € por cada 100 litros, siendo el coste de trabajo familiar el que mayor peso tiene dentro de ellos con un porcentaje del 61,91.

Los resultados económicos de la última década se observa que el margen neto medio de las explotaciones ha descendido en torno al 21% y el beneficio obtenido en el año 2010 es prácticamente similar al de doce años atrás.

Bajo esta estructura de ingresos y costes, en donde las explotaciones lecheras obtienen un beneficio de 5,01€ por cada 100 litros que se corresponde prácticamente con las primas percibidas, las herramientas de gestión que se pongan en mano de los ganaderos para mejorar su competitividad y eficiencia han de suponer un coste mínimo o nulo. En este horizonte el software libre enfocado a mejorar la gestión de las explotaciones, aparece como una solución idónea que permite dotar al productor de estas herramientas sin que ello suponga un incremento en sus costes.

En la actualidad la mayoría del software de gestión de explotaciones está desarrollado por empresas o particulares se distribuye bajo licencias de copyright, es decir programas ilegibles en su código, pero ejecutables. Es decir este tipo de software se trata como un bien privado o un producto de pago (Ostrom, V., and Ostrom E., 1978 y Savas, E.S., 1977), y el acuerdo de licencia normalmente prohíbe la copia del software para su uso en otros equipos.

El permiso para copiar, modificar y distribuir el código fuente del software que se encuentra en el software libre / código libre o abierto (FOSS) ofrece dos ventajas potenciales sobre los sistemas tradicionales de derechos de autor, permitiendo múltiples vías para el desarrollo de software.

En primer lugar la gran cantidad de este tipo de software se proporcionan sin costo alguno para el usuario final, creando un incentivo importante para que sea utilizado, especialmente por las personas y organizaciones que trabajan con presupuestos limitados (Hahn, R. W., 2002).

En segundo lugar, al proporcionar el código fuente legible se permiten nuevas modificaciones creando un gran potencial para generar una gran comunidad de usuarios, más grande que cualquier organización o empresario privado puede crear, para desarrollar, probar y depurar las futuras versiones del software (Raymond, E.S., 1998).

Esta innovación en las licencias de software, junto con herramientas de distribución basadas en Internet, pone al alcance de cualquier usuario en cualquier parte del mundo estos proyectos de software libre amparados muchos de ellos a través de un régimen de propiedad común (Benkler, Y., 2002).

1642

Conclusiones

El desconocimiento de los costes de producción por parte de los ganaderos, limitan su supervivencia, los ubica en situación de desventaja frente a la industria y frena su capacidad de negociación de cara a al establecimiento del precio de su producto.

La volatilidad de los precios percibidos por el productor obligará a éstos a cambiar sus sistemas de producción para reducir y controlar los costes de producción.

El software basado en código abierto se postula como una herramienta óptima para la gestión de las explotaciones sin que esto repercuta en su estructura de costes.

Proporcionar a los productores herramientas de fácil utilización que les permitan, mediante variables relacionales, introduciendo pocos parámetros de sencilla cuantificación obtener una estimación de sus costes de producción.

En Galicia existes 12.518 (explotaciones de vacuno de leche) usuarios potenciales de programas de gestión basados en FOSS cuyo presupuesto para invertir en software específico es limitado y que generan una comunidad de usuarios lo suficientemente grande para desarrollar futuros proyectos.

Bibliografía

Carcedo, V. (2006). La producción de leche: Una reestructuración que no cesa. Cuadernos de La Tierra UPA 6, 39-49.

Benkler, Y. (2002). Coase's penguin, or, Linux and the nature of the firm. Yale Law Journal 112 (3), 371-446. Hahn, R. W. (2002). Government policy toward open source software. Brookings InstitutionPress, 4-119. Irimia, S., and Resch, C. (2009). Neural network analysis of dairy farm efficiency in Galicia. Spanish Journal of

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http://www.firstmonday.org/issues/issue3_3/raymond/ index.html. Savas, E.S. (1977). Alternatives for delivering public services: toward improved performance. Westview Press,

7-143. Sineiro, F., and Lorenzana R. (2008). Estudio sobre el sector de envasado y distribución de leche en Galicia

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1643

Aplicación de imagen hiperespectral para observar el efecto de la salinidad en hojas de lechuga

M.A. Lara1, B. Diezma2, L. Lleó1, J.M. Roger3, Y. Garrido4, M.I. Gil4, M. Ruiz-Altisent2

1LPF-TAGRALIA. Dpto. de Ciencia y Tecnología Aplicadas a la Ingeniería Técnica Agrícola, E.U.I.T.Agrícola, Univ. Politécnica de Madrid, Avda. Complutense s/n, 28040 Madrid, Spain; [email protected] 2 LPF-TAGRALIA. Departamento de Ingeniería Rural, E.T.S.I. Agrónomos, Universidad Politécnica de Madrid,

CEI-Moncloa. Avda. Complutense s/n, 28040 Madrid (Spain). 3IRSTEA, 361 rue Jean-François Breton BP 5095, 34196 Montpellier Cedex 5, France

4 Grupo de Investigación en Calidad, Seguridad y Bioactividad de Alimentos Vegetales, CEBAS-CSIC, Apdo. 164, 30100 Espinardo, Murcia

Resumen

La salinización en suelos de cultivos es un fenómeno muy relevante en el Sureste español que se produce por el empleo de aguas de riego salinas o de mala calidad. La lechuga (Lactuca sativa L.) es uno de los cultivos hortícolas de mayor implantación en esta área, destinándose principalmente para consumo en fresco y en productos cuarta gama. La salinidad puede afectar a la productividad y calidad del cultivo, sin embargo, en determinadas concentraciones investigaciones previas muestran que la salinidad puede favorecer la conservación de las hojas tras el corte, disminuyendo los procesos de degradación enzimática y el desarrollo de microorganismos. El objetivo del presente trabajo es evaluar la viabilidad de la imagen hiperespectral (400 a 1000 nm) para identificar la influencia del estrés salino en lechuga ‘baby’ recién recolectada. Para ello, se han adquirido imágenes de 40 hojas de diferentes lechugas sometidas a tres soluciones salinas diferentes y a una solución control. Dichas imágenes fueron sometidas a preprocesado de espectros (suavizado con el algoritmo Savitsky-Golay + normalización SNV), combinado con Análisis de Componentes Principales. Las imágenes virtuales de scores generadas con el modelo muestran diferencias progresivas en los valores asignados a los píxeles de las imágenes a medida que aumenta la concentración salina de la solución aplicada al cultivo. Se observa cómo la solución salina afecta a la hoja cambiando la coloración de las zonas medias, posiblemente debido a la concentración de solutos. La interpretación de los loadings de estos modelos permite conocer cómo afecta la salinidad al comportamiento espectral de las hojas. La imagen hiperespectral puede tener un gran potencial para identificar los límites de salinidad tolerados y evitar concentraciones tóxicas que afecten negativamente la vida útil de las hortalizas de hoja. Este conocimiento permitirá desarrollar índices multiespectrales capaces de identificar hojas afectadas por salinidad durante su cultivo y procesado postcosecha. Palabras clave: análisis de imagen hiperespectral, espectroscopía, técnica no destructiva, hojas de lechuga, salinidad.

Hyperspectral images for the detection of salinity effect on lettuce leaves Abstract

Saline soils cover a very important area in the southeast of Spain. Salinization processes of fruit crop and horticultural soils are being produced due to the use of saline irrigation or low quality water. Lettuce (Lactuca sativa L.) is one of the most implanted horticultural crops in this area Soil and water salinity causes productivity losses, because of the decrease in the growth of the plants, and quality losses. High levels of salinity generate necrosis in the leaves. Many studies also show that a great saline concentration in the leaves improves postharvest shelf life after harvest, decreasing enzymatic activities and microbial decay. Fast and non destructive techniques could contribute to the characterization of the effect of salinity and its distribution in lettuce leaves. The aim of this study is to evaluate the feasibility of hyperspectral imaging to identify the influence of salt stress in fresh harvested baby lettuce. Forty leaves of “Baby lettuce” were selected. Samples were submitted to hydroponic culture in Hoagland solution as control and 3 different saline solutions (+50 mM NaCl, +100 mM NaCl and +150 mM NaCl) (10 leaves for each level). Hyperspectral images (400 – 1000 nm) from the surface of each leaf have been acquired and a preprocessing procedure (smoothing with Savitsky-Golay algorithm and normalization SNV), combined with Principal Component Analysis has been applied in order to generate a model able to monitor the salinity effect in the leaves. Virtual images of scores generated with this model show clear and progressive differences as the saline concentration increases. It can be observed how the effect of salinity seems to be higher in the surface area of the leaves, maybe due to the concentration of solutes. The practical use of hiperspectral images could be of great interest to identify the tolerance limits to avoid the risk of toxic concentrations that negative affect the shelf life of leafy vegetables. The interpretation of the loading of this model will allow developing multispectral indexes capable to determine the effect of saline concentration on the lettuce leaves during cultivation and postharvest processes. Keywords: hyperspectral image analysis, spectroscopy, non-destructive assessment, lettuce leaves, salinity.

1644


La salinidad del suelo y/o del agua de riego es un factor determinante en el crecimiento de la mayoría de cultivos hortícolas, llegando a causar verdaderos problemas en la agricultura, principalmente en regiones áridas o semiáridas (Shannon et al., 1994). Los suelos salinos ocupan una gran superficie en el Sureste español, y la lechuga (Lactuca sativa L.) es uno de los cultivos hortícolas de mayor implantación en esta área; su producción se destina principalmente para consumo en fresco y en productos cuarta gama.

La tolerancia a la salinidad de la lechuga depende en gran medida de la variedad cultivada, aunque influyen otra serie de factores del cultivo, del suelo y ambientales (Maas y Hoffman, 1977). La lechuga es moderadamente sensible a la salinidad y a partir de cierto nivel ve afectado su desarrollo (Ayers et al., 1951).

Los cultivos herbáceos afectados por la salinidad (en umbrales moderados) no suelen presentar daños visibles en las hojas, aunque su desarrollo y productividad disminuyen (Maas y Hoffman, 1977). Sin embargo, cuando la salinidad provoca desequilibrios en la concentración de determinados elementos minerales pueden aparecer daños en el tejido foliar (Eraslan et al., 2007; Carassay et al., 2012).

Un estrés salino moderado en el cultivo de la lechuga puede tener efectos positivos que se traducen en un aumento de la vida útil del producto debido a una menor actividad de la polofeniloxidasa y de la peroxidasa (Chisari et al., 2010), y deterioro microbiológico (Scuderi et al., 2011).

La imagen hiperespectral se ha utilizado ampliamente para detectar niveles de salinidad en suelos y vegetación por teledetección, desarrollándose numerosos índices espectrales (Hamzeh et al., 2013). Sin embargo, no se ha empleado a nivel local para observar los efectos de la salinidad en los tejidos. En el presente trabajo se utilizan técnicas de imagen hiperespectral como procedimiento no destructivo para identificar la influencia del estrés salino en lechuga “baby” recién recolectada.


Se cultivaron 40 plantas de lechuga ‘baby’ en cultivo hidropónico, utilizando ocho cubetas provistas de una tapadera con orificios. En cada orificio se colocó una plántula hasta un total de cinco por cubeta. Las ocho cubetas se dividieron en cuatro grupos de dos, correspondientes al tratamiento de control (Ct) y a los tratamientos de salinidades S1, S2 y S3 (S1 50 mM NaCl, S2 100 mM NaCl y S3150 mM NaCl, respectivamente). Se empleó solución ‘Hoagland’ como solución control, a la que se le añadieron las tres soluciones salinas. Tras el desarrollo de las lechugas, llegado el punto de recolección, se seleccionaron 10 hojas de dimensiones similares para cada uno de los cuatro tratamientos.

Las imágenes se adquirieron con un sistema de visión hiperespectral (VNIR 400 a 1000 nm, 189 longitudes de onda de Headwall Photonics HyperspecTM, con lámpara halógena). La resolución espacial fue de 0.26 mm/píxel. Las muestras fueron escaneadas mediante un sistema de barrido lineal Durante la adquisición se computaron imágenes hiperespectrales de reflectancia relativa considerando como blanco una pastilla de sulfato de bario.

En cada imagen hiperespectral de hoja se seleccionaron n= 32000 espectros evitando el nervio principal, y se computó el espectro medio. Se constituyó un set de calibración formado por los 40 espectros medios de las 40 hojas. Dicho set fue sometido a dos pretratamientos sucesivos: Savitsky-Golay (suavizado mediante un ajuste a polinomio de grado 3, con una amplitud de ventana de 21 longitudes de onda y cómputo de la segunda derivada) y normalización Standard Normal Variate (SNV), para corregir los efectos aditivo y multiplicativo, respectivamente. Sobre este set de espectros pretratados se computó un Análisis de Componentes Principales (PCA). Las imágenes hiperespectrales

1645

de las hojas se proyectaron sobre uno de los componentes principales obtenidos, el que se mostró más sensible al tratamiento de salinidad, consiguiendo las correspondientes imágenes artificiales de las proyecciones scores.

Posteriormente se computaron los histogramas relativos de las imágenes de scores de las hojas y sus correspondientes modas. Por último se realizó una clasificación no supervisada de los histogramas según el método de Ward (Ward, 1963).


Con los espectros medios de cada hoja se computó el espectro medio correspondiente a las 10 hojas de cada uno de los 4 niveles de salinidad. La Figura 1 muestra dichos espectros medios para las hojas del grupo control (Ct) y del grupo de mayor salinidad (S3). Las principales diferencias se pueden observar en el pico situado sobre 550 nm, en el valle a 680 nm y en la zona del infrarrojo.

400 500 600 700 800 900 1000 11000

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Wavelength

Rela

tive R

eflecta

nce

Ct = 0 mM NaCl

S3 = 150 mM NaCl

Figura 1.- Espectros medios de reflectancia relativa de las hojas del tratamiento control (Ct), en azul, y del

tratamiento de mayor salinidad (S3), en rojo.

A 550 nm se observa una disminución en la altura del pico a mayor salinidad de las hojas. Este pico se encuentra en la zona del espectro visible correspondiente al color verde. Parece, por tanto, que cuanto mayor es la salinidad, menor reflectancia del color verde se produce en las hojas. En torno a 680 nm (banda de absorción de la clorofila) se observa un incremento en el nivel de reflectancia al aumentar la concentración de salinidad, que puede deberse a un menor contenido de clorofila. Por último, se produce un aumento de la reflectancia en el infrarrojo en el tratamiento de mayor salinidad respecto del tratamiento control (efecto similar al que se produce en hojas bajo estrés hídrico). La lechuga, cultivada en condiciones crecientes de salinidad, presenta una disminución progresiva del peso fresco así como de su contenido en agua (Eraslan, 2007). Numerosos artículos muestran que a medida que disminuye el contenido en agua de la vegetación aumenta la reflectancia en el infrarrojo (Tucker, 1980; Clevers et al., 2010). Todo ello está en consonancia con nuestros resultados.

Después del pretatamiento y de aplicar el PCA a los espectros del set de calibración se seleccionó el primer componente PC1 por presentar la mayor relación con la salinidad.

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400 500 600 700 800 900 1000 1100-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Longitud de onda (nm)

ld1

Ct S1 S2 S3-2

-1.5

-1

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

Tratamiento salino

Figura 2.- Izqda: Componente Principal PC1 del PCA sobre los espectros corregidos con Savitsky-Golay y SNV. Dcha: Representación de los scores del PC1 para cada hoja (n=40) de cada tratamiento de salinidad.

En rojo se muestra el valor medio de las hojas de cada tratamiento salino.

Los loadings del PC1 (Figura 2, izquierda) presentan dos zonas de interés: una relacionada con el nivel de reflectancia en el verde (alrededor de 550 nm), y otra relacionada con el red edge (en torno a 680-720 nm) aproximadamente lo que corrobora que se producen cambios en la absorción de la clorofila. Los correspondientes scores crecen con el nivel de salinidad (Figura 2, derecha). La Figura 3 muestra las imágenes de scores obtenidas al proyectar las imágenes hiperespectrales de las hojas, corregidas con Savitsky-Golay y SNV, sobre el PC1. Se aprecian claramente las diferencias entre las hojas Ct y las hojas S3, evolucionando desde píxeles azulados hacia naranjas y rojizos según aumenta la concentración de salinidad.

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000 -10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000 -10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

Figura 3.- Imágenes de scores tras proyectar las imágenes hiperespectrales, corregidas con Savitsky-Golay

y SNV, sobre el PC1. Izqda: 5 hojas de tratamiento control. Dcha: 5 hojas de tratamiento S3.

En la Figura 4, izquierda, se presentan los histogramas medios de cada hoja y nivel de salinidad. Se comprueba cómo, según aumenta la concentración salina en la hoja, los histogramas se van desplazando hacia la derecha y se hacen, en general, más estilizados al concentrarse una mayor cantidad de píxeles en valores similares. Por otra parte la Figura 4 derecha muestra los rangos de los scores (media +/- rango intercuartil, caja azul, y rango total de los datos, líneas negras). Se pueden diferenciar bien los niveles de salinidad S2 y S3 entre ellos y respecto al Ct y al nivel S1.

1647

0 50 100 150 200 250 3000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

Ct

S1

S2

S3

1 2 3 4

110

120

130

140

150

160

170

180

Tratamiento salino

Figura 4.- Izqda: histogramas medios de las hojas correspondientes a cada tratamiento salino. Dcha: distribución de los valores de la moda de las hojas de cada tratamiento salino y comparación de los valores

medios y varianza entre cada tratamiento.

Por último, se realizó una clasificación no supervisada de los histogramas de las hojas, según el método de Ward, obteniéndose el dendrograma correspondiente. Considerando tres clústeres (Figura 5) y las hojas que se agrupan en cada clúster (Tabla 1) se ve que el clúster 1 representa mayormente a las hojas de los tratamientos Ct y S1, el clúster 2 a las hojas del tratamiento S2, y el clúster 3 a las del tratamiento S3.

0 50 100 150 200 250 3000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0.016

0.018

0.02

cluster1

cluster2

cluster3

Figura 5.- Histogramas medios correspondientes a cada clúster según la clasificación no supervisada de Ward.

Tabla 1.- Número de hojas de cada tratamiento salino

incluido en cada clúster considerado en la

clasificación no supervisada según el método Ward.

Tto. Ct Tto. S1 Tto. S2 Tto. S3

Clúster 1 8 7 1

Clúster 2 2 3 8 2

Clúster 3 1 8

Conclusiones

Se presenta una metodología para la evaluación de diferentes concentraciones de salinidad en hojas de lechuga baby mediante el empleo de imágenes hiperespectrales. Al computar un Análisis de Componentes Principales sobre los espectros medios de las hojas, suavizados y aplicada la segunda derivada con el algoritmo Savitsky-Golay y normalizados con SNV, se obtuvo que el primer componente era el que presentaba mayor relación con los cambios de concentración salina en las hojas. Al proyectar las imágenes hiperespectrales corregidas sobre el PC1 se obtienen las correspondientes imágenes virtuales de scores donde se pueden apreciar claras diferencias entre las hojas correspondientes a cada tratamiento salino.

1648

Al comparar los espectros medios de reflectancia de las hojas de diferente salinidad se aprecian diferencias principalmente en la zona alrededor de 550 nm (zona de reflectancia del verde), de 680 nm (pico de absorción de la clorofila) y en la zona del infrarrojo NIR, lo cual está en concordancia con parte de la bibliografía.

Comparando los histogramas medios de cada tratamiento de salinidad se observan diferencias claras entre cada uno de ellos que permiten separarlos. Al analizar los valores de moda de los valores de scores de cada hoja se observan también diferencias entre los cuatro niveles de salinidad, observándose una cierta similitud entre los valores de los tratamientos Ct y S1, pero una diferencia clara con los tratamientos S2 y S3.

Estas diferencias se vuelven a manifestar al realizar una clasificación no supervisada por el método de Ward, considerando 3 clases, en las que se aprecia como la primera clase agrupa a las hojas de los tratamientos salinos Ct y S1, principalmente, y las otras dos clases agrupan a las hojas de los tratamientos S2 y S3 respectivamente.

Agradecimientos

La financiación de este trabajo ha sido cubierta por el MICINN con los proyectos Multihort (AGL2008-05666-C02-01) y Babyleaf (AGL2010-20070). LPF-TAGRALIA es parte del Campus CEI Moncloa.

Bibliografía

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1649

Modelo de predicción de tracción para aperos de laboreo superficial

M. Suárez de Cepeda 1 y R. Romero2

1 ETS de Ingenieros Agrónomos de la UCLM, Av. Ciudad Universitaria, s/n, 02071 Albacete [email protected]

2 [email protected] Resumen

Labrar es preparar la tierra gradualmente para que las plantas fructifiquen. Los aperos de laboreo primario desplazan y destruyen el suelo para reducir su resistencia y enterrar o mezclar materiales vegetales, plaguicidas y fertilizantes en la capa de labranza. El laboreo primario es más agresivo, más profundo, y deja una superficie del suelo más rugosa que el laboreo secundario. Los aperos de laboreo secundario labran el suelo a profundidades más superficiales que los implementos de laboreo primario, proporcionando adicional pulverización, mezcla de pesticidas y fertilizantes en el suelo, nivel y firmeza, cierre de las bolsas de aire y la erradicación de las malas hierbas. La preparación del lecho de siembra es la operación final del laboreo secundario. El presente trabajo consiste en la realización de un ensayo para determinar los esfuerzos de tracción requeridos por los aperos de laboreo superficial. El material utilizado para realizar las mediciones de campo está compuesto de controlador de prestaciones para tractores DICKEY-john CMS 100 (consola, captador de velocidad, radar, caudalímetro de fuel, y contador de parada automática), sistema de adquisición de datos SA64/AD32, y sensores de esfuerzo para los brazos de tiro del tractor (ejes dinamométricos, marca Vibrometer modelo LB 214, con carga de 50 kN, y diámetro medio de 50 mm). Las experiencias para los aperos de laboreo superficial (chisel, cultivadores en labor primaria y secundaria, y grada de disco) han sido realizadas en distintos tipos de suelo y en diferentes condiciones de trabajo (profundidad, anchura, velocidad y condiciones de suelo). Los resultados permiten obtener los modelos de predicción de tracción para cada uno de los aperos, estimando que los requerimientos de tracción en función de los factores se igualan en estos aperos y que la velocidad es un factor de poca significación. Palabras clave: Aperos, tracción, laboreo, tractor, sistema de adquisición de datos

Draft prediction models for shallow plowing implements Abstract

Tilling is soil gradually preparing for plant growth. Primary tillage implements displace and shatter soil to reduce soil strength and to bury or mix plant materials, pesticides, and fertilizers in the tillage layer. Primary tillage is more aggressive, deeper, and leaves a rougher soil surface relative to secondary tillage. Secondary tillage implements till the soil to a shallower depth than primary tillage implements, provide additional pulverization, mix pesticides and fertilizers into the soil, level and firm the soil, close air pockets, and eradicate weeds. Seedbed preparation is the final secondary tillage operation. This work consists a test by to determine draft prediction model for shallow plowing implements. The material used for field measurements consists in: tractors DICKEY-john CMS 100 (console, speed sensor, radar, fuel flow meter and automatic stop), data acquisition system SA64/AD32 and sensors for draft (axle dynamometer, vibrometer LB 214, with load of 50 kN, and mean diameter of 50 mm). The experiences for shallow plowing implements (chisel plow, different field cultivators in primary and secondary tillage, and disk harrow) have been conducted in different soil types and in different conditions (depth, width, velocity and soil conditions). The results allow draft prediction models for each of the tools, estimating draft function on the factors are equal in implement shallow plowing and the speed is a factor of little significance. Keywords: Agricultural implement, draft, tillage, tractor, data acquisition system

1650

Introducción

Labrar es preparar la tierra gradualmente para que las plantas fructifiquen.

Se distinguen dos tipos de labores preparatorias: labores profundas y labores superficiales.

Generalmente el laboreo profundo se corresponde con las labores de tipo primario, y las superficiales con los laboreos de tipo secundario y complementario.

Los aperos de laboreo primario se encargan de desplazar y destruir el suelo para reducir su resistencia y enterrar o mezclar materiales vegetales, plaguicidas y fertilizantes en la capa de labranza. El laboreo primario es más agresivo, más profundo, y deja una superficie del suelo más rugosa que el laboreo secundario.

Los aperos de laboreo secundario se encargan de labrar el suelo a profundidades más superficiales que los implementos de laboreo primario, proporcionando adicional pulverización, mezcla de pesticidas y fertilizantes en el suelo, nivel y firmeza, cierre de las bolsas de aire y la erradicación de las malas hierbas. La preparación del lecho de siembra es la operación final del laboreo secundario.

En ocasiones el laboreo secundario es el único realizado en la preparación del suelo para la siembra. En otras ocasiones los aperos de labores primarias son utilizados para laboreos superficiales.

Durante las operaciones de laboreo se le somete al suelo a unas variaciones de carga para causarle un grado de deformación y rotura, venciendo su natural resistencia.

Las fuerzas paralelas a la dirección de trabajo requeridas para propulsar los distintos tipos de aperos de las diferentes operaciones agrícolas es lo que se denomina tracción.

Los requerimientos de tracción necesarios para el accionamiento de los aperos, que va a proporcionar la unidad motriz (tractor), van a depender de las propiedades del suelo, los parámetros de la operación, la geometría y forma de la herramienta, así como la disposición de la misma.

El estudio de estas fuerzas permite avances en la generación del conocimiento para la mejor utilización de los recursos y de las necesidades de estructura y potencia.

Bajo esta perspectiva el objeto de este trabajo consiste en la realización de un ensayo para la determinación de la tracción de diferentes aperos de laboreo superficial variando distintos parámetros de la operación y en distintos tipos de suelo.

La utilidad de conocer los esfuerzos de tracción de distintos aperos de labores superficiales, a nivel de suelos de Castilla-La Mancha (España) y en distintas condiciones de operación, permite complementar los conocimientos ya existentes, establecer comparaciones con otros estudios de similar características, crear unas tablas de requerimientos de tracción de los implementos y crear mapas de tracción en suelos y condiciones de diferentes geografías y condicionantes naturales. Estos estudios permiten, así mismo, completar la experiencia sobre aperos con peculiaridades específica y completar el conocimiento del amplio espectro de los mismos.

Estudio de las variaciones de requerimientos de tracción con las propiedades del estado del suelo, como el contenido de humedad, la densidad del bulbo del suelo, y la clasificación de textura don realizados por (Canarache, 1993; Mouazen and Ramon, 2006).

Trabajos experimentales para determinar los requerimientos de tracción para los aperos por las variaciones de las condiciones de trabajo, son realizados por (Glancey et al., 1996; Al-Janobi and Al-Suhaibani, 1998; Mouazen and Ramon, 2006) que demuestran que la tracción está estrechamente correlacionada con la profundidad y la velocidad.

La disposición de las herramientas de trabajo en la estructura del apero tiene un efecto significativo sobre los requerimientos de tracción requeridos. Chapman (1998) demuestra que la fuerza de reacción

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horizontal (tracción) medida para un solo disco, multiplicada por el número de discos no tiene porque representar exactamente la tracción total del apero completo.

ASAE Standard D497.7 (2012) provee una ecuación lineal generalizada para predecir los requerimientos de tracción de los implementos por medio del uso de una tabla que contiene los coeficientes de una ecuación generalizada para ser aplicada a cada uno de los tipos de apero y texturas del suelo. Bowers (1989) realizaba una serie de ensayos para determinar las ecuaciones de tracción y compararlas con los valores usados por ASAE Standard D497.4 (2012), remarcando la importancia de tener datos locales en cuanto a esfuerzo de tracción de las distintas máquinas y aperos en los suelos y condiciones de una zona concreta.

Hadas et al. (1986) proporciona coeficientes relativos a cada apero para ser introducidos en una ecuación generalizada combinada con el índice de cono como un medio para incorporar el estado del suelo en las predicciones de la tracción.

Material y Métodos

Los tractores empleados en la toma de datos de campo fueron:

NEW HOLLAND Fiatagri L85. Se trata de un tractor de 2+2 RM. Potencia nominal de 63 kW. Peso total de 5090 kg. Neumáticos de serie: delanteros – 380/70 R-24, traseros – 480/70 R-34.

NEW HOLLAND Fiatagri 110-90dt. Se trata de un tractor de 2+2 RM. Potencia nominal de 80 kW. Peso total de 6.600 kg. Neumáticos de serie: delanteros – 380/70 R-24, traseros – 480/70 R-38.

Los aperos empleados en las experiencias fueron:

Apero A. Apero utilizado como arado cincel con estructura de subsolador. Número de brazos: nueve. Tipo de brazos: rígidos con muelle. Tipo de rejas: binadoras. Disposición brazos: dos líneas (4 y 5). Distancia entre brazos: 25 cm. Distancia entre bastidores: 60 cm. Peso: 450 kg. Complemento: rulo tipo jaula. Enganche: tres puntos.

Apero B. Apero utilizado como cultivador con estructura de chisel. Nº de brazos: once. Distancia entre brazos: 25 cm. Tipo de brazos: flexibles en espiral. Tipo de reja: binadora. Nº. de bastidores: dos (5 brazos delante y 6 detrás). Elementos auxiliares: rulo tipo “jaula” y rastra de púas. Anchura de trabajo: 250 cm. Enganche: a los tres puntos.

Apero C. Cultivador de brazos flexibles. Nº de brazos: 33. Distancia entre brazos: 10 cm. Tipo de brazos: flexibles en espiral. Tipo de reja: binadoras. Nº de bastidores: tres (11 brazos en cada una de las líneas. Enganche a los tres puntos.

Apero D. Grada de discos. Tipo de grada: excéntrica. Tipo de discos: de casquete esférico. Forma de los discos: acanalados (delanteros) y lisos (traseros). Diámetro de los discos: 24” (610 mm). Anchura de trabajo: 240 cm. Enganche: semisuspendida.

El trabajo experimental se realizó en un par de fincas en las provincias de Albacete y Cuenca. Los suelos de Albacete presentaban una textura franco-arenosa (TFA: 63% de arena y 11% de arcilla), densidad aparente de 1,3 Mg m-3, pH de 7,3, un 1,7% de materia orgánica y un tempero cuando se realizaron los ensayos con un estado de humedad de 140 g kg-1. Los suelos de la finca de Cuenca Albacete tenía una textura franco-arcillo-limosa (TFAL: 19% de arena y 37% de arcilla), densidad aparente de 1,49 Mg m-3, pH de 7,6, un 1,2% de materia orgánica y un tempero cuando se realizaron los ensayos con un estado de humedad de 190 g kg-1.

Para la toma de datos de campo, lectura y almacenamiento de los diferentes parámetros controlados durante el ensayo, se utilizó un equipo compuesto por los siguientes elementos:

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- Controlador de prestaciones para tractores DICKEY-john CMS100 constituido por una consola, un captador de velocidad en ruedas motrices, un radar que proporciona la velocidad real de avance, un caudalímetro de fuel, y un contador de parada automática de conteo.

- Sistema de Adquisición de datos AD32, compuesto de equipos electrónicos, informáticos y accesorios, que permite la captación, almacenamiento y visualización de un máximo de 32 señales analógicas procedentes de acondicionadores de instrumentación.

- Sensores de esfuerzo para los brazos de tiro del tractor, compuesto de dos ejes dinamométricos en los brazos de tiro del tractor.

Los canales que se mantuvieron activos en el ordenador eran para medir los esfuerzos de tracción (uno para cada brazo de tiro), uno para el consumo de combustible, otro para la velocidad teórica y un último para la velocidad real. La duración de cada ensayo quedó establecida en 30 segundos y la frecuencia de muestreo en 900 Hz lo que se traduce en un total de 27.000 datos por canal.

Los ensayos de los aperos en campo se realizaron, para las características técnicas de cada apero a ensayar, haciendo funcionar el tractor en distintas condiciones de marcha, grupo reductor y regímenes (1500, 1750, 2000, 2250 y 2500 rev min-1) a varias profundidades de trabajo (PN – normal, PG - máxima y PP – mínima), en dos tipos de tracción (simple y doble).

Concluida la sesión de trabajo en campo se procedió a obtener los valores medios para cada uno de los canales.


Tracción de los diferentes aperos para cada tipo de condición de ensayo

Los resultados muestran los datos dados en la tabla 1.

Tabla 1. Tracción de aperos de laboreo superficial en diferentes condiciones de trabajo

Apero Suelo Profundidad Tracción (kN) Tracción por metro (kN/m)

Apero A TFA PP 11,482a 5,103 PN 14,540b 6,460 PG 17,955c 7,980 TFAL PP 16,250a 7,222 PN 20,569b 9,141 PG 25,037c 11,127

Apero B TFA PP 4,433a 1,773 PN 9,691b 3,876 PG 13,140c 5,256 TFAL PP 4,410a 1,764 PN 12,641b 5,056 PG 17,852c 7,140

Apero C TFA PP 6,020a 1,824 PN 8,672b 2,6279 PG 10,769c 3,2634 TFAL PP 7,224a 2,189 PN 10,487b 3,178 PG 12,888c 3,905

Apero D TFA PP 4,294a 1,789 PN 6,869b 2,862 PG 7,506c 3,127

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TFAL PP 4,692a 1,872 PN 7,576b 3,009 PG 8,237c 3,279

Las medias entre ensayos para las profundidades de trabajo para cada apero y tipo de textura son significativamente diferentes con un nivel de significación de PT0,05. Considerando que cada apero realiza la función para la que ha sido diseñado y con el objeto de poder ser comparados los requerimientos de tracción, se muestra la tracción por metro de apero. Es el caso que se realiza pues se considera debido a que en nada mejoraría la labor realizada para el objeto de labranza si se incrementan los números de brazos o discos por metro, pero posiblemente se incrementaría los requerimientos de tracción por brazo o disco.

Modelos de regresión lineal múltiple de tracción de los aperos de laboreo superficial

Se ha decidido considerar la textura y la profundidad como variables analíticas, aunque se permitiría regresiones lineales múltiples con valores cuantificados de textura y profundidad, debido a la dificultad de valorar en el experimento las pequeñas variaciones que se producen por la característica del ensayo. Excepto VR, todos los demás factores toman el valor de 0 ó 1 dependiendo de si intervienen o no en el proceso.

Apero A. Z (kN) = 2,028 + 6,034 TFAL + 4,110 PN + 8,305 PG + 1’87 VR (km h-1) (r2 = 0,85) (1)

Apero B. Z (kN) = 2,626 + 2,552 TFAL + 6,760 PN + 11,092 PG + 0’11 VR (km h-1) (r2 = 0,91) (2)

Apero C. Z (kN) = 4,319 + 1,755 TFAL + 3,013 PN + 5,302 PG + 0’21 VR (km h-1) (r2 = 0,84) (3)

Apero D. Z (kN) = 3,917 + 0,615 TFAL + 2,737 PN + 3,387 PG + 0’04 VR (km h-1) (r2 = 0,79) (4)

El análisis de cada ecuación muestra el peso de cada factor (textura, profundidad y velocidad) en los requerimientos de tracción del apero considerado. La velocidad de trabajo se muestra significativa únicamente en el apero de laboreo más profundo como es el chisel.

Predicción según el ASAE D497.7

Considerando el modelo expuesto por ASAE en la norma D497.7: D = F (A+BS+CS2) W T (5)

Donde: D es la tracción (N); F es un parámetro de la textura del suelo (F1 – fina, F2 – arenosa); A, B and C son parámetros específicos del apero; S es la velocidad (km/h), W es la anchura de la máquina o el nº de herramientas y T es la profundidad de trabajo (cm) para aperos de laboreo mayor y 1 para aperos de laboreo menor. En la tabla 2 se muestran la comparación de coeficientes entre el modelo de ASAE y los obtenidos en los ensayos aquí planteados.

Tabla 2. Valor de los coeficientes de la ecuación (5) según ASAE D497.7

F1 F2 A B C

Apero ASAE Ensayo ASAE Ensayo ASAE Ensayo ASAE Ensayo ASAE Ensayo

A 0,92 0,92 0,75 0,75 91 52 5,4 10,5 0 0 B 0,92 0,92 0,75 0,75 46 75 2,8 1,4 0 0 C 0,92 0,92 0,75 0,75 32 26 1,9 0,01 0 0 D 0,94 0,94 0,83 0,83 216 202 11,2 1,0 0 0

Conclusiones

Por el análisis aquí planteado se observa que:

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Los requerimientos de tracción en laboreos superficiales a muy poca profundidad no es muy significativa la textura del suelo, así como si el tipo de labor es primaria o secundaria.

En los requerimientos de tracción de los aperos de laboreo superficial, La velocidad no es un factor muy significativo.

Por comparación a los valores de los coeficientes proporcionados por ASAE, los aperos ensayados en el presente artículo y de laboreo superficial, se podría considerar como de laboreo menor, así definido en la norma ASAE D497.4.

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1655

Análise do erro de volume durante a operação de aplicação de productos fitossanitários

R. R. Vieira 1, C. Gadanha Jr 2, E. C. Zambianco 3, M. A. P. Milan 4, C. R. Nogueira Filho 5

1 Engº Agrônomo, M.Sc., ESALQ-USP, Rua Pádua Dias, 11, 13418-900, Piracicaba, São Paulo, Brasil:

[email protected]

Resumo

A grande expansão agrícola nas últimas décadas em função do crescimento global influencia na geração de novas tecnologias, causada pelo aumento da produção agrícola mundial. Nesse contexto se torna comum à adoção de novas tecnologias, dentre estas o emprego de controladores durante as operações. Essa utilização visa minimizar ao máximo a contaminação ambiental e o aumento do custo de produção dos bens agrícolas. O presente estudo analisa os erros ocorridos durante a aplicação de herbicida em soqueira de cana-de-açúcar. Os dados foram obtidos a partir de controladores instalados no sistema hidráulico do pulverizador, coletando as variáveis em tempo real durante os trajetos de aplicação. Posteriormente foram exportados para um SIG, filtrados e analisados estatisticamente. Os resultados indicam alta porcentagem de erro na dose aplicada durante a operação, mesmo operando a uma dosagem fixa de 200 L ha-1. Entretanto há necessidade de maiores estudos, sobre as possíveis variáveis que influenciam durante a aplicação interferindo na acurácia dos sistemas aplicação de produtos fitossanitários.

Palavras chave: controladores; pulverização; GNSS;

Error Analysis of Volume During the Operation of the Application of Plant Protection Products

Abstract

The large agricultural expansion in the last decades in the light of the overall growth in the generation of new technologies influence caused by increased global agricultural production. In this context it becomes common to adoption of new technologies among these the driver jobs during operations. It aims to minimize the environmental contamination and increasing the cost of production of agricultural goods. This study analyzes the errors that occurred during the application of herbicide in sugarcane. The data were obtained from controllers installed in the hydraulic system of the spray, collecting real-time variables during the application paths. Later were exported to a SIG, filtered and analyzed statistically. The results indicate high percentage of applied dose error during operation, even operating at a fixed dosage of 200 L ha-1. Between both larger studies is needed, of the possible variables that influence during application implementation systems accuracy interfering with plant protection products.

Keywords: controllers; spraying; GNSS;

Introdução e/ou Justificação

A necessidade de aumentar a produtividade do setor agrícola em função do rápido crescimento global sem que este aumento se traduza em maior agressão ao meio ambiente, vem incentivando a adoção de novas tecnologias na produção agrícola. Esse aumento significativo na produção mundial tem sido associado ao uso de aplicação de agrotóxico, entretanto os quais têm se mostrado fundamentais para a proteção e preservação do potencial produtivo de culturas agrícolas. O uso de recursos e dispositivos que são capazes de oferecer maior controle e eficiência durante as aplicações dos produtos fitossanitários garantem redução significativa do custo, otimizando cada vez mais o processo de

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produção. Segundo Antuniassi e Baio (2004), o avanço da eletrônica para o monitoramento e controle de operações agrícolas tem sido rápido e pode ser considerado como uma revolução em termos gerenciais e operacionais. Hoje em dia é comum se encontrar máquinas agrícolas equipadas com diversos sistemas automáticos para o controle de tarefas que tradicionalmente eram realizadas pelo próprio operador da máquina (UMEZU e CAPPELLI, 2006). Essa automatização permite que as máquinas executem as tarefas de forma produtiva, eficiente, segura e precisa em suas operações. O presente trabalho avalia a frequência do erro no volume aplicado ocorrido na aplicação de produtos fitossanitários a taxa fixa em soqueira de cana-de-açúcar.

Material e Métodos

Os ensaios foram realizados em 99,50 hectares no Sítio Pinheiros, área da Usina São Manoel, localizada no município de São Manoel/SP (Figura 1). O pulverizador utilizado foi o Herbiplus®, montado em um Trator John Deere 5700 e equipado de controlador Verion, modelo VCom®. O sistema instalado no conjunto trator-pulverizador coleta os dados da aplicação a cada um segundo, informando o dia, o mês, o ano, as coordenadas geográficas (latitude e longitude), velocidade do conjunto, dosagem recomendada, dosagem aplicada e o erro de aplicação. Os dados de dosagem aplicada foram gerados a partir de um fluxômetro inserido no sistema hidráulico do pulverizador, que emitia sinais ao controlador a cada segundo, sendo as respectivas coordenadas dos pontos de coleta dos dados calculadas por meio de um dispositivo GNSS, gerando o mapa de volume aplicado na área. A metodologia utilizada no processo de filtragem dos dados foi a proposta por Menegatti e Molin (2004). Os dados coletados foram exportados e analisados inicialmente em um Sistema de Informação Geográfica (SIG) dedicado à agricultura de precisão SSToolbox®, onde os dados brutos foram filtrados, eliminando-se erros de posicionamento nulos ou ausentes, pontos fora dos talhões, pontos com distâncias discrepantes, volumes nulos ou ausentes, volumes com valores discrepantes, velocidades inferiores a 1,0 m s-1, velocidades superiores a 3,0 m s-1 e trajetos de deslocamento ocorridos no reabastecimento e na troca de talhões. Após a filtragem proposta os dados foram submetidos à análise estatística.

Figura 1. Mapa da área aplicada no Sítio Pinheiros, São Manuel/SP.


As análises dos dados finais demonstram a frequência acumulada e as classes de maior ocorrência dos erros nos trajetos realizados pela máquina durante a operação de aplicação do herbicida (Figura 2).

1657

Figura 2. Gráfico de frequência acumulada dos erros.

Figura 3. Gráfico de ocorrência dos erros.

A ocorrência do erro médio foi de 46,96% da área total, sendo sua maior ocorrência nas classes de 1 a 10, 11 a 20, 21 a 30 e 31 a 40 L ha-1, acumulando um total de 30,50% do erro nós valores próximos ao volume indicado, e de 7,06% na classe de 101 a 200 L ha-1 considerando que essa classe por estar nos extremos das vazões, sendo o dobro do indicado, não deve ser levada em consideração (figura 3).

Conclusões

O presente trabalho avaliou a percentagem de ocorrência do erro durante a operação, constatando-se que aproximadamente a metade da área não recebeu a taxa correta de aplicação, ocorrendo sub-

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dosagem ou super-dosagem do herbicida, prejudicando a eficácia do produto. Contudo, a grande contribuição desse estudo é possibilitar o desenvolvimento de equipamentos e controladores que atendam com acurácia a operação de aplicação de produtos fitossanitários nas culturas, visando um desenvolvimento sustentável do ciclo de produção.

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Metodología de evaluación de la satisfacción de las necesidades humanas en

una zona de agricultura en regadío. Aplicación a la zona de Terra Chá

(Lugo)

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Resumen

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Methodology for the evaluation of the satisfaction of human needs in an area of irrigated

agriculture. Application to Terra Chá (Lugo)

Abstract

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Introducción

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1660

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Figura 1. Zona de estudio (Elaboración propia, 2012)

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Material y Métodos

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Tabla 1. Estructura del indicador PROePLA_HN

Indicadores Componentes

Denominación Variables consideradas

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Tabla 2. Agricultores y entrevistas realizadas, 2005 y 2011. (Elaboración propia, 2012)

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Resultados del indicador en los años 2005 y 2011

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Tabla 3. Resultados empíricos de los componentes del indicador 2005!

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Tabla 4. Resultados empíricos de los componentes del indicador 2011!

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Tabla 5. Evolución temporal de los componentes de PROePLA_HN 2005/2011 (%)

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Conclusiones

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Bibliografía

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Acolchados Biodegradables Agrobiofilm Para El Cultivo De Fresas En La Región De Huelva

M. Torres1, M. Rodríguez1, M. Caballero1, J. Sánchez1, E. Duarte 2, L. Carvalho2, R. Costa2, I.

Morais2, D. Reis2, C. Costa-Rodrigues3

1 ADESVA - Centro Tecnológico de la Agroindustria, Parque Empresarial La Gravera, Avda. Dehesa del Piorno, 1 (21440) Lepe-Huelva

e-mail: [email protected] 2 UIQA - Unidade de Química Agrícola e Ambiental, Instituto Superior de Agronomia, Tapada da Ajuda, 1349-017 Lisboa,

Portugal, 3SILVEX - Indústria de Plásticos e Papéis, Quinta da Brasileira, Lote 10, 2130-999 Benavente, Portugal

Resumen

El plástico de acolchado se utiliza desde la década de los 50, con el fin de modificar el entorno al que las plantas están sometidas. Sin embargo, esta técnica tiene una serie de inconvenientes, relacionados principalmente con el alto coste de su retirada del suelo y los impactos negativos debido a una inadecuada gestión de residuos. El proyecto Agrobiofilm, financiado por el VII Programa Marco de la Unión Europea, tiene como objetivo desarrollar una nueva generación de acolchados biodegradables, personalizados para determinados cultivos y regiones de Europa. En la actualidad el mercado está dominado por plásticos derivados de combustibles fósiles (PE) donde la retirada y eliminación cuesta unos 200-400 €/ha. La solución AGROBIOFILM elimina esos costes ya que una vez finalizada la campaña, el acolchado se incorpora al suelo siendo este degradado por efecto de los microorganismos. Se trata de plásticos biodegradables y compostables en el suelo. Estos polímeros son extruidos a partir de la materia prima Mater-Bi©, que proviene del almidón de maíz y otros aceites vegetales y está certificada como " OK compost " por Vinçotte. Con el fin de evaluar el comportamiento y viabilidad de diferentes plásticos de acolchado biodegradables, comparando su eficacia y posible influencia sobre el rendimiento y calidad de la fruta, con el plástico tradicional de polietileno, han sido realizados varios ensayos en la región de Huelva (2º productor mundial de fresa), durante tres campañas consecutivas, en la finca experimental de ADESVA y en dos fincas comerciales. En 2011-12, se probaron 11 modalidades diferentes de acolchado biodegradable, variando el espesor (18, 20 y 25 µm), color (transparente, negro, blanco/negro, plata/negro) y la formulación de la materia prima. Hubo un grupo de plásticos biodegradables con un comportamiento agronómico comparable al del polietileno, dando en algunos casos producciones superiores (PE con 78.99 t.ha-1 y 6 diferentes acolchados Agrobiofilm, entre 75.62 t.ha-1 y 81.93 t.ha-1). Respecto a la calidad del fruto, se obtuvieron mayores valores de ºBrix con los plásticos de menor producción. Los distintos acolchados biodegradables se mantuvieron en buenas condiciones a lo largo de la campaña, comenzando su degradación al final de la misma. En la presente campaña, 2012-13, se han ensayado 11 acolchados biodegradables, con distintos espesores (18 y 20 µm) y formulaciones de materia prima, todos ellos de color negro. Se repiten 3 de campaña 2011-12 y se prueban 8 nuevos con distintos aditivos para mejorar su efecto barrera. !

Palabras clave: Agrobiofilm, acolchado biodegradable, fresas, Mater-Bi©

AGROBIOFILM biodegradable mulch films to strawberry production in Huelva region

Abstract

The plastic mulches are used since the 50´s, of the last century, in order to modify the medium to which plants are exposed. However, this technique has a number of disadvantages, mainly related to the high cost of plastics removal and negative impacts due to inadequate waste management. Agrobiofilm project, funded by the Seventh Framework Programme of the European Union, aims to develop a new generation of biodegradable mulches, customized for certain crops and regions of Europe. Currently the market is controlled by fossil fuel based plastics (PE) where the removal and disposal costs can reach 200-400 €/ha according to the country legal requirements. The AGROBIOFILM mulches appear to be the best solution since the costs associated with plastic

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removal, at the end of the crop cycle, are eliminated. Another advantage of biodegradable mulches is their incorporation into the soil allowing biodegradation by soil microorganisms, avoiding the environmental negative impacts. These polymers are extruded from Mater-Bi© and these raw materials are based on corn starch and other vegetable oils, all certified as "OK compost" by Vinçotte. In order to evaluate the performance and viability of different biodegradable mulches several trials were made in the region of Huelva (2nd larger strawberry producer in the world), for three consecutive seasons at the experimental farm of ADESVA and two commercial farms. The main goal is to compare the efficiency on the fruit yield and quality between the traditional and the new biodegradable mulch films. In 2011-12, it was tested eleven different types of biodegradable plastics, with different thickness (18, 20 and 25 microns), colour (transparent, black, white/black, silver/black) and different formulations of raw materials. There was a group of biodegradable plastics with agronomic performance comparable to the polyethylene, in some cases giving higher yields (PE with 79 t.ha-1 and six distinct Agrobiofilm mulches between 75 t.ha-1 and 82 t.ha-1). Regarding the fruit quality, higher values of Brix were obtained with plastics that presented lower yields, as expected. All biodegradable mulches remained in good conditions until the end of the crop cycle. Regarding 2012-13 trial, eleven mulches have been tested, again with different thicknesses (18 and 20 µm) and raw material formulations, but this year all in black colour. Three were selected from the results achieved during 2011-12 cycle, and the new eight ones were produced with combination of two additives, in order to improve the barrier effect.

Keywords: Agrobiofilm, biodegradable mulch, strawberries, Mater-Bi©

Introducción

Andalucía constituye la región de España más importante respecto a la utilización de plásticos en la agricultura, ya que en ella se concentra el 72 % de la superficie de cultivos con acolchados (fuente: CICLOAGRO). Los acolchados poseen múltiples ventajas: aislar a la planta del exterior, control de malas hierbas (Minuto et al., 2008), mejor aprovechamiento del agua (Ramakrishna et al., 2006) y fertilizantes, aumento del rendimiento (Ibarra et al. 2001; Schettini, Vox y Lucia, 2007) mantenimiento de la estructura del suelo, aumento de micorrizas en las raíces (Contreras et al., 1993) y precocidad, permitiendo una mejor posición de los productos en el mercado. Como contrapartida, al finalizar el ciclo del cultivo, el acolchado pasa a ser un residuo que hay que gestionar y cuyo tratamiento no siempre ha sido el adecuado. Las malas prácticas se traducen en consecuencias negativas sobre el medioambiente provocando una importante degradación del entorno. Una de las soluciones pasa por el empleo de plásticos biodegradables, procedentes de materias primas renovables, los cuales al final del cultivo se incorporan al suelo, degradándose y favoreciendo las características del mismo (Subrahmaniyan y Ngouajio, 2012). El proyecto AGROBIOFILM se fundamenta en un estudio comparativo, en condiciones reales de campo, entre diversos acolchados biodegradables vs acolchado tradicional (polietileno), en el cultivo de la fresa, analizando durante tres ciclos de cultivo (2010-11, 2011-12 y 2012-13) la viabilidad de los mismos, así como la influencia sobre el rendimiento y calidad del fruto.

Material y Métodos

Los ensayos se realizan en la provincia de Huelva, a lo largo de tres ciclos, en el cultivo de la fresa. En el 1er ciclo, se llevan a cabo en la finca experimental de ADESVA (Lepe) y en una finca comercial ubicada en Moguer. En el 2º y 3er ciclo, se ejecutan únicamente en ADESVA. Las variedades ensayadas han sido Candonga. La densidad de plantación: 56.000 plantas/ha en ADESVA y 84.000 plantas/ha en Moguer, siendo la textura del suelo arenoso-franco en los dos lugares de experimentación. El tamaño de la parcela elemental es de 25 plantas y el diseño experimental de bloques completos al azar con tres repeticiones. Se emplearon dos invernaderos tipo macrotúnel por finca, con una superficie por invernadero de 264 m2 en ADESVA y 330 m2, en la finca comercial. La disposición correspondiente a cada uno de los ciclos de cultivo se muestra en la Figura 2, Figura 3 y Figura 4. En la primera campaña se confrontó el comportamiento de un acolchado biodegradable (16 µm) con el tradicional (Polietileno de baja densidad-35 µm), ambos de color negro. En la segunda se

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analizaron 11 plásticos biodegradables, con diferentes colores (negro, transparente, blanco/negro y plata/negro), espesores (18, 20 y 25 µm) y formulaciones (Agrobiofilm Lote 1: Film de Mater-Bi©™, Agrobiofilm Lote 2: Film Mater-Bi©™ con pequeño porcentaje de materiales reciclados en línea y NF: Filme Mater-Bi©™ anterior formulación NF) vs acolchado tradicional y en la última campaña, se han comparado 11 acolchados biodegradables con distintos espesores (18 y 20 µm) y formulaciones (8 nuevas: Film de Mater-Bi©™ con distintos aditivos: X1, X2, Y1, Y2, X1Y1 , X1Y2, X2Y1, X2Y2 y 3 formulaciones se repiten de la campaña 2011-12), todos ellos de color negro, además del convencional (ver codificación de los plásticos en Tablas 1, 2 y 3). Los datos climáticos fueron monitorizados a lo largo de los tres ciclos, a través de una estación meteorológica situada cerca de los lugares de experimentación. Para conocer la influencia de los distintos acolchados sobre la dinámica del agua y la temperatura del suelo, se instaló, en el primer ciclo de cultivo, un equipo de control en cada uno de los acolchados, con tres sondas de humedad a 10, 20 y 30 cm de profundidad y una sonda de temperatura a 15 cm, en ambas fincas. En el 2º ciclo se instalaron sondas de humedad en 3 plásticos biodegradables y en el polietileno, además de sondas de temperatura en 7 acolchados biodegradables y en el convencional. En el 3er ciclo, se colocaron sondas de humedad y temperatura en 5 biodegradables y en el polietileno. Se realizó un monitoreo semanal de plagas y enfermedades en prospección directa en campo, durante las tres campañas, tomando 1 hoja y 1 flor por planta, en 10 plantas por invernadero, tomadas al azar. Se realizaron 5 muestreos de vigor de planta, mediante medición del diámetro transversal (cm). Se analizó la producción acumulada (t.ha-1) mediante la cosecha a lo largo del ciclo del cultivo de la totalidad de las plantas. Se muestreó el peso medio de los frutos, una de cada tres recolecciones, mediante el peso en gramos de frutos de 1ª categoría. Se analizó la firmeza del fruto, mediante un penetrómetro (1-500 gr) y expresada en gramos de presión para rotura de piel. Se evaluó la presencia de sólidos disueltos mediante un método refractométrico, para determinar de forma indirecta la concentración de azúcar (ºBrix) mediante la medida del índice de refracción (n). Los datos se sometieron a un análisis estadístico de la varianza (ANOVA), o al test de Kruskall-Wallis o Mood´s median (realizándose separación de medianas) (P<0.05). En el 2º y 3er ciclo se llevó también a cabo un análisis de componentes principales (Figura 1). Se ha usado el programa estadístico MINITAB.


Producción–Del análisis de la Tabla 4 se puede verificar que durante el 1er ciclo, no hubo diferencias significativas (P<0,05) entre la producción total en la finca de ADESVA, sin embargo si las hubo en la finca de Moguer, siendo superior la obtenida con el polietileno. En el 2º ciclo, hubo un grupo de plásticos biodegradables que mostraron diferencias estadísticas con el polietileno, dando producciones menores a este, sin embargo, el resto de biodegradables dieron producciones muy similares o incluso superiores al tradicional, no existiendo diferencias estadísticas entre ellos (P<0,05). En el 3er ciclo, sólo hay un biodegradable con menor producción total que el PE, no existiendo diferencias con el resto de acolchados. Peso medio del fruto y vigor de la planta–En el ciclo 1º no aparecen diferencias significativas en el peso medio, en la finca de Moguer, contrario a lo que sucede en ADESVA, con valores superiores en el polietileno y el vigor es significativamente diferente entre los dos acolchados ensayados en ambas fincas, con valores superiores en el polietileno (P<0,05). En el 2º y 3er ciclo no hubo diferencias excepto en el vigor del 2º ciclo, donde aparecieron dos biodegradables con valores por debajo del PE y uno por encima del mismo (P<0,05) (Tabla 4). Calidad del fruto–En el ciclo 1º en ADESVA, aparecieron diferencias significativas en los ºBrix, dando valores superiores en el polietileno, siendo estos por el contrario, muy similares en la finca de Moguer. En el 2º ciclo, aparecen dos grupos bien diferenciados, uno formado por acolchados biodegradables con valores superiores en ºBrix (coincidiendo con los menores valores de producción), mostrando diferencias significativas con el otro grupo en el que se encuentra el resto de bioplásticos y el polietileno (P<0,05). En el 3er ciclo no hay diferencias entre ningún acolchado. Respecto a la firmeza, los valores fueron muy similares para todos los acolchados ensayados en los ciclos 1º y 3º, sin embargo, en el 2º ciclo aparecen dos acolchados con valores significativamente superiores al PE (P<0,05) (Tabla 4). Plagas y enfermedades–Durante el ciclo 1º, se obtuvo mayor nº de individuos

1668

por hoja de Frankliniella occidentalis, Tetranychus urticae y Aphis gossypii en ADESVA y Aphis

gossypii en la finca de Moguer, en el acolchado tradicional. En relación a las enfermedades, el comportamiento fue muy similar respecto a la presencia de Sphaerotheca macularis y Botrytis

cinerea, en ambos acolchados. Para ciclo 2º, se obtuvo mayor nº de individuos de Frankliniella

occidentalis y Aphis gossypii en el polietileno. Hubo menor presencia de Botrytis cinerea en los plásticos Agrobiofilm 18B Lot 1 y Agrobiofilm 20B Lot2. En el 3er ciclo aparecieron más individuos en los acolchados biodegradables y no hubo diferencias respecto a enfermedades. Humedad y temperatura del suelo – En el ciclo 1º, el perfil de suelo más profundo (30 cm) mostró un menor contenido de humedad en el acolchado biodegradable, lo cual puede ser debido a su mayor porosidad, permitiendo la evaporación del agua, evitando que baje a capas más profundas. En los ciclos 2º y 3º, los plásticos biodegradables se distribuyeron en tres grupos: los que tenían un contenido en humedad y temperatura inferior, similar o superior al polietileno. Las variables que aportan más información discriminatoria respecto a los acolchados son: producción total y ºBrix, en el 2º ciclo (Figura 1.a) y producción total y firmeza en el 3er ciclo (Figura 1.b).

Figura 1. a) y b) Análisis Componentes Principales de los datos del Ciclo 2º

Conclusiones

Con el empleo de los nuevos acolchados biodegradables ensayados, no fue necesario modificar la maquinaria ni las prácticas culturales empleadas habitualmente. Hubo un grupo de plásticos biodegradables que tuvieron un comportamiento agronómico muy similar al del polietileno, dando en algunos casos, producciones superiores, con diferencias de hasta 3 t.ha-1, como fue el caso de Agrobiofilm2 StS 18B Lot2. Respecto a la calidad del fruto, en el 1er y 3er ciclo, no hubo diferencias estadísticas significativas en la firmeza del fruto, sin embargo, en el 2º ciclo hubo dos acolchados: Agrobiofilm2 StS 18B Lot1 y Agrobiofilm2 StS 20B Lot2, con los que se obtuvieron valores superiores al PE. No hubo diferencias en los grados ºBrix del fruto, entre ningún acolchado estudiado, excepto en la primera campaña en la finca experimental de ADESVA, siendo algo superior en el PE. Hay que destacar que tanto en el 1er como en el 2º ciclo, hubo menor incidencia de plagas en los plásticos biodegradables, sucediendo lo contrario en la 3ª campaña. Respecto a las enfermedades, no hubo diferencias, excepto en el 2º ciclo donde hubo una menor presencia de Botrytis cinerea en los plásticos Agrobiofilm2 StS 18B Lot 1 y Agrobiofilm2 StS 20B Lot2. En relación a la humedad y temperatura del suelo, hubo acolchados biodegradables con un comportamiento similar al PE y otros que estuvieron por encima o por debajo de este. Todos los acolchados biodegradables se mantuvieron en buenas condiciones a lo largo de las tres campañas, comenzando su degradación al final de las mismas. En base a los resultados obtenidos, algunos de los plásticos biodegradables estudiados son una alternativa viable a los plásticos convencionales.

a b

1669

Tabla 1. Codificación de los plásticos (1er

Ciclo) Modalidades Código

PE 35 B P1 Agrobiofilm 16B Lot1 P2

Figura 2 – Diseño experimental del primer ciclo de la fresa (Campaña 2010-11)

Tabla 2. Codificación de los plásticos (2º Ciclo)

Modalidades Código

PE 35 B P5 Agrobiofilm 20B Lot1 P1

Agrobiofilm 25W/B Lot1 P2 Agrobiofilm 20T Lot1 P4 Agrobiofilm 18B Lot 1 P7

Agrobiofilm 20W/B Lot1 P10 Agrobiofilm 20S/B Lot1 P11 Agrobiofilm 25S/B Lot1 P12 Agrobiofilm 20B Lot2 P8 Agrobiofilm 18B Lot2 P9

NF 18B Lot1 P3 NF 25W/B Lot1 P6

Figura 3 – Diseño experimental del segundo ciclo de la fresa (Campaña 2011-12)

Tabla 3. Codificación de los plásticos (3er

Ciclo) Modalidades Código

PE 35 B P12

Agrobiofilm 18B Lot1 P1

Agrobiofilm 20B Lot2 P2

Agrobiofilm 20B Lot1 X1 P3

Agrobiofilm 20B Lot1 X2 P4

Agrobiofilm 20B Lot1 Y1 P5

Agrobiofilm 20B Lot1 Y2 P6

Agrobiofilm 20B Lot1 X1Y1 P7




NF 18B Lot1 P11

Figura 4 – Diseño experimental del tercer ciclo de la fresa (Campaña 2012-13)

1670

Tabla 4. Parámetros vegetativos, productivos y de calidad en los dos ciclos estudiados (2010-11 y 2011-12 ),

en el cultivo de la fresa Modalidades Vigor

(cm) Rendimento total (t.ha-1)

Peso medio del fruto (g)

Firmeza (g de presión)

Solidos solubles (ºBrix)

1º

cicl

o

ADESVA

PE 35 B 22.7a 55.0a 21.9a 664a 10.1a Agrobiofilm 16B Lot1 20.2b 51.7a 20.8b 683a 9.5b

MOGUER

PE 35 B 23.9a 45.0a 25.5a 643a 10.1a Agrobiofilm 16B Lot1 19.8b 33.6b 22.5a 702a 10.3a

2º

cicl

o

ADESVA

Agrobiofilm 20B Lot1 26.4a 63.2b 25.1a 429ab 9.1ab Agrobiofilm 25W/B Lot1 27.2b 67.0b 24.6a 437ab 9.4a

NF 18B Lot1 27.9a 71.1a 24.6a 439ab 9.0abc Agrobiofilm 20T Lot1 25.9b 67.7b 25.3a 431ab 9.5a

PE 35 B 27.8a 78.9a 22.8a 421b 8.7abcd NF 25W/B Lot1 26.9a 65.9b 24.6a 448ab 9.3a

Agrobiofilm 18B Lot 1 27.1a 75.6a 25.9a 464a 8.1bcd Agrobiofilm 20B Lot2 27.1a 77.9a 26.4a 464a 8.0cd Agrobiofilm 18B Lot2 28.2a 81.9a 25.5a 449ab 7.7d

Agrobiofilm 20W/B Lot1 27.9a 75.3a 25.7a 440ab 8.1bcd Agrobiofilm 20S/B Lot1 27.0a 78.1a 26.2a 454ab 8.1bcd Agrobiofilm 25S/B Lot1 32.0c 77.8a 26.6a 435ab 7.7d

3er

cic

lo

ADESVA

Agrobiofilm3 StS 18B Lot1 24.7a 65.5a 28.8a 397a 9.3a

Agrobiofilm3 StS 20B Lot2 24.4a 60.8abcd 26.7a 405a 9.6a Agrobiofilm3 StS 20B Lot1 X1 23.9a 58.7bcd 25.6a 409a 9.1a Agrobiofilm3 StS 20B Lot1 X2 23.8a 57.3cd 25.9a 431a 9.3a Agrobiofilm3 StS 20B Lot1 Y1 23.6a 56.5d 26.5a 420a 9.3a Agrobiofilm3 StS 20B Lot1 Y2 24.9a 61.2abcd 25.2a 420a 9.6a

Agrobiofilm3 StS 20B Lot1 X1Y1 25.3a 64.0ab 28.3a 397a 9.4a Agrobiofilm3 StS 20B Lot1 X1Y2 25.5a 63.1abc 26.1a 422a 9.4a Agrobiofilm3 StS 20B Lot1 X2Y1 23.9a 57.7cd 27.9a 421a 9.0a Agrobiofilm3 StS 20B Lot1 X2Y2 24.4a 65.3a 26.2a 393a 9.3a

NF 18B 25.5a 61.8abcd 27.4a 413a 9.1a PE 35B 25.7a 63.0abc 26.5a 419a 9.6a

Nota: Por ciclo y parcela, diferentes letras indican diferencias significativas según el test de ANOVA (P< 0.05)

Agradecimientos

El proyecto AGROBIOFILM está financiado por el 7º Programa Marco de la Unión Europea, gestionado por la REA– Research Executive Agency http://ec.europa.eu/research/rea (FP7/2007-2013), al abrigo del acuerdo de subvención nº 262257

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1671

Nuevas líneas de mejora de tomate Muchamiel resistentes a virus obtenidas

en el programa de mejora genética de la EPSO-UMH

S. García-Martínez 1, A. Alonso 1, F. Rubio 1, A. Grau 1, M. Valero 2 y J.J. Ruiz 1

1 Dpto. de Biología Aplicada. EPSO-UMH. Ctra. Beniel km 3,2 -03312- Orihuela. [email protected] 2 Dpto. de Producción Vegetal y Microbiología. EPSO-UMH. Ctra. Beniel km 3,2 -03312- Orihuela

Resumen

El tipo varietal “Muchamiel” está formado por un conjunto de variedades tradicionales de tomate que tienen el fruto grande, aplastado, más o menos rizado, que se cultivan fundamentalmente en Alicante, Valencia y Murcia. Su principal uso es el consumo en fresco, y tienen unas excepcionales características organolépticas. Sin embargo, son sensibles a todas las virosis que afectan al tomate, lo que hace prácticamente imposible su cultivo. En 1998 empezó en la Escuela Politécnica Superior de Orihuela de la Universidad Miguel Hernández un programa de mejora para la introducción de genes de resistencia a las tres virosis más importantes que afectan al cultivo del tomate en el sureste español: ToMV, TSWV y TYLCV. El método elegido fue una introgresión asistida por marcadores moleculares. A finales de 2011 se envió al Registro de Variedades Comerciales y al Registro de Variedades Protegidas la línea de mejora UMH 1200, homocigota para los tres genes de resistencia, Sw-5, Tm-2a y Ty-1. Los frutos de esta línea de mejora son similares a los de la variedad tradicional y tampoco se encontraron diferencias significativas para la producción en invernadero. Sin embargo, en el ensayo realizado al aire libre, la línea de mejora sufrió un acusado descenso de producción respecto a la variedad tradicional. Este resultado, junto con otros anteriores, indica que la introducción de genes de resistencia afecta negativamente a importantes características del tomate para consumo en fresco. Para superar este inconveniente se han obtenido otras líneas con sólo uno o dos genes de resistencia. La línea UMH 1127, resistente a ToMV y TSWV, y las líneas UMH 916 y UMH 972, resistentes únicamente a ToMV, se enviaron a los dos registros a principios de 2013. Ninguna de las tres tiene resistencia a TYLCV, ya que en ensayos previos se ha observado que su introducción tiene un sensible efecto negativo en distintos caracteres agronómicos. Al aire libre la producción obtenida por las líneas de mejora fue igual o superior a la de la variedad tradicional, mientras que bajo malla, la producción de las líneas UMH 1127 y UMH 972 fue inferior, aunque el descenso de producción sufrido fue menor que el de la línea con los tres genes de resistencia. Las cuatro líneas de mejora presentadas son interesantes para recuperar el cultivo del tomate “Muchamiel”, tanto al aire libre como bajo invernadero.

Palabras clave: Solanum lycopersicum L., variedades tradicionales

Tomato breeding lines within the “Muchamiel” type resistant to viruses released by the EPSO-UMH tomato breeding program

Abstract

The "Muchamiel" cultivar type consists of a set of traditional tomato cultivars with large fruit, flattened, more or less ribbed, grown mainly in Alicante, Valencia and Murcia. Its main use is for fresh consumption, and have exceptional organoleptic characteristics. However, they are susceptible to all viruses affecting tomato, making their cultivation non-viable. In 1998, a breeding program for the introduction of genes for resistance to three major viral diseases affecting tomato crops in the southeastern Spanish (ToMV, TSWV and TYLCV) started at the Orihuela Polytechnic School of the Miguel Hernandez University, using marker-assisted introgression. In 2011, the breeding line UMH 1200, homozygous for the resistance genes Sw-5, Tm-2a and Ty-1, was sent to the Commercial Varieties and Protected Cultivars Register. Fruits of this breeding line are similar to those of the traditional cultivar. No significant differences were found for production in the greenhouse. However, in the open field the breeding line production strongly decreases, compared to the traditional variety. This result, and other previously obtained, indicates that the introduction of resistance genes affects adversely important

1672

characteristics for fresh market tomato. To overcome this problem, other lines with different combinations of resistance genes have been obtained. UMH line 1127 is resistant to ToMV and TSWV, while UMH 916 and 972 are resistant only to ToMV. These lines were sent to the two Registers in early 2013. None of the three lines has resistance to TYLCV, because previous tests have shown that this resistance introduction had severe negative effects in agronomic traits. Breeding lines obtained the same or higher production than traditional cultivar in open field, whereas under cover-mesh, UMH 1127 and UMH 972 production was lower, though the yield decline obtained was lower than that for the line with the three resistance genes. The four breeding lines are interesting to recover the "Muchamiel" tomato crop, both in the open field and under greenhouse.

Keywords: Solanum lycopersicum L., traditional cultivars


En el Sureste de España existen multitud de variedades tradicionales o locales de tomate, como el tipo varietal “Muchamiel”, el “De la pera” de la Vega Baja del Segura, el “Tres cascos” de Elche, el “Valenciano”, los “Morunos” de las sierras de Albacete, Cuenca, Granada, etc., el “Flor de Baladre” de Murcia, etc. El tipo varietal “Muchamiel” toma el nombre de la misma localidad, cercana a Alicante. Está formado por un conjunto de variedades que tienen el fruto aplastado, más o menos rizado y de mayor tamaño que el anterior tipo. Se cultivan en Alicante, Valencia y Murcia. Su principal uso es el consumo en fresco, siendo muy apreciadas para su consumo en ensaladas. Todas las variedades tradicionales de tomate tienen en común sus excepcionales características organolépticas, que las hacen muy apreciadas por parte de los consumidores locales. Sin embargo, son sensibles a todas y cada una de las virosis que afectan al tomate, lo que hace prácticamente imposible su cultivo, favoreciendo un progresivo abandono. Por razones económicas, la mejora de estas variedades con un limitado mercado queda fuera de los programas de las empresas productoras de semillas, por lo que debe ser abordada preferentemente por organismos públicos (Nuez y Ruiz, 1999).

En 1998 empezó un programa de mejora para la introducción de genes de resistencia a las tres virosis más importantes que afectan al cultivo del tomate en el sureste español: el virus del mosaico del tomate (Tomato mosaic virus, ToMV), el virus del bronceado del tomate (Tomato spotted wilt virus, TSWV) y el virus del rizado amarillo del tomate o de la cuchara (Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV).

Material y Métodos

El método elegido fue una introgresión asistida por marcadores (García-Martínez et al., 2003). Las etapas que comprende el programa fueron: caracterización agronómica de las variedades tradicionales y de la fuente de resistencia, realización de cruzamientos, realización de retrocruzamientos, fijación de los genes de resistencia y selección de las mejores líneas. El programa de mejora arrancó con la caracterización de una colección de variedades tradicionales de tomate del tipo “Muchamiel”, realizada entre 1998 y 2000 en distintos ciclos y bajo condiciones diversas. De esta forma se eligieron las mejores accesiones y se procedió a realizar el cruzamiento con el híbrido F1 Anastasia, de Seminis Vegetable Seeds, escogido como fuente de resistencia. Este híbrido es resistente al virus del bronceado y del mosaico, y tolerante al virus de la cuchara ya que contiene los genes Sw-5, Tm-2a y Ty-1 respectivamente. Se han empleado marcadores moleculares CAPS (Cleaved Amplified Polymorphism Sequences) para la selección precoz (en semillero, antes de realizar el transplante) de los individuos portadores de los tres genes de interés. En las distintas generaciones de retrocruzamiento se han empleado de forma complementaria la selección genotípica, mediante marcadores, y la selección fenotípica. Esta selección fenotípica se realiza para seleccionar, entre las plantas portadoras de los genes de interés (según los marcadores empleados) aquellas que no manifiesten síntomas de las virosis y que tengan mejores características de cuajado, tamaño de fruto, uniformidad, producción, etc. Ambas técnicas, la selección fenotípica y genotípica, no son excluyentes, habiéndose confirmado que el resultado óptimo se obtiene empleando una combinación de las dos técnicas (Capel et al., 2000).

1673


El programa de mejora ha ido avanzando a un ritmo de 2 retrocruces al año, gracias a la utilización de invernaderos. Los ciclos realizados son el de invierno-primavera y el de verano-otoño, disponiendo de muy poco tiempo de descanso entre los 2 ciclos.

Para poder suministrar plantas a diversos agricultores de la zona antes de terminar el programa de mejora, en 2006, a partir del quinto retrocruce se derivaron líneas, con uno o más genes de resistencia segregando, que se dieron a los agricultores de la Vega Baja del Segura para su cultivo. Esta derivación se realizó cuando se estimó que las líneas tenían un nivel suficiente de aceptación, tanto por parte del agricultor como por parte del consumidor.

A finales de 2011 se envió al Registro de Variedades Comerciales y al Registro de Variedades Protegidas la línea de mejora UMH 1200, homocigota para los tres genes de resistencia genes Sw-5, Tm-2a y Ty-1. Esta línea se obtuvo por autofecundación de una planta con cinco retrocruces (García-Martínez et al., 2011). La línea de mejora es similar a la accesión de la variedad tradicional (M18) de la que deriva, con la excepción del hombro del fruto, que es menos intenso. En el ensayo realizado en invernadero, no se encontraron diferencias significativas entre la línea de mejora UMH 1200 y la variedad tradicional M18 (Tabla 1). Sin embargo, en el ensayo realizado al aire libre, la línea de mejora sufrió un acusado descenso de producción, de más del 50% respecto a la accesión tradicional (Tabla 1). Este resultado, junto con otros obtenidos con líneas procedentes del Programa de mejora (Rubio et al., 2010), indican que la introducción de genes de resistencia afecta negativamente a importantes características del tomate para consumo en fresco. Efectos negativos asociados con la introgresión de genes de resistencia han sido encontrados anteriormente en tomate (Tanksley et al., 1998), así como en otros cultivos (Brown, 2002; Lewis et al., 2007).

Tabla 1. Caracteres agronómicos, acidez y contenido de sólidos solubles de la línea de mejora de tomate UMH

1200 y la accesión tradicional de tomate Muchamiel 18, cultivadas en invernadero y al aire libre en la campaña de primavera-verano 2010.

Producción (kg/planta) z

Peso medio del fruto (g) z

Número de frutos por planta z

Acidez (g/100g) y

Sólidos solubles (°Brix) y

Invernadero UMH 1200 3,83 141 a 27,3 0,30 a 3,9

Accesión M18 4,40 182 b 24,5 0,34 b 3,8

Aire libre UMH 1200 2,1 a 190 a 10,7 a 0,37 4,9 b

Accesión M18 4,7 b 227 b 20,7 b 0,33 4,2 a zMedia de seis plantas por bloque para dos réplicas. yMedia de seis frutos por bloque para dos réplicas. Valores en una columna seguidas por una letra diferente son distintas significativamente de acuerdo con el test de rango múltiple de Duncan (P < 0,05).

Para superar este inconveniente se han obtenido otras líneas sin los tres genes de resistencia. La línea UMH 1127, también con cinco retrocruces, es resistente a ToMV y TSWV (tiene en homocigosis los genes Sw-5 y Tm-2a), mientras que las UMH 916 y 972, con diez retrocruces, sólo son resistentes a ToMV (tienen en homocigosis el gen Tm-2a). Ninguna de las tres tiene el gen Ty-1, que confiere resistencia a TYLCV, ya que en ensayos previos se ha observado que su introducción tiene un gran efecto negativo en distintos caracteres agronómicos y de calidad. En el ensayo realizado al aire libre la producción obtenida por estas líneas de mejora fue igual o superior a la de la variedad tradicional . Bajo malla, sin embargo, la producción obtenida por las líneas UMH 1127 y UMH 972 fue inferior a la de la variedad tradicional, mientras que para la línea UMH 916 no se encontraron diferencias

1674

significativas. En todo caso, el descenso de producción obtenido fue menor que el de la línea UMH 1200, que contenía los tres genes de resistencia.

Conclusiones

Las cuatro líneas de mejora presentadas son interesantes para recuperar el cultivo del tomate “Muchamiel”, tanto al aire libre como bajo invernadero, así como para ser usadas en programas de mejora para facilitar la introgresión de genes de resistencia a virus en otras variedades tradicionales.

Agradecimientos

Este trabajo ha sido financiado parcialmente por la Generalitat Valenciana mediante el proyecto GV00-090-3 y por la Comisión Interministerial de Ciencia y Tecnología mediante los proyectos de referencia AGL2002-03329, AGL2005-03946 y AGL2008-03822.

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1675

Effects of thidiazuron on morphogenesis in ornamental chili pepper

M.M. Rêgo1, E. R. Rêgo1, W. S. Soares1, K. S. Nascimento1, P. A. Barroso1 and K. T. C.

Ferreira1 1Laboratório de Biotecnologia Vegetal. Centro de Ciências Agrárias – Universidade Federal da Paraíba. 58.397-

000. Areia - PB. Brazil; e-mail: [email protected]

Abstract C. chinense belong to Solanaceae family and has great genetic variability for fruit traits, especially

vitamin A and C. Micropropagation allow high quality plantlets. The thidiazuron (TDZ) has been used for tissue culture as cytokinin to stimulate plant growing. The goal of this work was to induce shooting in five C. chinense lines belonging to Germplasm Bank of Centro de Ciências Agrárias (BGH-CCA/UFPB) Areia, Brazil. The seeds were disinfested and inoculated in MS medium supplemented with different concentrations of TDZ (0, 1.0, 1.35, 1.7 and 2.0 mg.L-1). After 30 days were evaluated the following traits: fresh weight, rooting, presence of callus and number of shoots. The experiment was evaluated in a factorial scheme 5 x 5 (genotypes x TDZ concentrations) in an entirely random design with two replicates. The data were subjected to Analysis of variance and Duncan’s test (p≤ 0.05) and regression analyses. The lines 02 and 13 showed more shooting. The best TDZ concentrations were 1.0 and 2.0 mgL-1, yielding most number of shoots.

Keywords: micropropagation, pepper, Capsicum chinense.

Introduction

The market for chilli pepper in Brazil until recently was considered secundary as compared the others vegetables, due the consume low and small volume sold, but has come under heavy changes and of great importance in the country, mainly due to the versatility of application of the peppers in culinary use, industrial, medicinal and ornamental (Moreira et al., 2006).

The market is fairly diversified, ranging from peper consumption as fresh and homemade preserves to the export manufactured product (Henz, 2004). The chilli peppers are included in genus Capsicum, 31 species were described, divided in five domesticated taxons, 10 taxons semi-domesticated, and 20 wild taxons (Pozzobon et al., 2006; Moscone et al., 2006). Among domesticated species, C. chinense is considered the most Brasilian, by having the center of diversity in the Amazonian region (Bosland, 1992). This specie stands out for its wide adaptation to the conditions tropical and equatorial climate have a high genetic variability, as evidenced mainly in fruits rich in vitamins A and C, and also a source of β-carotene, a precursor of vitamin A. Besides having different shapes, color, sizes, and levels of pungency, one of the pepper species most produced and consumed in Brazil (Carvalho et al., 2003; Lannes et al., 2007).

Due to the need of plants for chemistry studies and demand growing for raw materials for industries of food with this species, is essential to develop techniques that have as their purpose the production of quality seedlings. Micropropagation is a cultivation technique that enables large scale clonal propagation of superior genotypes with regard to biological qualities and chemical composition. The application of this technique depends on factors associated with the induction and control of morphogenesis and regeneration of shoots and roots in the process of organogenesis (Flores, 2006). In most species, the presence of cytokinins in nutrient medium enhances the formation of shoots (Thorpe, 1993).

Thidiazuron (TDZ) is a phenylurea tha have cytokinic ativity. The cytokinins are substances that combined with auxin, estimulate the cell division in plants, influencing the growing and form (Greene, 1993). Synthetic cytokinins are know to have remarkable ability to stimulate growth in cultured tissues and organs of plant (Looney, 1996). The superior capability of TDZ on the cytokinin of the type adenines, in particular 6-benzylaminopurine (BA) and zeatin, was confirmed in several

1676

bioassays, where the TDZ has been used for the multiplication of axillary buds for woody species during micropropagation (Mok et al., 1980).

Thus, this study aimed to evaluate the different concentrations of TDZ on in vitro

morphogenesis and its effects in micropropagation of Capsicum chinense.

MATERIAL AND METHODS

The experiment was conduced in Laboratory of Plant Biotechnology of Centro de Ciências Agrárias (CCA)/Universidade Federal da Paraíba (UFPB), Brazil. Five genotypes (lines 02, 10, 12, 13 and 14) of C. chinense belonging the vegetable germplasm bank of CCA/UFPB. Seeds of the five genotypes from C. chinense were disinfested using a sodium hypochlorite solution at 1% plus three drops of Tween 20 for 10 min. Posteriorly. the seeds were rinsed for four times with sterile and distilled water. After disinfestation. seeds were pre-cultured in Petri dishes with filter-paper Watman 20® moistened with 2 ml of sterile and distilled water during a week in room culture at 25±2ºC temperature and 16/8h (white/dark), irradiancy of 45µMm2s-1 and relative humidity at 60%. After the first week, the seeds were inoculated in test tubes (25mm x125mm) containing 20 mL of the basal medium Murashige and Skoog (1962) supplemented with 30 g.L-1 sucrose, vitamins B5 medium (Gamborg, 1968), 100 mgL-1 myo-inositol and TDZ (0, 1.0, 1.35, 1.7. and 2.0 mgL-1). pH was adjusted for 5.6 ± 0.1. After adding Agar (8 gL-1), the medium was autoclaved at 121ºC for 20 min. The test tubes were subjected at the same culture conditions of the pre-culture. After 30 days, were evaluated fresh weight, presence/absence of the roots, callus and shoots number. The experimental design was completely randomized with two replicate for treatment. The experiment was repeated twice. The data were subjected the variance analysis and mean was compared by Duncan´s test at 5% of probability level. Quantitative data were subjected at regression analysis. Results and Discussion

The interaction genotype x thidiazuron was significant at 5% probalility level in relation to

content fresh weight and shoots number (Tab 1 and Fig 1). and no significant interaction and no significant genotype and doses of TDZ for germination and callus formation (Tab 1). Table 1. Analysis of variance of factorial genotypes x doses of TDZ for four variables from chilli pepper (C. chinense) in vitro conduced

S.V. Mean Square

Germination (%) Callus weight (g) Callus number Shoots number

Genotype (G) 0.107ns 0.043ns 0.779ns 3.22ns

TDZ (T) 0.0401ns 0.006* 0.219ns 0.411*

G x T 0.075ns 0.103ns 0.277ns 1.16*

C.V. (%) 24.11% 15.33% 56.51% 45.25%

ns. no significant. *significant at 5 % probability level by F test.

1677

Figure 1. Influence of different doses of TDZ on percentage of shoots in different genotypes of C. chinense.

The culture medium supplemented with 1.0 and 1.35 mg.L-1 of TDZ presented the higher

values for fresh weight and shoots number, principally at 1.0 mg.L-1. The control (without TDZ) was the worse response in relation to shoots number. The genotypes more responsives were acesses 02 and 13 (Tab 2 and Fig 2), shown to be most responsive in all treatments. Messchdmidt et al., (2008) working with Mentha x gracilis Sole. also reported that the best morphogenic response was obtained with MS medium supplemented with 1.0 mg.L-1 of TDZ.

1678

Table 2. Mean comparison of shoot percentage with regarding to levels of TDZ and five genotypes from chille pepper (Capsicum chinense) in vitro conduced.

Levels of TDZ (mg.L-1)

Genotypes 02 10 12 13 14

0.0 2.9988 abA 0.9659 aAB 0.7071 aB 1.4029 aAB 0.7071 aB 1.0 3.5327 aA 0.7071 aB 1.2890 aB 2.2483 aAB 1.4142 aAB

1.35 1.8708 abA 1.8113 aA 0.7071 aA 2.5184 aA 0.7071aA1.7 1.2890 bA 0.7071 aA 1.6283 aA 2.3080 aA 0.7071 aA 2.0 1.2890 bA 0.7071 aA 0.9659 aA 1.7260 aA 2.5682 aA

Mean followed the same lowercase letter in collumn and the same capital letter in line. not differ statistically. at 5% level of probability by Duncan´s test.

Figure 2. Influence of different concentrations of TDZ on morphogenesis in different accessions of C. chinense.

A-D. accession 2. A. Control. seedling without shoots. B. Explant with multiple shoots in MS + 1.0 mg.L-1 TDZ. C. Explant with multiple buds in MS + 1.7 mg.L-1 TDZ. and D. Induction of callus and little shoots in MS + 2.0 mg.L-1 TDZ. F-I. accession 13 sujected the same levels of TDZ. respectively.

Binzel et al., (1996) soaked seeds of peppers by cytokinins for five days and after cutting them

and inoculated in MS medium for 30 days. They reported that the shoot regeneration from seed depended on genotype used and also the type of regulator used, in this case, a cytokinin. Since the formation of shoots were 0% to 20%. Thus. demonstrating that the induction of shoots depends mainly on the genotype used as source of explants.

It is worth mentioning also the fact that even getting no significant differences between genotypes 10, 12 and 14, they still showed callus formation (Tab 1).

Conclusion

(D)

1679

At concentrations 1.0 and 1.35 mg.L-1 of TDZ in MS medium were most effectives for obtain shoot multiplication. The genotypes 02 and 13 shown more responsives to TDZ as growth regulator and its action is effective in the shoot regeneration from zygotic embryos of C. chinense.

Acknowledgements. Thanks to CNPq and CAPES for financial assistance. References

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Efeito da esterilização do substrato inoculados com micorrizas sobre o crescimento do morangueiro

A.P. Cecatto1, E.O. Calvete1, P.A.V. Escosteguy1, F.S. De Nardi1 and F.L. dos Santos1

1BR 285, Bairro São José, 99010-970, Programa de Pós-Graduação em Agronomia/FAMV, Universidade de

Passo Fundo, Passo Fundo, RS, Brasil, e-mail: [email protected]

RESUMO A simbiose entre plantas e fungos micorrízicos representa uma alternativa na produção dos cultivos, o qual proporciona à planta hospedeira melhor desenvolvimento em função da maior absorção de nutrientes, principalmente fósforo, maior resistência ao estresse hídrico, produção e acúmulo de substâncias de crescimento e de substâncias bioativas. A maioria dos trabalhos com fungos micorrízicos utilizam substratos previamente esterilizados, embora a literatura cita exemplos de inoculação em solos e/ou substratos sem utilizar essa metodologia. Com o objetivo de verificar o efeito da esterilização em substrato orgânico no estabelecimento da associação micorrízica, bem como o desenvolvimento e resposta de crescimento em plantas de morangueiro, realizou-se este experimento. Os tratamentos consistiram em: T1 = substrato orgânico (resíduos de folhas de diversas árvores e de grama) não

esterilizado + inoculo comercial (Rhizanova®); T2 = substrato orgânico esterilizado + inoculo comercial; T3 = substrato orgânico esterilizado sem inoculo comercial (testemunha) avaliados em duas cultivares de morangueiro: Aromas e Monterey. Os tratamentos, um fatorial duplo, foram distribuídos em delineamento experimental inteiramente casualizado com seis repetições. Cada parcela foi constituída de 1 planta por vaso de 1,5 L. A inoculação foi realizada no momento do plantio da muda, adicionando-se 10 g do produto /vaso, a 2/3 de profundidade. Após 60 dias da inoculação foram avaliadas as seguintes variáveis: massa fresca e seca de raiz, parte aérea e da coroa, diâmetro da coroa, volume de raiz e percentagem de colonização micorrízica. Não houve interação estatística significativa. Entretanto, houve de forma isolada, verificando-se que a cultivar Aromas apresentou maior massa fresca e seca, tanto de raiz como parte aérea em relação a Monterey, bem como melhor volume de raiz. A não esterilização do substrato com adição de inoculo comercial de fungos micorrízicos arbusculares aumentou a eficiência da inoculação, promovendo incrementos na biomassa seca e fresca nas cultivares de morangueiro. Palavras-chave: Fragaria X ananassa Duch; colonização micorrízica, fungos micorrízicos arbusculares,biomassa

Effect of substrate sterilization with mycorrhizal inoculation on strawberry growth

Abstract

The symbiosis between plants and mycorrhizal fungi represents an alternative in the production of crops, whi ch provides to the host plant a better development in terms of the higher nutrient absorption, mainly phosporus, better resistence to the water stress, production, and accumulation of growing and bioactives substances. Most of the works with mycorrhizal fungi uses previously sterilized substrates, although the literature relates exa mples of inoculation in soils and/or substracts without this method. This experiment was conducted to verify the effect of sterilization in organic substrate on the establishment of mycorrhizal association, as well as the response to the growing in stawberry plants. The treatments consist in: T1 = organic substrate (residue of leaves from several trees and grass) non- sterlized organic substrate + commercial inoculum (Rhizanova®); T2 = sterilized organic substrate + commercial inoculum; T3 = sterilized organic substrate without commercial inoculum (control) valued in two cultivars of stra wberry: Aromas and Monterey. The treatments, factorial arrangement, were distributed in a completely randomized design with six repetitions. Each plot wa s constituted by 1 plant per vase of 1.5 L. The inoculation was done during the transplanting of the plantlets, adding 10 g of the product/vase to 2/3 depth. After 60 days of inoculation, the following variables were assessed: root, shoot and crown fresh and dry biomass, crown diameter, root volume and percentage of mycorrhizal colonization. There was no significant interaction, however, there was isolated significance. It was verified that cultivar Aromas presented higher root and shoot fresh and dry mass, as well as higher root volume compared to Monterey. The non-sterilized substrate with commercial inoculum of arbuscular mycorrhizal fungi raise the inoculaton efficiency, increas ing the fresh and dry bioma ss in the strawberry cultivars. Keywords: Fragaria X ananassa Duch; mycorrhizal colonization, arbuscular mycorrhizal fungi, biomass. Introduction

Strawberry (Fragaria x ananassa Duch) is a hybrid resulting from natural hybridization between the

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F. chiloensis and F. virginiana, produced and appreciated in different regions in the world. Due to the high costs involved in its production, there is an interest in more economic alternatives, including the use of microbiologic inoculants.

Arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are obligatory biotrophics that influence the development of cultures through mutualistic symbiosis with plant roots, increasing nutrients availability and absorption, mainly phosphorus, promoting resistance to water stress, producing and accumulating bioactive and growth substances, in addition to reducing the use of mineral fertilizers or chemical plant protection products. This leads to an improvement in physical-chemical properties of the soil/substrate and the quality of the fruit (Sas-Paszt et al., 2011).

Most studies with mycorrhizal fungi use previously sterilized substrates, although there are examples in literature of inoculation in soil or substrates, or both, that do not use this methodology. According to Silva Júnior et al. (2012), the presence of native microbiota, including mycorrhizal fungi, may impact on the efficiency of inoculation of selected AMF species. Thus, the effects of pre-inoculation in natural unsterilized soil should be known in order to predict the degree of success of this practice (Chu et al., 2001).

This study assesses the effect of sterilization in organic substrate in establishing the mycorrhizal association, as well as the development and response of growth in strawberry plants.

Material and Methods

The experiment was conducted in the Horticulture Sector of the University of Passo Fundo, Passo Fundo, RS, Brazil. Geographical coordinates are: latitude 28º15’41’’ S; longitude 52º24’45’’ and medium altitude of 709 m. A 420 m2 greenhouse with semicircular roof was used, positioned in the northeast-southeast direction. The structure was covered with low density polyethylene (LDPE) film with 150 micra and anti-UV additive.

The treatments were T1 = non-sterilized organic substrate with commercial inoculum; T2 = sterilized organic substrate with commercial inoculum; and T3 = sterilized organic substrate without commercial inoculum (control), evaluated in two strawberry cultivars, Aromas and Monterey, originated from LLAHUEN nursery (Chile). The experimental design was completely randomized with six repetitions; the plot consisted of one plant.

The organic substrate consisted of leaves from different trees and remains of grass, composted in natural yard, without moving during approximately nine months. For inoculation, a commercial product Rhizanova® was used, formulated with the arbuscular endomycorrhizal fungi G. brasilanum, G.

clarum, G. desertícola, G. intraradices, G. monsporus, G. mosseae, G. margarita, and the ectomycorrhizal fungi Pisolithus tinctorius (AMFs).

The experiment was performed in 1.5 L plastic vases, previously sterilized with hypochlorite 2%. These vases from T1 and T2 were fulfilled with the organic substrate previously sterilized in autoclave at 121ºC for 1 hour and two cycles, with a 24 hour interval after each cycle. The inoculation was done during the transplanting of plantlets, adding 10 g of the product per vase at 2/3 depth, as product instructions.

At 60 days from inoculation, the following variables were analyzed: root, shoot and crown fresh and dry biomass quantified in grams through semi-analytic scale and forced-air drying; crown diameter usiong digital caliper rule and expressed in millimeters; root volume expressed in cm3, and percentage of arbuscular mycorrhizal colonization. Root samples of each treatment were cleaned, clarified by KOH (10%), colored in Trypan-blue (Phillips and Hayman, 1970). The percentage of root colonization was determined by microscopic observation of 100 root fragments per plant, with 1 cm each, totaling 100 samples for each treatment (Giovannetti and Mosse, 1980).

The results were submitted to variance analysis and the measures were compared by the Tukey’s test at 5% error probability, using the statistic software CoStat (CoHort Software, 2003).


There was no significant interaction between cultivars and inoculation, only isolated significance

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(Table 1).

The cultivar Aromas, regardless of the treatment, had greater vegetative growth than the cultivar Monterey. The inoculation in non-sterilized substrate enabled greater accumulation of fresh and dry root biomass and higher root volume, considering the mean of the two cultivars (Table 1). The sterilized substrate in presence and in absence of AMF inoculum did not provide any significant difference in the vegetative growth of strawberry plants. Therefore, in this study, the sterilization of the organic substrate had a negative influence on the plants biomass, due to the possible effect of the time/temperature binomial on the availability of nutrients in the substrate. The sterilization of the substrate may accumulate manganese in toxic levels, in addition to changing the availability a solubility of nutrients due to high temperatures. Moreover, it speeds up the decomposition of organic matter, ammonium is liberated as carbon dioxide and organic products (Campanhola and Bettiol, 2003).

Table 1: Variables of growth in two strawberry cultivars produced in sterilized and non-sterilized organic

substrate, with the presence and absence of arbuscular mycorrhizal fungi.

RFB RDB SFB SDB

g plant -1 Aromas 21,88 ± 14,79 a 2,76 ± 1,55 a 12,60 ± 5,33 a 2,53 ± 1,03 a

Monterey 11,81 ± 2,26 b 1,21 ± 0,62 b 4,64 ± 2,97 b 0,92 ± 0,58 b Mean 16,84 1,98 8,62 1,72

CV (%) 72,55 61,50 48,17 47,03 Treatments

T1 29, 27 ± 14,94 a 3,10 ± 1,88 a 11,98 ± 6,72ns 2,40 ± 1,37ns

T2 11,72 ± 7,78 b 1,67 ± 0,92 b 6,70 ± 4,57 1,41 ± 0,89 T3 11,28 ± 5, 36 b 1,60 ± 0,68 b 9,75 ± 5,49 1,89 ± 1,06 Mean 17,42 2,12 9,47 1,90 CV(%) 60,25 64,68 61,58 61,70

CRFB CRDB CD Vol

g pl ant -1 mm cm3

Aromas 6,12 ± 2,83 a 1,46 ± 0,72 a 17,29 ± 3,13 a 21,16 ± 16,15 a Monterey 2,02 ± 0,89 b 0,40 ± 0,15 b 11,81 ± 2,26 b 10,70 ± 10,17 b

Mean 4,07 0,93 14,55 15,93 CV (%) 49,76 53,23 18,89 86,23

Treatments T1 4,48 ± 3,39ns 1,01 ± 0,86ns 15,49 ± 5,01 ns 29,13 ± 16,46 a T2 5,05 ± 3,02 1,24 ± 0,76 14,90 ± 3,86 7,68 ± 6,84 b T3 4,53 ± 2,99 1,02 ± 0,74 15,52 ± 2,43 1,77 ± 7,72 b Mean 4,68 1,09 15,30 12,86

CV(%) 69,89 75,77 27,07 71,73 T1 = non-sterilized organic substrate with commercial inoculum; T2 = sterilized organic substrate with commercial inoculum; and T3 = sterilized organic substrate without commercial inoculum (witness). Root fresh biomass (RFB), shoot fresh biomass (SFB), crown fresh biomass (CRFB); root dry biomass (RDB), shoot dry biomass (SDB), crown dry biomass (CRDB); crown diameter (CD) and root volume (Vol.). Means followed by the same letter in the column do not differ by Tukey’s test at 5% error probability. ns - non significant.

Comparing mycorrhizal colonization in roots of the two strawberry cultivars inoculated with AMF, greater percentage was found in Aromas (Figure 1). When sterilization is analyzed, again the positive effect of the inoculum when the organic substrate was not sterilized is observed in both cultivars. In the control (T3), the absence of mycorrhizal colonization was observed in the roots of both cultivars. This data shows that the absence of mycorrhization in natural environment, indicating that the plants used did not show mycorrhizal association with native AMFs.

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Figure 1: Mycorrhizal colonization of arbuscular fungi in two strawberry cultivars. T1 = non-sterilized organic substrate with commercial inoculum; T2 = sterilized organic substrate with commercial inoculum; and T3 = sterilized organic substrate without commercial inoculum (control).

The presence of native microbiota of soil or substrate, or both, influences the vegetative growth of plants and mycorrhizal colonization, since it fosters the competition between the inoculum and the microorganisms found in the environment, providing increase in biomass. For Moreira and Siqueira (2002) the soil microbiota may act sinergically with the AMFs through combined effects on the plant growth. The effectiveness of mycorrhizal inoculation varies in accordance to the nutritional demand of the cultures, soil fertility, interaction with other microorganisms and symbiotic efficiency (Silva Júnior et al., 2012).

Thus, biotic and abiotic considerations have a direct influence on colonization, presenting differences among species and cultivars of the same species (Cavalcante et al., 2009), in agreement with what was observed in this study in relation to the cultivars used. The plants present different responses in face of the inoculation. There is evidence that the genetic influence the susceptibility to mycorrhizal fungi (Bagyaraj, 1991). Therefore, for establishing symbiosis, favorable edaphic factors are needed in addition to the localized contact of plant and fungus through the density of an adequate inoculum.

Conclusion

1) In order to establish symbiosis with AMF in Aromas and Monterey cultivars, the organic substrate should not be sterilized preceding inoculation.

2) The Aromas cultivar is more compatible with the AMFs product, presenting better vegetative growth than Monterey.

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Ref. Nº C0507

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1685

Efeito de dois sistemas de condução da videira (Vitis vinifera L., cv Tinta Roriz) nas trocas gasosas e eficiência do uso da água

A.C. Ribeiro, J.V. Andrade

Centro de Investigação de Montanha, ESA, Instituto Politécnico de Bragança, Campus de Sta Apolónia, Apt

1172; 5300 – 855 Bragança, Portugal. E-mail: [email protected]

Resumo

Os sistemas de condução que permitem a mecanização, parcial ou total, e que facilitam as operações manuais, devido à simplicidade da sua estrutura e da poda, têm vindo a ser preferencialmente adoptados pelos viticultores. Na região de Trás-os-Montes (nordeste de Portugal) os sistemas de condução da vinha tradicionais (formas livres baixas sem qualquer sistema de suporte) tem vindo a ser reconvertidos para sistemas de condução em cordão unilateral ou bilateral ascendente e sem recurso à rega. Nesta região quente e seca as limitações de disponibilidade de água têm um grande impacto na produção e qualidade uma vez que a precipitação não é suficiente para satisfazer as necessidades hídricas da cultura e o défice hídrico desenvolve-se acentuadamente durante o verão. Neste trabalho compara-se o efeito de dois sistemas de condução (sistema tradicional em forma livre (ST) e cordão bilateral (CB)), em condições de sequeiro, no desempenho fisiológico e na eficiência do uso da água em condições de clima mediterrânico. As experiências foram conduzidas na variedade Tinta Roriz, numa vinha comercial com vinte e cinco anos localizada na região de Trás-os-Montes (sub-região do Planalto Mirandês). Foram efectuadas medições, ao pintor e ao longo da maturação, das trocas gasosas (assimilação líquida de CO2 (A) condutância estomática (gs) e taxa de transpiração (E)) e do potencial hídrico foliar de base e do meio-dia, em folhas adultas e completamente expostas ao sol. As videiras conduzidas no sistema tradicional apresentaram um melhor estado hídrico (potencial hídrico foliar de base e do meio-dia superior às videiras conduzidas em cordão bilateral). Em relação às trocas gasosas, as videiras conduzidas nesse sistema apresentaram uma maior taxa de assimilação líquida de CO2 e uma maior eficiência intrínseca do uso da água (A/gs). Estes resultados preliminares mostram que o sistema de condução tradicional, sem rega, parece melhor adaptado a esta região quente e seca.

Palavras-chave: Vitis vinífera L.; condutância estomática; potencial hídrico

Effect of two grapevine (Vitis vinifera L., cv Tinta Roriz) trainning systems on leaf gas exchange and water use efficiency

Abstract

Training systems which allow partial or full mechanization and facilitate hand management due to their simpler structure and pruning are therefore becoming more appealing to growers. In Trás-os-Montes region (northeastern Portugal) grapevine “traditional” training system (small bush vines close to the ground with no foliage support wires) have been reconverted mainly to non-irrigated unilateral and bilateral cordon training systems with a typical upright shoot growth supported by catch wires. In this hot and dry region, limitations in water supply have a great impact on grape production and quality as the annual rainfall is not adequate to provide grapevines with their water requirements, and water deficits usually develop increasingly during summer. In this study two non-irrigated grapevine training systems (traditional small bush vines close to the ground (ST) and bilateral cordon with vertical shoot positioned vines (CB)) were compared for their effects on physiological performance and water use efficiency in Mediterranean weather conditions. The trial was carried out in a 25-year old experimental vineyard planted with cv. Tinta Roriz in Trás-os-Montes region, Planalto Mirandês sub-region). Experimental layout consisted in the measurement, at the veraison and maturity, of physiological variables (net CO2 assimilation rate (A), stomatal conductance (gs) and transpiration rate (E)) and pre-dawn and midday leaf water potential of fully mature, sun-exposed leaves. The grapevines trained in ST showed a higher water status (higher predawn and midday leaf water potential), higher net CO2 assimilation rate and higher intrinsic water use efficiency (A/gs). These preliminary results show that grapevine traditional training system, with no irrigation, seems to be well adapted to this hot and dry region.

Key Words:) Vitis vinífera L; stomatal conductance; leaf water potential

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Introdução

A estrutura geométrica do coberto vegetal determina a sua interacção com os fluxos de energia (Schultz et al., 2009). O sistema de condução da vinha, ao determinar o modo como ocorre a interacção com os fluxos de energia, vai actuar sobre importantes mecanismos da fisiologia da videira, em especial a actividade fotossintética global da folhagem (Carbonneau, 1980; Schubert et al., 1995; Smart, 1974) e o estado hídrico (Katerji et al., 1994; Ollat and Carbonneau, 1992), que por sua vez têm enormes repercussões sobre o rendimento e qualidade do mosto (Moutinho-Pereira, 2000).

Ao longo do ciclo vegetativo, à medida que o teor de água do solo vai decrescendo, as plantas vão tendo cada vez menos capacidade para restabelecer o equilíbrio hídrico. Nestas circunstâncias, o crescimento cessa, a taxa fotossintética diminui e, em casos de extrema secura, muitas folhas, sobretudo as basais, tornam-se prematuramente senescentes (Moutinho-Pereira, 2000).

A assimilação líquida de CO2 pode ser dificultada pelo fecho dos estomas, quer em resposta a um decréscimo do potencial hídrico das folhas quer devido ao aumento do gradiente de pressão de vapor de água entre a folha e o ar. Este tipo de limitação é estomática porque são os estomas que, através da regulação da sua abertura, controlam a saída de água dos espaços intercelulares para a atmosfera, em função do estado hídrico da planta, e, da mesma forma, permitem ou não a difusão de CO2, em sentido inverso, para a síntese de fotoassimilados nas células do mesófilo clorofilino (Moutinho-Pereira, 2000). Este processo de controlo em resposta ao stress hídrico faz aumentar a eficiência do uso da água, porque o fecho dos estomas inibe mais intensamente a transpiração do que o decréscimo da concentração de CO2 intercelular (Chaves, 1991; Schulze, 1986).

As formas de condução que proporcionam uma superfície foliar exposta mais reduzida permitem que a água disponível seja distribuída por menos folhas, assegurando assim um certo retardamento dos sintomas de stress hídrico (Baeza, 1994; Katerji et al., 1994; Moutinho-Pereira, 2000). Em situações extremas, a menor senescência das folhas basais, que assim se pode obter, pode evitar o escaldão dos cachos provocado por exposição excessiva à radiação solar directa (Lopes, 1994).

Neste trabalho apresentam-se alguns resultados preliminares sobre o comportamento fisiológico da variedade Tinta Roriz em dois sistemas de condução: sistema tradicional da região do Planalto Mirandês e o cordão bilateral.

Material e Métodos

As experiências foram conduzidas numa vinha comercial localizada na região de Trás-os-Montes, sub-região do Planalto Mirandês, nordeste de Portugal. Os estudos foram realizados com a variedade Tinta Roriz (Vitis vinífera L.) enxertada no porta-enxerto 110 R e plantada em 1988 num compasso de 2,2 x 1,1 m (4132 videiras ha-1). As videiras conduzidas no sistema de cordão bilateral (CB), com orientação E-W, têm uma carga média de 12 gomos por videira e as conduzidas no sistema tradicional (ST) 8 gomos por videira. O dispositivo experimental consistiu no estabelecimento de duas modalidades (ST e CB)) em blocos casualizados com 3 repetições com 6 videiras cada.

O potencial hídrico foliar (%f) foi medido ao longo do período estival, nas duas modalidades em estudo. As medições do potencial hídrico foliar foram realizadas com uma câmara de pressão (Modelo 1000, PMS Instrument Company, Albany, USA). As medições foram efectuadas imediatamente antes do nascer do sol (potencial de base) e ao meio dia solar (potencial do meio-dia). As folhas (sãs, adultas e bem expostas ao sol) foram colhidas em cada um dos blocos de cada modalidade e rapidamente colocadas na câmara para medição minimizando desta forma qualquer possibilidade de desidratação. Foram efectuadas medições em 4 videiras por bloco num total de 12 folhas por modalidade.

As medições das trocas gasosas para o CO2 e vapor de água foram efectuadas com um analisador de gás por radiação infravermelha (IRGA) funcionando em modo diferencial e em circuito aberto (modelo LCA-4, da Analytical Development Co.Ltd.). As medições das trocas gasosas foram

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efectuadas em dois períodos diários (10 horas e 14 horas) em 8 folhas expostas (duas por bloco) e em condições de luz saturantes para a fotossíntese (PPFD superior a 500 &mol.m-2.s-1). Cada leitura era registada logo que a pressão parcial do CO2 no interior da câmara estabilizasse, o que normalmente acontecia ao fim de 1 minuto, de forma a minimizar o chamado “efeito estufa” dentro da câmara foliar (Moutinho-Pereira, 2000). A partir destas medições, designadamente o CO2 do ar atmosférico, CO2 do ar afectado pela folha, humidade relativa do ar à entrada e saída da câmara, temperatura do ar dentro da câmara, intensidade da radiação fotossinteticamente activa (PPFD) e caudais molares, de acordo com as fórmulas de von Caemmerer and Farquhar (1981), foram calculados os seguintes parâmetros: assimilação líquida de CO2 (A), taxa de transpiração (E) e eficiência intrínseca do uso de água (A/gs).

A análise estatística dos dados foi efectuada no programa JMP®6 2005 (SAS Institute Inc. Cary, NC, EUA). A comparação de médias foi efectuada pelo teste t de Student.


As condições climáticas no período em que decorreram as experiências caracterizaram-se pela elevada temperatura e precipitação escassa (Figura 1). Durante o período de maturação temperatura máxima foi superior a 30 ºC em muitos dias e a precipitação acumulada entre Abril e Setembro foi de apenas de 116 mm. Como consequência da extrema secura, a diminuição da reserva de água no solo ao longo do ciclo vegetativo acentuou-se drasticamente.

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Figura 1 Evolução da temperatura máxima, mínima e precipitação (barras) no período Abril a Setembro de 2006

Ao longo da maturação o potencial hídrico foliar de base diminui consistentemente atingindo valores próximos de -0,8 MPa (Figura 2). As videiras conduzidas no sistema tradicional (ST) apresentaram ao longo da maturação um melhor estado hídrico que as videiras conduzidas em cordão bilateral (CB). No entanto, em ambas as situações as videiras tenham estado submetidas a um stresse hídrico severo na parte final da maturação. O melhor estado hídrico das videiras conduzidas no ST parece dever-se à menor superfície foliar exposta (0,68 m2 m-2) relativamente ao CB (0,81 m2 m-2). Estes resultados estão de acordo com os resultados observados por Lopes (1994) que verificou que as videiras com menor área foliar total e exposta, por estarem podadas em Guyot, relativamente ao sistema Royat, apresentaram quase sempre potencial hídrico foliar de base mais favoráveis.

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Figura 2. Potencial hídrico foliar de base (A) e do meio-dia (B) medido, ao longo da maturação, nos dois sistemas de condução. Cada ponto representa a média de 12 valores com erro padrão.

Na Figura 3 estão representadas trocas gasosas ao nível da folha para as videiras conduzidas em CB e ST. As videiras conduzidas em cordão bilateral e no sistema tradicional não apresentaram diferenças significativas na taxa de transpiração. A assimilação líquida de CO2 (A) foi, ao pintor, superior nas folhas das videiras conduzidas no sistema tradicional. A diferença na condutância estomática entre os dois sistemas de condução não foi estatisticamente significativa (Figura 4). Contudo, no início da maturação, o melhor estado hídrico das videiras conduzidas no sistema tradicional traduziu-se numa maior eficiência intrínseca do uso da água (A/gs) (Figura 4).

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Figura 3. Efeito do sistema de condução na assimilação líquida de CO2 (A) e taxa de transpiração (E).

Letras diferentes indicam uma diferença significativa a P<0,05 (*) pelo teste t de Student e n.s. uma diferença não significativa.

Estes resultados indicam que a diminuição da assimilação líquida de CO2 (A) nas videiras conduzidas em cordão bilateral pode ser devida a razões essencialmente não estomáticas. O efeito do stress

hídrico tem como consequências a perda de rendimento quântico da fixação de CO2, o menor declive da curva inicial de resposta da fotossíntese à concentração de CO2 atmosférico e uma menor actividade das enzimas dos cloroplastos, em particular da Rubisco (Chaves, 1991; Flexas et al., 2002). Schultz (1996) associaram estas limitações não estomáticas fundamentalmente à perda de actividade da Rubisco e à reduzida capacidade de regeneração da ribulose-1,5-bisfosfato.

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Figura 4. Efeito do sistema de condução na condutância estomática (gs) e eficiência intrínseca do uso da

água (A/gs). Letras diferentes indicam uma diferença significativa a P<0,05 (*) pelo teste t de Student e n.s. uma diferença não significativa.

Conclusões

Este estudo, apesar do caracter preliminar que representa mas que terá continuação nos próximos anos para consolidação de resultados, mostra que o sistema de condução tradicional em formas livres da região do Planalto Mirandês, sem rega, está, do ponto de vista fisiológico, melhor adaptado a esta região quente e seca, pelo melhor estado hídrico das videira e consequente efeito positivo na taxa fotossintética e na maior eficiência intrínseca do uso da água, em comparação com o sistema de cordão bilateral.

Agradecimentos

Os autores agradecem à Adega Cooperativa de Ribadouro pelas facilidades concedidas para o trabalho experimental.

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Caracteres produtivos em mudas de alcachofra propagadas por semente

F.S. De Nardi1, E.O. Calvete1, M.F. Grando1, V.P. Cravero2, A. P. Cecatto1, F. L. dos

Santos1

1 Faculdade de Agronomia e Medicina Veterinária, Universidade de Passo Fundo - BR 285, Bairro São José

(99952-900) , Programa de Pós Graduação em Agronomia, Passo Fundo, RS, Brasil, email: [email protected]

2 Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Rosario - Campo Experimental J.F. Villarino. CC 14 (S2125ZAA), Zavalla, Santa Fe, Argentina.

Resumo

A alcachofra é uma espécie de importância nutricional e medicinal além de potencial combustível sólido. Entretanto, é uma hortaliça que comparativamente com as demais, possui área de produção e pesquisa incipientes no Brasil. A produção desta cultura em nosso país se concentra no estado de São Paulo, onde é comercializada para o mercado in natura e representa fonte de lucro para pequenos produtores da região. Já no Rio grande do Sul, o cultivo de alcachofra é destinado à industrialização. Entretanto, é crescente o interesse por parte de agricultores e consumidores pelo mercado in natura. Para que ocorra a expansão dessa cultura a utilização de semente como meio de multiplicação torna-se uma alternativa facilitadora, uma vez que a propagação vegetativa gera diversos problemas como a multiplicação de doenças e a degeneração da espécie. Diante disso, visando fomentar o cultivo de alcachofra no Rio Grande do Sul, o presente trabalho tem por objetivo gerar uma tecnologia de produção de mudas por sementes para posterior divulgação aos viveiristas. O experimento foi estabelecido em 04 de outubro de 2012 com o plantio de sementes pré - geminadas dos híbridos Madrigal, Opal, Symphony e Concerto (Empresa NUNHEMS®), os quais consistiram os tratamentos. Para obtenção das mudas utilizou-se vasos de 1,5 L contendo substrato comercial Mec Plant Horta 2®, composto de turfa, restos culturais e vermiculita. A unidade experimental foi constituída de 10 plantas, sendo 1 planta/ vaso. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com 3 repetições. As avaliações foram realizadas 90 dias após a pré-germinação. As variáveis avaliadas foram: massa fresca e seca da parte aérea e da raiz, área foliar e densidade da raiz. Os resultados obtidos foram submetidos à análise de variância e as diferenças entre médias comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade de erro. Dentre os híbridos analisados, Madrigal apresenta-se com maior potencial de produção por apresentar valores maiores de biomassa fresca e seca.

Palavras-chave: Cynara scolymus; híbridos, mudas, biomassa.

Productive characters in seedlings of artichoke seed propagated

Abstract The artichoke is a species of nutritional and medicinal importance, as well as a potential solid fuel. However, it is a vegetable which has incipient areas of production and research in Brasil, when compared to other vegetables. The production of this culture in our country it is concentrated in the state of São Paulo, where the artichoke is 1ubmitted11zed in natura to the markets and represents a source of profit to small produtores of the region. Otherwise, in Rio Grande do Sul, its cultivation is destinated to the industrialization. However, there is a growing interesting from the agricultores and consumers in the in natura market. The utilization of the seed as a way of multiplication turns to be a facilitator, so that an expansion can happen, once the vegetative propagation generates several problems, like the multiplication of diseases and the species degeneration. Therefore, aiming at promoting the artichoke cultivation in Rio Grande do Sul, the present work seeks to create a technology of production of seedlings for a later exposition to the nurseries. The experiment was established in October 4th, 2012, with the planting of pre-germinated seed of the madrigal, opal, symphony and concerto hybrids (NUNHEMS® industry), from which consisted the treatments. For obtaining seedlings, vases with capacity of 1,5 L containing 1ubmitted1 substrate Mec Plant Horta 2® composed by peat, culture and vermiculite rests were used. The experimental unit was constituted by 10 plans, being 1 plant per vase. The experimental design was composed by random blocks with three repetitions. The evaluations took place 90 days after the pre-germination. The evaluated variables were: fresh and dry mass from shoot and root, leaf area and number of leaves. The results were 1ubmitted to a variance analysis and the differences between the medium were compared by the Tukey test with 5% of probability of error. Between the analised hybrids, Madrigal shows a higher production potential by presenting higher values of fresh and dry biomass. Keywords: Cynara scolymus, hybrids, seedlings,biomass.

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Introduction

Globe Artichoke (Cynara cardunculus L. subsp. Scolymus (L.) Fiori is a perennial herbaceous plant of the Asteracea family (Koji et al., 1998). The Cynara genus originates in the Mediterranean basin and includes 8 species (Sonante et al., 2012). Through a comprehensive analysis of historical and artistic registers, as well as recent literature on genetics and biosystematics and DNA data, the authors were able to achieve at an understanding of the process of domestication of artichoke and cardoon, concluding that wild cardoons from Eastern Mediterranean are closer to the artichoke. Through this analysis of molecular markers, the domestication and diversity of the artichoke could be discussed. Since 1990, Bianco has been reporting that this culture represents an important element in the agricultural economy of Southern Europe, pointing that its expansion began next to its original center. In Brazil, its production is still inceptive, focused on the states of São Paulo, where it is commercialized in natura, and Rio Grande do Sul, where it is produced for industrialization. The propagation is traditionally asexual, which brings about a series of drawbacks. According to Garcia and Contry (2007), these drawbacks are the low level of reproduction, great variability during the formation of seedlings, dissemination of diseases and high costs of transplantation. One alternative that has been used in countries with traditions of artichoke cultivation is propagation by seed.

In Brazil, artichoke production is still performed in perennial form for 4-5 years, using vegetative propagation by suckers to grow seedlings. In the field, the effectiveness of production by seeds has already been verified. High yields, precocity, possibility of culture rotation (Garcia et al., 2011) by inclusion of annual cultivation, crop period and quality of inflorescence are some advantages of this technology (Calabrese et al., 2011; Martinez and Carbonell, 2011). Other advantages related to sexual propagation are health guarantee, homogeneity in plant development (Bryant, 1993; Basnizki and Zohary, 1994) and reduction of shortcomings in plantation, since, in asexually propagated cultivations, 40-50% of the crop is lost (Miguel et al., 2004).

Even though studies of artichoke production in countries such as Spain, Italy and others are being performed for several years, in Brazil they are lacking. The literature also shows a lack of studies on seedling phase. According to Campanelli et al. (2011), horticultural producers currently prefer to buy seedlings from nursery in order to ensure homogeneity and quality of the material for propagation.

Based on these facts, multiplication by seed becomes an advantageous alternative for the expansion of this culture in our country and mainly in our region. Therefore, aiming at a greater artichoke production in Rio Grande do Sul, this study focuses on the performance of genotypes in seedling production by seed, seeking generate technology for this propagation system to be able to divulge among producers.


The experiment was conducted between August and December 2012, at the University of Passo Fundo, located in Passo Fundo, Rio Grande do Sul, Brazil (lat. 28º15’39’S, long. 52º24’33’O, mean altitude of 680 m). Plantlets were produced in a 90 m2 greenhouse in the northeast-southeast direction, with semicircular roof, covered with low-density polyethylene film (LDPE) with anti-UV additive and 150 micra thick.

Treatments consisted in four artichoke hybrids, Concerto, Madrigal, Opal and Symphony from Nunhems® - in experimental random blocks design, with 3 repetitions. The experimental unit was 10 plants, one plant per vase.

Achenes of the four hybrids were sterilized by immersion in sodium hypochlorite 2% active chlorine during 10 minutes, washed three times in distilled water and placed in Petri dishes with moistened filter paper. After one week, 30 homogeneous seedlings from each hybrid were transplanted to 0.35 L recipients with commercial substrate (Mec Plant Horta 2®), composed of peat, debris and vermiculite.

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Afterward, when seedlings reached 30 days, they were transferred to 1.5 L vases filled with the same substrate.

During seedling production, mean temperature inside the greenhouse was 15.7°C, photosynthetically active radiation (PAR) varied between 424-913 μmol m-2 s-1 depending on the time of day.

Growth parameters were assessed 90 days after pre-germination. These parameters were: mean number of leaves (N), fresh and dry mass of shoot and root (g), leaf area (cm2), and root/shoot ratio. Dry mass was obtained after samples were dried in the drying at 60 ºC during 48 hours until they reached a constant weight. Leaf area was measured with a LI-COR leaf area meter (LAI 3100). Germination percentage and seedling survival were also analyzed.

Germination percentage was calculated by the equation: % Germination = (Germinated Seeds x 100)/50. All the seedlings germinated were transplanted in order to assess survival percentage.

The results were submitted to variance analysis and the differences between means were compared by Tukey test with 5% of probability error by the statistical software CoStat (CoHort Software, 2003).


The greatest germination and survival percentage was obtained by Symphony (78% e 97%) and Concerto (74% e 94%) hybrids, respectively (Figure 1). Artichoke seeds in Brazil are highly costly, as previously observed, its cultivation is inceptive and the regions which cultivate it are usually propagated vegetatively by suckers. In face of this fact, there are losses in the process of seedling production, which increase its production costs, making difficult to divulge the cultivation system through seeds among producers.

Figure 1. Germination and survival percentage of four artichoke hybrids in the production system of seedlings.

Significant results were found for root fresh and dry mass, leaf area and number of leaves, whereas no difference was observed for fresh mass of shoot when the mean by plant was analyzed in each artichoke cultivar (Table 1). Madrigal differed from Concerto only in relation to root fresh and dry mass and leaf area, and from Opal, in relation to root dry mass. However, Madrigal presented one leaf less than other hybrids. Despite this reduction, photosynthetic ability was higher, obstructing more PAR and more translocation of assimilates to root formation, similar only to Symphony in carbohydrate accumulation. A higher leaf area also indicates that more energy is being canalized for carbohydrate production and vegetal biomass accumulation; therefore, greater growth is expected, which agrees with what was observed in the present study.

In plantlets, a well developed root system promotes greater absorption of nutrients and water, factors which hamper development. Thus, a genotype with developed root system and higher concentration of dry matter may help in the growth and, consequently, improves the performance of the culture after transplantation. In addition, plants with lower number of leaves may be transplanted in smaller spaces, increasing the number of plantlets per area.

When each separate leaf was evaluated (Table 2), a different behavior was found for the shoot in relation to the whole plant (Table 1), once the four hybrids were similar. In this variable, Madrigal showed higher

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values only in relation to Concerto. For leaf area and root:shoot ratio, Madrigal shows highest values, although presenting low germination rate. For Echer et al. (2007), a greater root:shoot ratio (R:AP) is an important feature when referring to plantlets quality and quick post-transplantation establishment. This ratio indicates that there was a greater allocation of photoassimilates in the root than in the shoot, so Madrigal will probably present a greater ability of relocating these photoassimilates at transplantation, until the moment of adapting to a new field situation.

Table 1. Growth variables per plant for four artichoke hybrids during seedling formation

SFM SDM RFM RDM Leaf Area Nº leaves Hybrids

(g plant-1) (cm2 plant-1) (nº plant-1)

Concerto 14,5ns±9,6 2,4ns±1,7 50,1b±44,9 9,3b±9,6 42,1b±33,5 5ab±1,2

Madrigal 21,9±52,2 3,2±4,3 76,6a±108,8 18,8a±28,6 52,6a±35,9 4b±2,2

Opal 16,3±11,6 2,7 ±1,9 56,2ab±56,5 11,3b±15,5 46,6ab±28,0 5a±2,2

Symphony 17,5±14,9 3,2±2,6 69,8ab±75,5 14,9ab±19,5 47,6ab±26,9 5a±1,5

Means 17,6 2,9 63,5 13,7 47,3 4,7 Shoot fresh mass (SFM), shoot dry mass (SDM), root fresh mass (RFM), root dry mass (RDM). Means followed by the same minuscule in the column showed no difference in Tukey test 5% of probability error. ns – non significant at 5% by F test.

Table 2. Growth variables per leaf of four artichoke hybrids produced during seedling formation period

SFM SDM Leaf Area Root: Shoot

Hybrids (g leaf-1) (cm2 leaf-1)

Concerto 2,9b±1,8 0,5b±0,3 8,6b±6,4 3,8b±3,5

Madrigal 5,3a±13,5 0,8a ±1,3 13,1a ±13,2 9,0a±24,5

Opal 3,2ab±1,9 0,5ab±0,3 9,5b ±5,0 4,2b±5,7

Symphony 3,4ab±3,1 0,6ab±0,5 9,5b ±6,8 4,5b±4,3

Means 3,7 0,6 10,2 5,4 Shoot fresh mass (SFM), shoot dry mass (SDM) and root/shoot (R:S). Means followed by the same minuscule in the column showed no difference in Tukey test 5% of probability error. Ns – non significant at 5% by F test

Finally, in order for plantlet production technology to be use in Brazil to produce high yield crops, other studies are being conducted by our research group, among which we highlight those with mycorrhizas (Campanelli et al., 2011; Ceccarelli et al. 2010; Fortunato, et.al, 2005) and in vitro

cultivation (Bedini et al., 2012; Castiglione et al., 2007).

Conclusions

In Southern Brazil, Madrigal presents the highest production potential and can be an adequate hybrid for plantlet production by seed. In order not to cultivate only one genotype, Symphony is also indicated as an option.

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Evaluación del método y duración del periodo de secado en la calidad fisiológica de semillas de pimiento (Capsicum chinense Jacq.)

R. Bruno 1*, L. Barbosa1 , E. Rêgo1, K. Silva1, C. Silva2, J. Lima2, V. Silva Filho2, W. Soares2,

A. Anjos Neto2, M. Rêgo1

1POSTGRADUATE PROGRAM IN AGRONOMY, CENTER FOR AGRARIAN SCIENCES, FEDERAL UNIVERSITY OF PARAÍBA (PPGA/CCA/UFPB/CAMPUS II), *Post office box 22, 58.397-000, AREIA,

PARAIBA STATE, BRAZIL. [email protected] 2HIGH SCHOOL GRADUATE – CENTER FOR AGRARIAN SCIENCE FEDERAL UNIVERSITY OF

PARAÍBA (PPGA/CCA/UFPB/CAMPUS II), 58.397-000, AREIA, PARAIBA STATE, BRAZIL

Resumen A interação dos componentes genéticos, físicos, fisiológicos e sanitários das sementes expressa a sua qualidade. O presente trabalho objetiva avaliar dois métodos de secagem (natural e artificial) em diferentes períodos (24, 48, 72 e 96h) na qualidade fisiológica das sementes de pimenta (Capsicum chinense Jacq.). Sementes do acesso 12 foram semeadas em bandejas de isopor e transplantadas após 60 dias da semeadura. Flores em antese foram diariamente etiquetadas e os frutos colhidos para posterior beneficiamento da semente, após 42 dias da antese, quando estavam com as sementes maduras. O delineamento experimental foi o inteiramente casualizado, em arranjo fatorial 2 x 4, sendo o primeiro fator os métodos de secagem (natural -temperatura ambiente; artificial - estufa com circulação de ar forçada a 42 ° C), e o segundo, períodos de secagem (24, 48, 72 e 96 h). As variáveis analisadas foram: Percentual de germinação, IVG (Índice de Velocidade de Germinação) e massa seca (gramas por plântula). Houve interação significativa entre o período e os métodos de secagem para as variáveis avaliadas, apresentando comportamento quadrático ao longo do tempo. A secagem natural é mais eficiente do que a artificial logo às 24 horas de secagem. Por outro lado, quando as sementes foram submetidas à secagem artificial, houve destaque para a variável germinação e IVG, com valores superiores a natural às 48 e 72 horas. Com base nas considerações anteriores, a secagem natural ao longo de 24 horas é mais eficaz no aumento da taxa de germinação, implicando, dessa forma, em menor custo de energia para a produção de sementes de Capsicum chinense

Palavras chave: Sementes, Germinação, Vigor

Evaluation of drying method and length of the drying period on the physiological quality of chili pepper (Capsicum chinense jacq.) seeds

Abstract Seed quality depends on combined effect genetic, physical, physiological and sanitary components. The objective present study is to evaluate drying method (natural and artificial) and length of the drying period (24, 48, 72 and 96h) on the viability and vigor Capsicum chinense Jacq. seeds. Seeds of the accession 12 were sown in polystyrene trays and transplanted after 60 days of sowing. Flowers in anthesis stage were daily labeled and their fruits were harvested, for subsequent seed processing, 42 days after the anthesis, when they were fully ripe. The experimental design was completely randomized, in a 2 × 4 factorial arrangement. The first factor was drying methods: (natural - ambient temperature; artificial - forced-circulation oven at 42 °C) and the second was drying periods (24, 48, 72 and 96h). The analyzed variables were germination percentage, GSI (Germination Speed Index) and dry mass (grams per seedling). Drying methods and drying periods had a significant interaction for both evaluated variables, showing a quadratic behavior over time. Natural drying was more efficient after 24 hours of drying, for both evaluated characteristics. On the other hand, when the seeds were dried artificially, germination showed higher values at 48 and 72 hours. The GSI showed higher values with artificial drying at 78 hours compared with the natural method. At 96 hours of drying, neither variable showed significant differences in natural or artificial drying. In conclusion, the natural drying method over 24 hours was more efficient in raising the germination rate, thereby implying lower energy costs for seed production.

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Keywords: Seeds, Germination, Vigor Introduction and/or Justification

Seed quality depends on the combined effect of genetic, physical, physiological and sanitary components. The high quality of the seeds is a prerequisite to generate vigorous, uniform seedlings of high productivity and quality (Costa et al., 2008).

The vigor of seeds is not an easily measurable trait like the germination rate; it is a complex concept of characteristics associated with one or more aspects of the physiological performance of the lot of seeds. As a consequence, the vigor tests provide additional information to help distinguish the lots of seeds with the same germination pattern (Tekrony, 2003; Marcos Filho, 2005).

Thus, to avoid field storage, it is essential to anticipate the moment of harvest as much as possible in order to produce seeds with a certain moisture degree. This requires immediate, carefully performed drying, aiming at the maintenance of the quality of the seeds, which makes it easier for the producer to plan their harvest. The initial drying of seeds with an elevate water content, at high temperatures, affects important metabolic processes of quality; among them is conversion of glucose and saccharose and the production of key enzymes of germination (Sarmento et al., 2012).

The objective of the present study is to evaluate the effect of the drying method (natural and artificial) and the length of the drying period (24, 48, 72 and 96h) on the viability and vigor of Capsicum chinense seeds.


The experiments were conducted at the Laboratory of Analysis of Seeds of the Department of Plant Science of the Center for Agrarian Sciences, Campus II, of the Federal University of Paraíba, located in the municipality of Areia – PB, Brazil.

Seeds of Capsicum chinense accession 12, collected from fruits harvested in 2011, were sown in expanded polystyrene (Styrofoam) trays with 128 cells containing the commercial substrate Plantmax® for the formation of seedlings. Sowing was performed in 2012, in trays containing two seeds per cell and pots were disassembled in a greenhouse. Next, after the formation of seedlings, they were transplanted to the field when they showed 15-20 cm in height or four-to-six definitive leaves, corresponding to 60 days after sowing, when they received the four cultural treatments according to recommendations of Filgueira (2003). Flowers from the same plant, under anthesis, were marked daily and their fruits were harvested for the processing of their seeds after 42 days of anthesis, i.e., when they were completely ripe. After processing, a portion of the seeds was placed to dry naturally in a laboratory environment (natural drying - ND) and the other part was put in an oven with forced air-circulation (artificial drying - AD) set at a temperature of 42 ºC, for 24, 48, 72 and 96 hours (both drying methods).

Before the beginning of each experiment, seeds were disinfected with sodium hypochlorite (50%) for ten minutes and then rinsed four times with distilled and sterilized water. The substrate utilized for the germination test was Germitest® paper. The evaluation of the physiological quality of the seeds consisted of determining the moisture degree and the following analyses: Germination, Germination Speed Index (GSI) and dry mass of seedlings.

Moisture degree - determined by the standard method in an oven at 105±3 °C for 24 hours (Brasil, 2009), with four samples of 25 seeds. After the drying time, they were weighed on an analytical balance with 0.001 g precision. After weighing and calculation of moisture, the results were expressed in percentage, based on the wet weight of the samples.

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Germination test - performed with four subsamples of 50 seeds which were distributed in Germitest®

paper sheets, moistened in distilled water (2.5 times the weight of the dry substrate); the rolls were manufactured and kept in a BOD-type germinator at 20-30 ºC, with 8 hours of light and 16 hours of darkness (Brasil, 2009), where, from the seventh day after the establishment, the percentages of emerged seedlings were evaluated daily.

Germination Speed Index – determined along with the standard germination test. The evaluations of normal seedlings were performed daily, at the same time, from the first germination count. The GSI was calculated by the formula proposed by Maguire (1962).

Seedling dry mass – after removing the cotyledons, the normal seedlings of each replication were weighed and then placed in a forced-ventilation oven regulated at 65 ºC, for 24 hours. After this period, the seedlings were removed from the oven, placed in a desiccator and then weighed on an analytical balance with precision of 0.001 g; the data were expressed in mg/seedling (Nakagawa, 1999).

The experimental design was completely randomized, in a 2 × 4 factorial arrangement, consisting of two methods of drying the seeds (natural and artificial) and four drying periods (24, 48, 72 and 96 h), with four replications. Each replication was composed of 50 seeds. The data obtained were subjected to variance analysis. When significant differences were detected, the qualitative data were compared by the Tukey test (p≤0.05), whereas the quantitative data were subjected to an ANOVA regression, choosing the significant and simplest model with R2

≥0.50. All statistical analyses were performed on Software Genes (Cruz, 2006).


There was a significant response (p≤0.05) from the drying period × drying method interaction and also for the isolated factors. In the deployment of the drying method within the drying periods, regardless of the method, the model which most fitted was the quadratic for most of the studied variables (undisclosed data).

The non-linear behavior observed over the drying periods utilized, although the seeds belonged to the same lot, was probably because although the reproductive systems of the chili pepper plants was by selfing, there are different levels of cross pollination, which vary between and within the species (0.5 to 70%), which makes it possible to place them in the intermediate group between the allogamous and autogamous species, and seeds from the same plant and even from the same fruit can contain different genes responsible for the increase or decrease in their vigor (Casali and Couto, 1984).

In the genus Capsicum, allogamy is associated with the presence of pollinating insects. The prevention of cross pollination is necessary both in the production of hybrids and in obtaining the genetic seeds and in every stage of a genetic breeding program (Bosland, 1993; Rêgo et al., 2009; 2011), since several loci can be in heterozygosis in the mother plants, leading to alterations in the genetic constitution of plants of the following generation Borém and Miranda, 2005). Bosland (1993) and Rêgo et al. (2011) suggest covering the plants with a thin fabric to avoid crossed pollination. The seeds of chili pepper plants showed a different behavior, as opposed to the intensely improved plants, e.g., soybean, which has grains that do not have their genetic constitution modified by crossed pollination, so they can be utilized as a genetic seed for the propagation of the variety (Borém and Miranda, 2005).

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Figure 1: Deployment of the interaction between drying periods (24, 48, 72 and 96 h) and drying methods (natural – ND and artificial – AD) of the chili pepper seeds (Capsicum chinense) for the variables. A, Germination (%); B, Germination Speed Index (GSI); and C, Dry mass of seedlings (mg).

For the variable germination, when the seeds were subjected to artificial drying, as the temperature increased there were increments in the percentages of germination, reaching its peak at 81 hours of drying, whereas for natural drying, by 24 hours the seeds already showed 80% of germination, decreasing from then on, and reaching 64% by 56 hours of drying (Figure 1A). Comparing the points in each drying period, we can observe that artificial drying outperformed the natural method at 48 and 72 hours. This slight reduction in the viability of seeds subjected to natural drying was probably because of

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the slow process, as a consequence of the moisture degree of the seeds.

Marcos Filho (2005) claims that during natural drying on field, seeds lose their water gradually, which enables the development of the tolerance mechanism, which prepares them to resist the consequences of dehydration. On the other hand, Sarmento et al. (2012) report that the initial drying of seeds with an elevated water content, at high temperatures, affects the important metabolic processes in the determination of the quality of the seed.

Concerning the Germination Speed Index, when seeds were subjected to artificial drying, the vigor was directly proportional to the period they dried, and in natural drying, exactly at 24 hours of drying, an increase in vigor was recorded, with a consequent reduction throughout the process; and again, an increase in vigor, coinciding with the results of artificial drying in the previous studied period (Figure 1B).

Chili pepper plants are easily propagated via seeds; however, germination can be reduced under ideal conditions of temperature and humidity, due to the existence of some hindrance that limits the development of the embryo (Nascimento et al., 2006). Seeds of ornamental chili pepper show reduced germination and slow and uneven emergence due to the action of inhibitors that influence the respiration and limit the absorption of water by reducing the water potential (Khan et al., 1983). A way to eliminate or reduce the concentration of inhibitors in the seeds is immersing them in running water, with favorable results in the percentage and speed of germination of seeds of species like beet (Silva et al., 2005).

Overall, we can stress that the vigor of seeds evaluated by the GIV was superior, in the first period (24 hours), when natural drying was utilized; from then on it tended to balance, reaching the same results at 96 hours with the two drying methods employed.

Regarding the variable dry mass, the seeds were more vigorous when subjected to natural drying right at the beginning of the process, and since then they did not differ from the artificial drying in the last three studied periods, which demonstrates the superiority of natural drying in comparison with the artificial method (Figure 1C). Conclusión

Based on the physiological quality of the seeds of Capsicum chinense, drying them naturally for 24 hours showed to be more efficient than artificial drying, because the former implies lower costs of energy for the production of seeds.

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SiLVANET: aplicación informática para incorporar la opinión pública en la gestión forestal sostenible.

E. Ayuga-Téllez1, C. González-García, M. Á. Grande-Ortíz2, S. Martín-Fernández2, J. E.

Martinez-Falero2, I. Romero-Toro-Gascueña2

1Grupo de Investigación EIPIRMA (Edificación Infraestructuras y Proyectos para la Ingeniería Rural y Medioambienta). Universidad Politécnica de Madrid. Ciudad Universitaria s/n. 28040 – Madrid; [email protected]

2Grupo de Investigación TECNATURA (Tecnologías y Métodos para la Gestión Sostenible). Universidad Politécnica de Madrid. Ciudad Universitaria s/n. 28040 – Madrid.

Resumen

La sostenibilidad es un concepto complejo. Su valor se obtiene integrando diferentes índices que son mediciones parciales de la misma. Aunque la mayoría de indicadores de sostenibilidad están globalmente aceptados, no hay una única medida objetiva de integración de los mismos. Por ello, para que sea útil, la evaluación de la gestión sostenible de los montes, considerados como bienes de interés público, debe incorporar las opiniones de expertos e interesados que reflejen su forma de medir la sostenibilidad. SiLVANET es una aplicación informática que implementa una metodología útil para evaluar las preferencias de los individuos o grupos y aplicar ésta al diseño de un plan de gestión forestal sostenible. Para identificar las preferencias individuales se parte de la información proporcionada por el individuo en cuanto a comparación de la sostenibilidad en un número reducido de pares de localizaciones. El evaluador contará con la información de algunos indicadores de sostenibilidad obtenidos para la zona evaluada. El valor de los indicadores se deduce de la separación entre el valor de ciertos parámetros ambientales de la zona y el máximo valor que pueden alcanzar estos mismos parámetros en dicha zona. Adicionalmente, se determina el grado de conocimiento del evaluador sobre gestión forestal sostenible y se identifica la coherencia en sus decisiones. Se identifican grupos de personas con análogos sistemas de preferencias y se fomenta la interacción entre evaluadores del mismo grupo, lo que facilita la convergencia de sus preferencias. Las preferencias se caracterizan mediante matrices que codifican las evaluaciones individuales, la maximización de su utilidad y el análisis de decisiones pasadas. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos para variables de decisión e indicadores de sostenibilidad de masas de coníferas mono-específicas, pero se puede adaptar la aplicación a otro tipo de montes. Finalmente, la identificación de las preferencias permite diseñar el sistema de gestión del monte, con el cual se maximiza el concepto de sostenibilidad para cada individuo o grupo de individuos. El diseño resultante indica las extracciones posibles, en los próximos 10 años, por clases de alturas. Se calculan, además, el balance económico de los tratamientos del monte, calculado como beneficio neto por ha y la sostenibilidad media de este plan, calculada en tanto por ciento sobre el valor del monte ideal de la zona.

Palabras clave: indicadores, sostenibilidad, preferencias, evaluador, monte

SiLVANET: software for the incorporation of public opinion in sustainable forest management.

Abstract

Sustainability is a complex concept. Its value is obtained by integrating indices that are partial measurements of the sustainability. While most sustainability indicators are globally accepted, there is no t a unique objective measure of integrating them. Therefore, to be useful, the evaluation of sustainable management of forests, considered as public goods, must incorporate the views of experts and stakeholders to reflect their way of measuring sustainability. SiLVANET is software that implements a useful methodology to assess the preferences of individuals or groups and apply them to the design of a sustainable forest management plan. To identify the individual preferences of the evaluators, the program starts from information provided individually when comparing and selecting sustainability in a series of pairs of locations. The evaluator will dispose of information of some sustainability indicators obtained for the assessed area. The indicator value is derived from the separation between the value of certain environmental parameters calculated for the zone and the maximum

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value that can achieve these same parameters in this area. Additionally, it is estimated the level of knowledge of the evaluator on sustainable forest management and is identified the consistency of his/her decisions. It is identified groups of people with analogous systems of preferences and interaction is encouraged among evaluators of the same group, facilitating the convergence of their preferences. The preferences are characterized by matrices that encode individual assessments, the maximization of its utility and the analysis of past decisions. In this paper we present the results for decision variables and indicators of sustainability of forest stands mono-specific conifer, but is possible to adapt the application to other type of forests. Finally, identification of preferences allows to design the management system of the forest with which is maximized the concept of sustainability for each individual or group of individuals. The resulting design indicates the possible extraction of trees in the next 10 years by height classes. Also, was calculated the economic balance of the forest treatments, obtained as net profit by ha, and the mean sustainability of this plan in percentage on the value of the ideal forest in the area.

Keywords: indicators, sustainability, preferences, evaluator, forest


Los montes proporcionan un amplio espectro de bienes y servicios que contribuyen al desarrollo socioeconómico de las comunidades dependientes de los mismos (Wiersum, 1995; Berlyn and Ashton, 1996; Barrette et al., 1996; Bousson, 2003). En muchos países, la diversidad de las partes interesadas en la explotación de los montes, hace que la gestión forestal sostenible (GFS) sea difícil de lograr. Varios estudios recomiendan la descentralización de la gestión forestal y la participación pública como procesos importantes para integrar las cuestiones ecológicas, económicas y sociales de la gestión forestal, algo que ha sido reconocido como elemento esencial para la GFS (Buchy y Hoverman, 2000; Leskinen, 2004; Mbairamadji, 2009).

La sostenibilidad es un concepto complejo. Su valor se obtiene integrando diferentes mediciones parciales de la misma que se denominan indicadores (Cabot et al, 2009). Los indicadores son una herramienta muy utilizada para la GFS y se han realizado numerosos trabajos en regiones distintas empleando diferentes indicadores (Pokharel y Larsen, 2007; Requardt, 2007; Hickey y Innes, 2008; Maes et al, 2011). Aunque la mayoría de indicadores de sostenibilidad están globalmente aceptados, no hay una única medida objetiva de integración de los mismos (Holvoet y Muys, 2004; Khadka y Vacik, 2012) y esta debe desarrollarse por las partes implicadas o no será aplicable (Vainikainen et al., 2008)

Algunos trabajos recientes sobre la participación pública en la gestión forestal ilustran los diferentes métodos que se están poniendo en práctica en los últimos años (Muroa y Jeffreya, 2008; Kangas et al. 2010, Cantiani, 2012).

En este trabajo se presenta una aplicación informática, desarrollada por investigadores de la Universidad Politécnica de Madrid, que implementa una metodología útil para evaluar las preferencias de los individuos o grupos y aplicar ésta al diseño de un plan de gestión forestal sostenible.

Material y Métodos

La metodología desarrollada para implementar la participación pública se basa en el acceso al proceso, el poder de influir en los procesos y resultados, el acceso a la información, la posibilidad de promover interacciones constructivas entre participantes, la facilidad para acceder a información que permite construir opiniones personales, un análisis adecuado y la habilitación de procesos futuros (Webler, 1999). Las bases metodológicas y la descripción detallada del proceso de caracterización de preferencias y grupos de evaluadores se muestra en Ayuga-Téllez et al (2010).

Las preferencias de los individuos se representan mediante relaciones binarias, maximización de la utilidad y análisis de decisiones pasadas (Alexkerov et al, 2007)

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Para expresar las preferencias se ha partido 6 localizaciones diferentes, situadas en el Valle de la Fuenfría (Madrid, España). Dicha zona se sitúa en las coordenadas 40º45’N, 4º5’W, comprende altitudes entre 1310 y 1790 m, con temperatura media anual de 9,4ºC, precipitación media anual de 1180mm y con vegetación principal de Pinus sylvestris L. Una descripción más detallada de las características de la zona y del tratamiento de los datos se encuentra en Pascual et al (2008).

Las preferencias personales se caracterizan eligiendo un conjunto de localizaciones representativas y presentándolas al evaluador para que formule su predilección para cada uno de los posibles pares de localizaciones. Para facilitar su respuesta se presenta al evaluador información de dos aspectos que permiten la construcción personal con datos sobre los indicadores de sostenibilidad en cada uno de los puntos sometidos a comparación y la interacción del evaluador con otros participantes, aportando información relativa a las características de los evaluadores que han respondido a la misma cuestión.

Se utilizaron tres indicadores de sostenibilidad: diversidad estructural, producción maderera y cantidad de biomasa. Los indicadores se presentaron en porcentaje de separación del monte real a la situación ideal. Se empleó un método de agrupación de evaluadores mediante simulación aleatoria de preferencias y características de cada evaluador mediante un método divisivo y politético (Martínez-Falero y González-Alonso, 1994).

La determinación del mejor plan de gestión se aborda mediante algoritmos de optimización combinatoria (Martín-Fernández y García-Abril, 2005). En esta aplicación se empleó una modificación del algoritmo Metropolis (Metropolis et al, 1953).

El lenguaje empleado para la programación fue Visual Basic 6.0, programación por procedimientos, con un entorno operativo Windos XP, Windos Vista o Windos 2007 y con un requerimiento mínimo de resolución de pantalla de 1280 por 800 píxeles.


Desde el punto de vista del usuario SilVANET responde al esquema operativo de la figura 1.

Figura 1. Esquema de operaciones de relación entre el programa y el usuario

Las flechas determinan la secuencia de operaciones de la aplicación; los trazos discontinuos representan procesos opcionales, que aportan información adicional al evaluador.

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La aplicación informática se encuentra disponible en formato CD Rom con registro territorial de la propiedad intelectual de la Comunicad de Madrid (nº de registro M-002308).

Antes de comenzar el proceso de evaluación cada persona debe introducir sus datos personales, según se muestra en la figura 2. En este momento se puede acceder a la información de SiLVANET.

Figura 2. Pantalla presentada al usuario para introducir sus datos personales.

Si se continúa con el proceso de evaluación, se pregunta al evaluador por la situación que considera más sostenible en cada uno de los posibles pares de localizaciones que se pueden formar con todos los puntos considerados como más significativos de la zona (figura 3).

Figura 3. Pantalla presentada al usuario para elegir sus preferencias.

Como resultado final del análisis de preferencias de cada individuo, se graba la información que se presenta en la última pantalla de SiLVANET (figura 4) y que incluye los datos del evaluador, la matriz de preferencias, resultado de la comparación de localizaciones por pares, la presencia o ausencia de descriptores significativos para la agrupación de evaluadores, el número del grupo de preferencias en

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que se incluye al evaluador y la solución de gestión propuesta, especificando la extracción necesaria de pies por hectárea durante 10 años, en función del tipo de estructura forestal y de las clases de altura.

Figura 4. Pantalla presentada al usuario como resultado de sus evaluaciones.

Se han encontrado 53 grupos de preferencia homogéneos, empleando los datos personales del evaluador y relaciones de preferencia reflejadas en las evaluaciones. La ejecución de SiLVANET proporciona un Plan de Gestión utilizando la sostenibilidad como el criterio único para determinar el óptimo, sin restringir las posibles soluciones a aquellas que sean compatibles con las disponibilidades presupuestarias.

El cálculo de la inversión adicional necesaria para los planes de gestión obtenidos como soluciones ofrecidas por SiLVANET, no ha superado la cantidad de 1250 €/ha en 10 años. Este resultado parece indicar que la optimización de la sostenibilidad no tiene que inducir elevados costes económicos en los montes ya ordenados. De hecho, en el caso presentado en Ayuga-Téllez et al (2010) se obtiene un beneficio neto de 314.2 €/ha (en 10 años) y un incremento significativo de la sostenibilidad para el evaluador cuyas preferencias se han incorporado (del 66.58% al 69.62%).

Conclusiones

La incorporación de la opinión pública a la gestión de un bien público, como es el monte, se aborda con criterios científicos, basados en indicadores de sostenibilidad y teniendo en cuenta la opinión de grupos de evaluadores con similares sistemas de preferencias. La aplicación informática presentada es fácil de manejar, no requiere medios materiales costosos y ofrece resultados que se pueden adaptar a diferentes zonas y características de las masas forestales. La ejecución de SiLVANET proporciona una constatación empírica de lo adecuado de utilizar la sostenibilidad como criterio central en la gestión de montes puesto que ha sido el único criterio empleado para determinar el mejor Plan de Gestión, sin restringir las posibles soluciones a aquellas compatibles con las disponibilidades presupuestarias.

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Libro Actas, VII Congreso Ibérico Agroingeniería y Ciencias Hortícolas. SECH, Madrid, 2013 V Parte

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