Revista de Ciencias Agrícolas

In vitro arrow cane ( Gynerium sagitatum Aubl.) multiplication in double phase medium

ABSTRACT Arrow cane (Gynerium sagitatum Aubl.) is a Poaceae species used as fiber source to make traditional and valuable handmade craftsmanship by indigenous communities in Northern Colombia. Since no commercial crops are established fiber needs are taken from natural plant populations affecting ecosystem. A micropropagation protocol to clonally multiply large quantities of arrow cane plant material for planting commercial crops has been developed; however, micropropagated plants are costly compared to naturally extracted plant material. To reduce micropropagated plants costs, in the present research a double phase medium formulation along with continuous shoot culture with no periodic transfers to fresh medium was compared to semisolid medium system with subculture every four weeks with respect to multiplication rate and costs of micropropagated plants. The results showed that continuous culture of explants with double phase medium and no periodic transfers resulted in higher multiplication rates and larger shoots compared to shoots cultured using the conventional semisolid medium system and transfer to fresh medium every four weeks. Plants from both, semisolid and double phase culture system, fully adapted and recovered when transferred to ex vitro conditions. The cost analysis showed that double phase cultured shoots are ≥20% less expensive.

RESUMEN Caña flecha (Gynerium sagitatum Aubl.) es una especie de la familia Poaceae utilizada como fuente de fibra para elaborar tradicionales y valiosas artesanías por comunidades indígenas de la Costa Norte Colombiana. Debido a que no existen cultivos comerciales, la fibra para las necesidades de la industria son tomadas de plantaciones naturales afectando el ecosistema. Para proveer material vegetal para la siembra de cultivos comerciales, un protocolo para la multiplicación clonal masiva de plantas de caña flecha ha sido desarrollado; sin embargo, las plantas micropropagadas resultan costosas comparadas con los propágulos extraídos de las poblaciones naturales. Con el fin de reducir los costos de las plantas, en el presente estudio se evaluó el uso de medio doble fase y cultivo continuo de brotes sin transferencias periódicas a medio fresco comparado con el sistema convencional en medio semisólido con transferencias cada cuatro semanas a medio fresco, con respecto a la tasa de multiplicación y costos de las plantas micropropagadas. Los resultados mostraron que el cultivo en medio doble fase sin transferencias periódicas a medio fresco resultó en tasas de multiplicación más altas y brotes de mayor longitud al compararlos con los brotes obtenidos en medio semisólido y transferencias cada cuatro semanas. Tanto los brotes cultivados en medio doble fase como los cultivados en medio semisólido se adaptaron y establecieron normalmente cuando fueron trasplantados a condiciones ex vitro. El análisis de costos mostró que los brotes multiplicados en medio doble fase son ≥20% menos costosos y se recuperan ex vitro similar a los obtenidos mediante transferencias mensuales a medio fresco.

Evaluation of liming materials using incubation tests in an oxisol from the Colombian highlands

RESUMEN Los Oxisoles comprenden una de las fronteras agrícolas más extensas del mundo; en América del Sur existen 243 millones de hectáreas, 17 corresponden a Colombia. La acidez debida al aluminio, la desbasificación y la baja disponibilidad de fósforo, constituyen los indicadores de infertilidad química más relevantes en estos suelos. El objetivo del presente trabajo, fue evaluar el efecto de materiales de encalado sobre la acidez y el mejoramiento químico de bases en un oxisol típico de sabana nativa, ubicado en la Altillanura Colombiana. Mediante un diseño experimental completamente aleatorio se definieron 13 tratamientos de incubación con tres replicaciones. Se tuvo en cuenta la caracterización química del suelo problema, al cual se incorporó 1.5t.ha-1CaCO3 equivalente utilizando diferentes materiales de encalado comerciales de EQCaCO3 conocido. A los 40 días post-incubación se evaluaron variables químicas relacionadas con la problemática de acidez (pH y concentraciones de Ca2+, Mg2+ y P). Se comprobó que los materiales encalantes usados como enmiendas simples (dolomitas calcinadas, dolomitas molidas, hidróxidos de calcio y magnesio, escorias básicas y cales vivas) presentarón efecto significativo sobre el control de la acidez y sobre el incremento en la concentración de Ca2+ y Mg2+ coloidal. Similar respuesta se obtuvo cuando los tratamientos relacionados como enmiendas simples, se mezclaron con roca fosfórica y materia orgánica (gallinaza) en relación porcentual 75:10:15 respectivamente. Los hidróxidos de calcio y magnesio y las escorias básicas de siderúrgica usadas como enmiendas simples o formando parte de enmiendas complejas, ofrecieron efectos superiores en el control de acidez con respecto al resto de materiales.

ABSTRACT Oxisols form one of the broader agricultural frontiers in the world; in South America, there are 243 million hectares, with 17 million in Colombia. Acidity resulting from aluminum, debasification and low availability of phosphorus are the most relevant indicators of chemical infertility in these soils. The objective of the present study was to evaluate the effect of liming materials on controlling acidity and chemical improvement of bases in an oxisol typical of the native savanna in the Colombian Altillanura. Using a completely randomized experiment design, 13 incubation treatments with three replications were defined. The chemical characterization of the problem soil, to which 1.5t.ha-1CaCO3 equivalent was incorporated using different commercial EQCaCO3 liming materials, was determined. At 40 days post-incubation, the chemical variables related to acidity (pH and concentrations of Al3+, Ca2+, Mg2+ and P) were evaluated. The encapsulating materials using simple amendments (calcined dolomites, ground dolomites, calcium and magnesium hydroxides, basic slag and live limes) had a significant effect on the control of acidity and increased the concentrations of Ca2 + and colloidal Mg2 +. A similar response was obtained when the treatments, such as the simple amendments, were mixed with phosphoric rock and organic matter (chicken manure) at a ratio of 75:10:15, respectively. The calcium and magnesium hydroxides and the basic steel slag, used as simple amendments or as part of complex amendments, offered superior effects on controlling acidity, with respect to the rest of the materials.

Effect of the application of copolymere on lettuce (Lactuca sativa L.) crop

RESUMEN La problemática de la producción agrícola en las regiones áridas y semiáridas reside mayormente en la escasez de agua para riego y en la baja calidad de los suelos, por lo cual, es importante buscar alternativas y formas eficientes de manejo de los recursos hídricos en estas regiones en un marco de absoluta racionalidad y sustentabilidad. El objetivo de este trabajo fue evaluar la capacidad de retención hídrica del copolímero de acrilamida y acrilato de potasio, como mejorador de la implantación y crecimiento de un cultivo de lechuga (Lactuca sativaL.) bajo condiciones controladas. Se compararon dos tratamientos con dosis de 25 y 50 kg. ha-1versus un testigo de control, con el fin de determinar si el uso de dicha enmienda mejoraba la producción del cultivo. Se evalúa con la emergencia, la supervivencia, el peso fresco y seco de la parte aérea del cultivo y el contenido de humedad del suelo. Las respuestas fueron positivas para la aplicación de la enmienda en la dosis menor dado que aumentó la emergencia de plántulas, supervivencia, crecimiento y en consecuencia su rendimiento, como así también el contenido de humedad del suelo. En conclusión, la aplicación de 25 kg. ha-1del copolímero en el establecimiento del cultivo de lechuga, mejoró el crecimiento e incrementó su rendimiento.

ABSTRACT The main problem of the agricultural production in arid and semiarid regions is mainly the scarcity of irrigation water and the low quality of the soils. Hence, it is important to find alternatives and efficient water resources management practices in these regions within a frame of absolute rationality and sustainability. The objective of this work was to assess the water retention capacity of acrilamyde copolymer and potassium acrylate and how these could improve a lettuce crop (Lactuca sativaL.) implantation and growth under controlled conditions. Two treatments with 25 and 50 kg. ha-1doses versus a control sample were compared in order to determine if the use of said amendment could improve crop production. The emergence, survival, fresh and dry weight of the aerial part of the crop and the soil humidity levels were evaluated. The answers were positive for the application of the amendment in the lower dose since the emergence of seedlings, its survival, its growth and its consequent yield raised, as well as the moisture content of the soil. In conclusion, the application of 25 kg ha-1of the copolymer in the of the lettuce crop site, improved the growth and increased its yield.

Ecological restoration of anthropic disturbances in the high Andean zone

RESUMEN La restauración ecológica es reconocida globalmente como una actividad importante en los esfuerzos de conservación, revertimiento de la degradación ambiental y moderación del cambio climático. A pesar de ser una disciplina joven, la restauración ecológica, ha avanzado rápidamente en sus fundamentos científicos y sus métodos teórico-prácticos. El objetivo de este trabajo fue evaluar la metodología de restauración ecológica con el fin de identificar las especies nativas más importantes para este proceso en Bosque Alto Andino. Para ello, inicialmente se evaluaron las diferentes zonas de disturbios teniendo en cuenta las metodologías, se establecieron las especies potenciales de restauración ecológica. El estudio se realizó en tres tipos de uso de suelo como son bosque, uso agrícola y uso pecuario por medio de las variables altura, cobertura y número de ramas de las especies de plantas. Para cada uno de los usos de suelo se realizó el Analisis de Componentes Principales, del cual se obtuvo como resultado una correlación entre la altura y el uso de suelo bosque y entre cobertura y número de ramas para el uso pecuario; sin embargo, el uso agrícola no presentó relación entre las variables lo que lleva a concluir que este tipo de suelo ha sido sometido a otros tipos de disturbios en épocas pasadas. Se concluyó que Oreopanax floribundum es una alternativa para iniciar procesos de restauración para estos tipos de disturbio.

ABSTRACT Restoration ecology is globally well-known as an important activity in efforts to preserve and revert the Environmental degradation as well as to moderate the climate change. Despite being a young discipline, the Restoration ecology has rapidly advanced on its Scientific Foundations and theoretical-practical methods. The aim of this paperwork was to evaluate the methodology of the restoration ecology in order to identify the most important native species in the upper Andean forest. Initially it was carried out an evaluation of the different areas of disturbances according to the methodologies, also it was stablished the potential species to be ecologically preserved. This study was achieved in three different type of grounds and variables such as height, coverage and number of the branches of the plant species were studied. For the ground study was fulfilled an analysis of the main components which showed a correlation among the height, the coverage and number of the branches of the plants for agricultural usage; however, this agricultural usage of the plants didn’t show a relationship among the variables, thus we concluded that the ground was under other type of disturbances in the past. Finally we noticed thatOreopanax floribundumis an alternative to initiate restoring processes for these types of disturbance.

Metabolic and reproductive response to energy supplementation in dairy cows in tropical highlands

ABSTRACT Dairy farms of the department of Nariño present nutritional concerns, especially in the transition period and early lactation, because of the energy imbalance of the diets, which causes deficiencies in the productive and reproductive activity of the cows. According to the above, the main idea was to study the metabolic behavior in the transition period and early lactation of dairy cows supplemented energetically with bypass fat in the tropical highlands of Nariño (Colombia), 21 cows (Holstein x Simmental cross) of second and third lactation period were selected. They were distributed in three treatments with seven animals each; the control treatment (T1) received a base diet (forage + concentrate) without fat supplementation; the second treatment (T2) had a base diet plus 250 g/day of bypass fat and the third (T3) had a base diet plus 250 g/day bypass fat enriched with omega 3. The experimental period ranged between days 15 of prepartum to day 105 of lactation, with an interval of 15 days among sampling. To evaluate the matabolyc performance, we evaluated in serum: non-esterified fatty acids (NEFA), betahydroxybutyrate (BHB), cholesterol, triglycerides, glucose, total proteins, albumin, BUN, and globulins. In addition, body condition and reproductive behavior were determined. The results indicated that there was no efect of treatments on metabolic performance, body condition, and reproductive activity. The energy indicators showed no changes, indicating an adequate supply energy supply in the diet; however, in the metabolites associated to nitrogen, differences in protein were observed. The values found in the variables, constitute a reference of the behavior and the nutritional conditions of the dairy farms in the region.

RESUMEN Las ganaderías de leche del departamento de Nariño presentan problemas nutricionales, especialmente en el periodo de transición y la lactancia temprana, debido al desbalance energético presente en las dietas; provocando deficiencias en la actividad productiva y reproductiva de las vacas. Debido a lo anterior, el principal objetivo fue estudiar el comportamiento metabólico en el período de transición y lactancia temprana de vacas de leche, suplementadas con grasa sobrepasante en el trópico alto de Nariño. Se seleccionaron 21 vacas de la raza Holstein x Simmental, de segundo y tercer parto. Estas se distribuyeron en tres tratamientos de siete animales cada uno. El tratamiento control (T1) recibió una dieta base (forraje + concentrado) sin suplemento graso, el tratamiento dos (T2) la dieta base más 250 g/día de grasa sobrepasante y el tratamiento tres (T3) la dieta base más 250 g/día de grasa sobrepasante enriquecida con omega tres. El periodo experimental estuvo comprendido entre el día 15 preparto y el día 105 de lactancia, con un intervalo de 15 días entre muestreo. Para evaluar el comportamiento metabólico, se determinaron en suero: los ácidos grasos no esterificados (NEFA), el betahidroxibutirato (BHB), el colesterol, los triglicéridos, la glucosa, las proteínas totales, la albumina, el Nitrógeno Uréico sanguíneo (BUN) y las globulinas. Adicionalmente, se determinó la condición corporal y el comportamiento reproductivo. Los resultados indicaron no haber incidencia de los tratamientos establecidos sobre la evaluación metabólica, condición corporal y la actividad reproductiva. Al evaluar el comportamiento metabólico, durante el periodo experimental, se observó que, los indicadores metabólicos energéticos no presentaron cambios, indicando un adecuado suministro de energía en la dieta; sin embargo, al evaluar los metabolitos asociados al nitrógeno, se observaron diferencias en proteína. Por otra parte, los valores encontrados en todas las variables constituyen referencia del comportamiento y las condiciones nutricionales de las ganaderías de lechería en la región.

The omics sciences used for crop improvement programs

RESUMEN El crecimiento de la población, el cambio climático y la pérdida de los servicios ecosistémicos, son algunos de los desafíos que enfrenta el sector agrícola en las últimas décadas para garantizar la seguridad alimentaria a largo plazo. Los programas de mejoramiento genético son un frente de acción que puede contribuir al desarrollo de materiales genéticos adaptados a nuevas condiciones ambientales. El desarrollo y la implementación de tecnologías de secuenciación de alto rendimiento han permitido acelerar dichos programas en cultivos que alimentan a la mayoría de la población mundial. El propósito de este artículo es revisar algunos de los desarrollos tecnológicos de las ciencias ómicas para el estudio de mejoramiento genético de cultivos. En este trabajo se discuten cuatro enfoques de las ciencias ómicas y sus aplicaciones en la agricultura: la filogenómica, la genómica comparativa, la transcriptómica comparativa y la selección asistida por marcadores moleculares. Estos enfoques permiten comprender la historia evolutiva de cultivos y sus parientes silvestres, identificar la estructura y función de los genes de interés en la agricultura, revelar la expresión de los genes importantes en el proceso de domesticación y caracterizar molecularmente individuos de especies agrícolas, con el fin de evidenciar variaciones genéticas que permitan agilizar procesos de selección. Es necesario implementar programas de mejoramiento genético que incluya el uso de algunas, o todas estas tecnologías con el propósito de acelerar los resultados de dichos procesos y contribuir a los desafíos del sector agrícola.

ABSTRACT Population growth, climate change and the loss of ecosystem services are some of the challenges facing agriculture in recent decades to ensure long-term food security. Plant breeding programs can contribute to the development of genotypes adapted to new environmental conditions. The development and implementation of high-throughput sequencing technologies have accelerated breeding programs for crops that feed the world's population. This article reviews the main technological developments in “omics” used for genetic crop improvement. Here, we briefly discuss four technologies and their applications in the field of agriculture: phylogenomics, comparative genomics, comparative transcriptomics and marker assisted selection. These approaches allow to understand the evolutionary history of crops and their wild relatives, as well as identify the structure and function of genes of interest in agriculture. In addition, these help to reveal the expression of important genes in the domestication process and characterize individuals of agricultural species using molecular approaches that allow streamlining selection processes. It is necessary to implement genetic improvement programs that include the use of some or all of these technologies with the purpose of accelerating processes that can contribute to current agricultural challenges.

Effects of climate change: A look to Agriculture

RESUMEN El cambio climático afecta de manera sensible al sector agropecuario, lo cual genera conflictos sociales, pérdidas económicas y pone en riesgo la seguridad alimentaria de la población; tal como se ha podido evidenciar durante los periodos de lluvias intensas y sequía presentados durante los fenómenos del niño y de la niña en Colombia. La solución a esta problemática requiere de procesos de planeación a largo plazo, basados en la recuperación de los ecosistemas, el uso de nuevas tecnologías y en la consolidación de una nueva identidad cultural orientada en la sostenibilidad, tal como se expresa en los planes y políticas de cambio climático del país. Esta revisión aborda los escenarios de cambio climático de Colombia y el departamento de Nariño, y evalúa los posibles impactos en el sector agropecuario; así como las diferentes acciones de mitigación y adaptación implementadas a nivel regional. Finalmente, se abordan algunas experiencias exitosas en América Latina como el cultivo de variedades resistentes al estrés climático, los sistemas agroforestales, la cosecha de agua y la lluvia sólida.

ABSTRACT Climate change affects sensitively the agricultural sector, which generates social conflicts, economic losses and threatening food security; as evidenced during rainfalls and drought periods presented during the phenomena of “El niño” and “La niña” in Colombia. The solution to these problems requires long-term planning processes, based on the recovery of ecosystems, the use of new technologies and the consolidation of a new cultural identity oriented towards sustainability; as expressed in the country's climate change plans and policies. This review addresses the scenarios of climate change in Colombia and the “Departamento de Nariño”, and evaluates the possible impacts on the agricultural sector; as well as the different mitigation and adaptation actions implemented at the regional level. Finally, some successful experiences in Latin America are addressed, such as the cultivation of varieties resistant to climatic stress, agroforestry systems, water harvesting and solid rain.