Revista de Ciencias Agrícolas

Edaphic macrofauna in the establishment of an agroforestry system in the High Andean region of Southern Colombia

ABSTRACT Biological degradation of the soil due to inadequate agricultural practices that eliminate vegetative cover and, therefore, organic matter reduces the biological communities that perform important ecological functions in the soil. The objective of the study was to evaluate some biological properties of the soil in an agroforestry system with Morella pubescens intercropped with Smallanthus sonchifolius and in a degraded pasture of Cenchrus clandestinum. The trial was conducted at the Botana Experimental Farm, Nariño, at 2,820 meters above sea level. Density, richness, and Simpson and Shannon-Wiener diversity indices were determined. A Randomized Complete Block Design with three replications was used. The treatments corresponded to sowing distances of S. sonchifolius. T1: sown at 1x1m, T2: 0.8x0.8m, T3: 0.5x0.5m, and the control T4 corresponded to degraded pasture of C. clandestinum. The tree component M. pubescens was established at 4x4m between seedlings and 9m between rows. Soil macrofauna sampling was carried out following the monolithic TSBF method, collecting at depths of (0-10, 10-20 and 20-30cm). A total density of 6,496i/m2 individuals was found. The highest value was obtained in T3 (3,168i/m2), represented by the taxonomic groups Diptera and Haplotaxida. Higher values of richness were observed in T1. The Shannon index was higher in T2 (0.66), while T1 (0.80) presented higher dominance in morphospecies. Density and richness were higher in the agroforestry arrangement than in the degraded Cenchrus clandestinum pasture. Treatments, depth, and their interaction did not significantly affect morphospecies diversity.

RESUMEN La degradación biológica del suelo debido a prácticas agrícolas inadecuadas que eliminan la cobertura vegetal y, por tanto, la materia orgánica, reducen las comunidades biológicas que cumplen funciones ecológicas importantes en el suelo. El objetivo del estudio fue evaluar algunas propiedades biológicas del suelo en un sistema agroforestal con Morella pubescens intercalado con Smallanthus sonchifolius y en pastura degradada de Cenchrus clandestinum. El ensayo se realizó en la Granja Experimenta Botana, Nariño a 2820 msnm. Se determinaron la densidad, la riqueza y los índices de diversidad de Simpson y Shannon-Wiener. Se utilizó el Diseño de Bloques Completos al Azar con tres repeticiones. Los tratamientos correspondieron a distancias de siembra de S. sonchifolius. T1: sembrado a 1x1m, T2:0.8x0.8m, T3:0.5x0.5m y el testigo T4 corresponde a pastura degradada de C. clandestinum. El componente arbóreo M. pubescens se estableció a 4x4m entre plántulas y 9m entre líneas. Los muestreos de macrofauna del suelo se realizaron siguiendo el método monolítico TSBF, recolectando en profundidades de (0-10, 10-20 y 20-30cm). Se encontró una densidad total de 6.496i/m2 individuos. El mayor valor se obtuvo en el T3 (3.168i/m2) representado por los grupos taxonómicos Diptera y Haplotaxida. Valores mayores de riqueza se observaron en T1. El índice de Shannon fue mayor en T2 (0.66) mientras que T1(0.80) presentó mayor dominancia en morfoespecies. La densidad y riqueza fue mayor en el arreglo agroforestal que en la pastura degradada de Cenchrus clandestinum. Los tratamientos, la profundidad y su interacción no afectaron de manera significativa la diversidad de morfoespecies.

Use of silicate amendments on improvement of the quality and nutrition of the potato crop, variety 'Diacol Capiro'

ABSTRACT Potato (Solanum tuberosum L.) is one of the most important agricultural products in cold-climate areas of the world. However, the soils intended for potato production in tropical zones such as Colombia have low availability of essential elements, such as phosphorus, calcium, magnesium, and beneficial elements such as silicon. The general objective was to evaluate the application of increasing doses of three silicate amendments on the dynamics of accumulation of phosphorus, calcium, magnesium, and silicon in leaf tissue and their influence on the quality and production of 'Diacol Capiro' potato tubers under the conditions of Soracá municipality, Boyacá, Colombia. Two production cycles were evaluated, with a completely randomized design and ten treatments in each cycle. It was observed that the application of double calcium and magnesium silicate at a dose of 900 kg ha-1 as a crop management practice resulted in an increase in the accumulation of macronutrients such as P, Ca, and Mg by 63.1, 32.4, and 51.1%, respectively, and a 100% increase in silicon accumulation as a beneficial element; this was reflected in a 46% increase in total yield, with a higher production of first-quality tubers and a significant increase in dry matter and specific gravity compared to the application of conventional fertilization sources. Therefore, silicate fertilizers are an important alternative to improve quality and production through a better dynamic of accumulation of essential and beneficial nutrients in potato-producing areas in Colombia.

RESUMEN La papa (Solanum tuberosum L.) es uno de los productos agrícolas más importantes de las zonas de clima frío en el mundo. Sin embargo, los suelos destinados a la producción de papa en zonas tropicales como Colombia presentan baja disponibilidad de elementos esenciales como el Fósforo, Calcio, Magnesio, y benéficos como el silicio. El objetivo general fue evaluar la aplicación de dosis crecientes de tres enmiendas silicatadas sobre la dinámica de acumulación de fósforo, calcio, magnesio y silicio en tejido foliar, y su influencia en la calidad y producción de tubérculos de papa variedad ‘Diacol Capiro’ bajo condiciones del municipio de Soracá, Boyacá-Colombia. Se evaluaron dos ciclos de producción, en cada una se empleó un diseño completamente aleatorizado con 10 tratamientos. Se observó que la aplicación de silicato doble de calcio y magnesio en dosis de 900 Kg ha-1 como una práctica de manejo del cultivo generó un aumento en la acumulación de macronutrientes como P, Ca, Mg del 63,1, 32,4 y 51,1% respectivamente y del 100% en la acumulación de silicio como elemento benéfico; esto se vio reflejado en un aumento del 46% en el rendimiento total, con una mayor producción de tubérculos de calidad primera y un aumento significativo de la materia seca y la gravedad especifica respecto a la aplicación de fuentes convencionales de fertilización. Por lo tanto, las fertilizantes silicatados son una alternativa importante para mejorar la calidad y producción a partir de una mejor dinámica de acumulación de nutrientes esenciales y benéficos en las zonas productoras de papa en Colombia.

Assessment of transitory crops in cocoa (Theobroma cacao L) agroforestry in Páez, Boyacá

ABSTRACT Agroforestry systems incorporate several productive components per unit area to yield efficiency. However, considering the high degree of complexity inherent to interspecific plant-plant interactions, little is known about most of these systems' real productive potential and efficiency. In this context, it is important to analyze the interactions between the components to identify potential favorable associations. The objective of this research was to evaluate the performance of the transitory crops maize (Zea mays L) and cowpea (Vigna unguiculata L) in a family farming system under three agroforestry arrangements with cocoa in the municipality of Páez, Boyacá, Colombia. A split-plot design was used, where the main plots corresponded to three shade forest species, which were associated with cocoa and the transient crops. The subplots corresponded to three planting systems: CS1 cocoa+maize, CS2 coca+beans, and CS3 cocoa+maize+beans. The effect on agronomic and productive variables of transitory crops (maize and beans) was evaluated, and an economic analysis was carried out. For beans, the effect of the cropping system on yield (t. ha-1) stood out, while for maize, the statistical effect was given by the forest x cropping system interaction in most of the variables evaluated. Considering the interspecific interactions found under the influence of different forests, the use of Colombian mahogany as a companion species in these intercropping systems is suggested. The cost analysis revealed that the maize-bean association is more efficient in the equivalent use of land. Therefore, the data obtained reveal more efficient strategies for sustainable cocoa productivity in Colombia.

RESUMEN Los sistemas agroforestales incorporan varios componentes productivos por unidad de área para rendir con eficiencia. Sin embargo, considerando el alto grado de complejidad inherente a las interacciones interespecíficas planta-planta, se sabe poco sobre el potencial productivo real y la eficiencia de la mayoría de estos sistemas. En este contexto, es importante analizar interacciones entre componentes para identificar potenciales asociaciones favorables. El objetivo fue evaluar el comportamiento de cultivos transitorios maíz-duro (Zea mays L) y frijol caupí (Vigna unguiculata L) en un sistema de agricultura familiar bajo tres arreglos agroforestales con cacao en el municipio de Paéz, Boyacá. Se empleó el Diseño con Parcelas Divididas, las parcelas principales correspondieron a tres especies forestales de sombrío asociadas a cacao y cultivos transitorios. Las subparcelas correspondieron a tres sistemas de siembra: CS1 cacao+maíz, CS2 cacao+frijol y CS3 cacao+maíz+frijol. Se evalúo el efecto sobre variables agronómicas y productivas de los cultivos transitorios (maíz y frijol) y se realizó un análisis económico. Para frijol destacó el efecto del sistema de cultivo sobre el rendimiento (t. ha-1); mientras que, para maíz, el efecto estadístico estuvo dado por la interacción forestal x sistema de cultivo en la mayoría de las variables evaluadas. Teniendo en cuenta las interacciones interespecíficas encontradas bajo los diferentes forestales, se sugiere el uso de la caoba colombiana como especie acompañante en estos sistemas de cultivo intercalado. El análisis de costos reveló que la asociación maíz-frijol es más eficiente en el uso equivalente de tierra. Por lo tanto, los datos obtenidos revelan estrategias más eficientes para la productividad sostenible de cacao en Colombia.

Soil physical properties as indicators of histosol degradation in Colombia

ABSTRACT Changes in soil use have detrimental effects on its properties. This research was conducted to evaluate the physical degradation of histosol soils in the Putumayo department, Colombia. To do so, two types of areas were assessed: those without intervention (T0) and areas affected by mound structures caused by combined actions of livestock and high humidity, commonly known as "tatucos." These areas were categorized based on the percentage of deformation incidence: low degradation (T1); moderate (T2); and high (T3). Sampling was done at a depth of 15 cm, both in the tatucos-affected zone and its surrounding area. The height and diameter of the mound were measured, along with physical properties: apparent and bulk density, porosity, volumetric moisture, penetration resistance, and degree of organic material decomposition. The primary soil use in the area is extensive livestock farming. It was established that in areas with high degradation (T3), there was an average mound diameter of 151.9 ± 4.46 cm and a height of 22.7 ± 2.59 cm. Regarding physical properties, there was an apparent density of 0.24 g.cm-3, a bulk density of 1.62 g.cm-3, and a penetration resistance of 0.71 MPa. These values were significantly higher than those observed in the areas without intervention. Therefore, it is inferred that the alteration of land use causes a change in physical properties, which are vital for agro ecosystems in the southern regions of Colombia.

RESUMEN Los cambios del uso del suelo ejercen efectos perjudiciales en sus propiedades. Esta investigación se realizó con el objetivo de evaluar la degradación física en suelos histosoles en el departamento de Putumayo, Colombia. Para ello, se evaluó dos tipos de áreas: sin intervención (T0) y áreas afectadas por estructuras de montículos causadas por acciones combinadas del ganado y la alta humedad, comúnmente conocidas como "tatucos". Se categorizó estas áreas según el porcentaje de incidencia de deformación: degradación baja (T1); moderada (T2); y alta (T3). Se realizaron muestreos a 15 cm de profundidad, tanto en la zona afectada por los tatucos como en su área circundante. Se midió la altura y diámetro del montículo, así como las propiedades físicas: densidad aparente y real, porosidad, humedad volumétrica, resistencia a la penetración y grado de descomposición del material orgánico. El principal uso del suelo en la zona es la ganadería extensiva. Se estableció que en áreas con alta degradación (T3), había un diámetro promedio de montículo de 151.9 ± 4.46 cm y una altura de 22.7 ± 2.59 cm. En cuanto a las propiedades físicas, había una densidad aparente de 0.24 g.cm-3, una densidad real de 1.62 g.cm-3, y una resistencia a la penetración de 0.71 MPa. Estos valores fueron significativamente más altos que los observados en áreas sin intervención. Por lo tanto, se infiere que la alteración del uso del suelo causa un cambio en las propiedades físicas, que son vitales para los agroecosistemas en las regiones del sur de Colombia.

Optimization of spray drying for lulo (Solanum quitoense Lam.) pulp using response surface methodology

ABSTRACT Lulo (Solanum quitoense Lam.) is an exotic fruit with high potential in international markets due to its intense aromatic characteristics and its content of nutritional and bioactive compounds. However, it is highly perishable, which backslashes its potential for international exportation. Despite the drying processes affect the nutritional and sensory characteristics, fruit powders obtained by spray drying are promising products for the food, cosmetic, and pharmaceutical industries. This work was conducted aiming to optimize the spray-drying process of lulo pulp. A Box-Behnken design with response surface methodology was used, in which the factors evaluated were inlet air temperature (160 - 220 °C), maltodextrin concentration (15-35%), and whey protein concentration (WPC) (1-5% w/w). The feed rate and air velocity were kept constant at 4 mL/min and 9 m/s, respectively. The optimization resulted in an inlet air temperature of 205.6 °C, 35% maltodextrin, and 1.96% WPC. Under these conditions, the mathematical model estimated a powder yield of 62.8%, a moisture content of 2.3 %, a bulk density of 0.49 g/mL, a solubility of 91.9 %, and an ascorbic acid content of 120.8 mg/100 g powder. The optimal process conditions and the mixture of encapsulants (MD and WPC) allow for obtaining lulo powder with adequate yield and quality characteristics.

RESUMEN El lulo (Solanum quitoense Lam.) es un fruto exótico con alto potencial en mercados internacionales debido a sus características aromáticas intensas y su contenido de compuestos nutricionales y bioactivos. Sin embargo, es altamente perecedero, lo que frena su potencial de exportación internacional. A pesar de que los procesos de secado afectan a las características nutricionales y sensoriales, los polvos de fruta obtenidos mediante secado por atomización son productos prometedores para las industrias alimentaria, cosmética y farmacéutica. Este trabajo se realizó con el objetivo de optimizar el proceso de secado por aspersión de pulpa de lulo. Se utilizó un diseño Box-Behnken con metodología de superficie de respuesta, en el cual los factores evaluados fueron la temperatura del aire de entrada (160 - 220 ºC), concentración de maltodextrina (15 - 35% p/p) y concentración de proteína de suero (WPC) (1 - 5% p/p). El caudal de alimentación y la velocidad del aire se mantuvieron constantes en 4 mL/min y 9 m/s, respectivamente. La optimización dio como resultado una temperatura de entrada de 205,6 °C, 35% de maltodextrina y 1,96% de WPC. Bajo estas condiciones, el modelo matemático estimó un rendimiento de 62,8%, contenido de humedad de 2,3%, densidad aparente de 0,49 g/mL, solubilidad de 91,9% y un contenido de ácido ascórbico de 120,8 mg/100 g de polvo. Las condiciones óptimas de proceso y la mezcla de encapsulantes (MD y WPC) permiten obtener lulo en polvo con adecuado rendimiento y características de calidad.

Characterization of land use, from a social, economic and environmental dynamics

ABSTRACT Lack of data regarding the agricultural activities in the area of Imués (Nariño, Colombia) has hindered understanding of current land uses and their impacts on natural resources, which causes this area to be considered one of the most arid in the region. To comprehend these processes, a description of the main land uses and agricultural and livestock production systems was made. This was carried out from a social, economic, and environmental dynamic through the characterization and typification of farms. Groups or clusters were constructed, which were previously subjected to qualitative statistical analysis, using the multiple correspondence factor analysis (MCAF) method. Subsequently, the hierarchical classification method was applied. The MCAF was able to establish four factors that were framed in the interaction of climate, altitude, and the productive component associated with it. Similarly, taking into account the social, economic, and environmental perspectives, it was determined that these groups, under their particularities and agricultural vocations, exert pressure on the territory's strategic ecosystems and diversity of flora and fauna. This makes their rural activities unsustainable. It was also found that there is a vocation for livestock exploitation and some minor species in the middle and high-altitude zones of the territory. However, it was established for other groupings that their major typologies were associated with conventional management without any planning. This generates negative impacts on soil resources, such as erosion and forest fragmentation, together with the expansion of the agricultural frontier.

RESUMEN La falta de datos sobre las actividades agrícolas en el área de Imués (Nariño, Colombia), ha dificultado la comprensión de los usos actuales del suelo y sus impactos en los recursos naturales, siendo esta zona una de las más áridas de la región. Para comprender estos procesos, se realizó una descripción de los principales usos del suelo y los sistemas de producción agrícola y ganadera. Esto se llevó a cabo desde una dinámica social, económica y ambiental a través de la caracterización y tipificación de fincas. Se construyeron grupos o clústeres, que fueron sometidos previamente a un análisis estadístico cualitativo, utilizando el método de análisis factorial de correspondencias múltiples (MCAF). Posteriormente, se aplicó el método de clasificación jerárquica. El MCAF pudo establecer cuatro factores que se enmarcaron en la interacción del clima, la altitud y el componente productivo asociado con él. Del mismo modo, teniendo en cuenta las perspectivas sociales, económicas y ambientales, se determinó que estos grupos, bajo sus particularidades y vocaciones agrícolas, ejercen presión sobre los ecosistemas estratégicos del territorio y la diversidad de flora y fauna. Esto hace que sus actividades rurales sean insostenibles. También se encontró que existe una vocación para la explotación ganadera y algunas especies menores en las zonas de altitud media y alta del territorio. Sin embargo, se estableció que para otros agrupamientos, sus principales tipologías estaban asociadas con un manejo convencional sin planificación alguna. Esto genera impactos negativos en los recursos del suelo, como la erosión y la fragmentación forestal, junto con la expansión de la frontera agrícola.

Control failure of deltamethrin in Colombian populations of Rhyzopertha dominica (F.) (Coleoptera: Bostrichidae)

ABSTRACT Rhyzopertha dominica (F.) is a major pest in stored cereals in Colombia, which causes significant losses in production. Chemical control is the main tool used in the country, and despite the common use of insecticides such as deltamethrin, resistance has been observed in some Colombian populations but is a worldwide problem. The objective of this work was to evaluate the efficacy of deltamethrin and the combination of deltamethrin and piperonyl butoxide in Colombian populations of R. dominica. Failure to control and survival tests showed that the recommended doses on product labels were insufficient to protect the grain from this pest. Failure control demonstrated that mortality did not exceed 80 percent in the populations studied. Differences in susceptibility were observed between populations, with El Espinal and Neiva highlighted as less susceptible and Pore as the most sensitive to the action of insecticides. The combination of deltamethrin and piperonyl butoxide reduced insect survival but did not effectively control it (0-20%). These results suggest that R. dominica may be developing resistance to insecticides, as has been found in other countries. This underscores the importance of conducting toxicological studies and the need to investigate molecules with diverse modes of action, contributing to the strengthening of chemical management strategies. To achieve effective control, it is necessary to implement Integrated Pest Management (IPM) with a focus on alternative methods to chemical control.

RESUMEN Rhyzopertha dominica (F.) es una plaga importante en los cereales almacenados en Colombia, que causa pérdidas significativas en la producción. El control químico es la principal herramienta utilizada en el país, a pesar del uso común de insecticidas, como la deltametrina, se ha observado resistencia en algunas poblaciones colombianas, pero es un problema mundial. El objetivo de este trabajo fue evaluar la eficacia de la deltametrina y la combinación de deltametrina más butóxido de piperonilo en poblaciones colombianas de R. dominica. Pruebas de falla de control y supervivencia, revelaron que las dosis recomendadas en las etiquetas de los productos eran insuficientes para proteger el grano de esta plaga. La falla de control mostró a que la mortalidad no superó el 80 por ciento en las poblaciones estudiadas. Se observaron diferencias de susceptibilidad entre poblaciones, destacando El Espinal y Neiva como las menos susceptibles y Pore como la más sensible a la acción de los insecticidas. La combinación de deltametrina y butóxido de piperonilo redujo la supervivencia del insecto, pero no lo controló eficazmente (0-20%). Estos resultados sugieren que R. dominica puede estar desarrollando resistencia a los insecticidas, como se ha constatado en otros países. Esto subraya la importancia de realizar estudios toxicológicos y la necesidad de investigar moléculas con diversos modos de acción, contribuyendo al fortalecimiento de las estrategias de manejo químico. Para lograr un control eficaz, es necesario aplicar el manejo integrado de plagas enfocándose en métodos de control alternativos al químico.