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Caracterización química de mezclas de materiales orgánicos y minerales con uso potencial en cultivos sin suelo

Monsalve Camacho, Oscar Iván (2016) Caracterización química de mezclas de materiales orgánicos y minerales con uso potencial en cultivos sin suelo. Maestría thesis, Universidad Nacional de Colombia - Sede Bogotá.

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Resumen

En Colombia existen 227 viveros certificados, aproximadamente 1.200 ha de clavel y mini clavel, 500 ha de rosa, y otras áreas no reportadas de especies hortícolas sembradas en sistemas de cultivo sin suelo (CSS). El manejo del agua en este sistema de cultivo es uno de los factores clave del proceso, por lo que la investigación de las propiedades físicas e hidrofísicas de algunos materiales ha tenido gran relevancia, no obstante, el estudio de sus propiedades químicas es escasa. Es así, como se realizó una búsqueda de materiales provenientes de residuos agrícolas o agroindustriales principalmente, pero también de residuos industriales y de minas, disponibles en el territorio nacional, que fueran viables para su implementación en CSS. Los materiales se caracterizaron, determinando sus propiedades químicas, algunas propiedades físicas, concentración de metales pesados, propiedades de estabilidad, presencia de organismos fitopatógenos, costo, disponibilidad y facilidad de manejo. Con base en los resultados, los materiales de origen orgánico: cascarilla de arroz (CA), sustrato de coco (SC) y cascarilla de palma (CP) y los materiales de origen mineral: escoria de carbón (EC), piedra pómez (PP), perlita (PE), vermiculita (VE) y zeolita (ZE) se definieron como los más promisorios y aptos para ser utilizados en sistemas de cultivo sin suelo. De acuerdo con esto, se realizó una investigación para evaluar el comportamiento de estos materiales mezclados en tres proporciones (orgánico:mineral): 75-25, 50-50 y 25-75, sobre 1) las propiedades químicas de los sustratos: pH, CE, CIC, concentración de iones en fase soluble: Ca2+, K+, Mg2+, Na+, Cl-, SO42-, PO42-, en fase intercambiable: Ca2+, K+, Mg2+, Na+, y micronutrientes: Cu2+, Fe2+, Mn2+ y Zn2+ tanto en estado natural, sin contacto con raíces, agua o nutrientes externos y en fase de cultivo (muestreos a los 7 y 24 ddt); 2) las propiedades químicas de los lixiviados: pH, CE, concentración de K+, Ca2+, Mg2+, NO3-, SO42-, PO43- y Cl-; y 3) porcentaje de prendimiento, peso fresco de raíces (Pf.Raíz), peso fresco de brotes (Pf.Aérea) y concentración de macro y micornutrientes de esquejes de clavel. Se estableció un diseño completamente al azar (DCA) con arreglo de tratamientos factorial incompleto, anidado en 3 etapas, con grupo control aislado (3X5X(3)+8), con tres factores: factor 1) material de origen orgánico, con 3 niveles; factor 2) material de origen mineral; con 5 niveles y factor 3) proporción (anidado); con 3 niveles, más los 8 materiales sin mezcla (grupo control aislado), para un total de 53 tratamientos (sustratos). Los resultados muestran que la concentración de sales disminuye y la reacción se hace más ácida cuando se comparan los sustratos en estado natural con su estado en fase de cultivo. Así mismo, el SC y la VE mostraron la mayor CIC, que concuerda con el mayor Pf.Raíz. No se aprecian diferencias notables entre los 7 y los 24 ddt, aunque si se aprecian diferencias entre la fase cultivo y la fase en estado natural. Se presentó una correlación altamente significativa entre CE, pH, K+ y PO42- de los lixiviados y la CA mostró los mayores valores. Ninguna de las mezclas presentó una concentración de NO3- que sobrepasara el rango adecuado. El porcentaje de prendimiento fue del 100% en todos los sustratos evaluados. Aunque se presentaron diferencias en cuanto a la concentración de nutrientes en tejido vegetal, no hubo una correlación significativa entre esta concentración y el Pf.Raíz. Los materiales de origen mineral no mostraron una tendencia que evidenciara una influencia clara de algún material en particular sobre el Pf.Raíz. Los sustratos que generaron un mayor Pf.Raíz mostraron adecuadas relaciones elementales N/P, N/S, N/K, Ca/K y Ca/B y Mg/Mn en el tejido vegetal. Los sustratos presentan propiedades químicas que se deben tener en cuenta en programas de manejo integrado del agua y la fertilización. Se sugiere tener en cuenta la tendencia salina y alcalina de la CA para establecer programas de riego y fertirriego. Los esquejes ganaron mayor Pf.Raíz en aquellas mezclas con SC, mientras que la CP no presentó diferencias significativas con la CA, por lo que la CP se muestra como un material promisorio para ser utilizado en sistemas de cultivo sin suelo., Abstract. In Colombia exists 227 certified nurserys, near to 1.200 ha of carnation and mini carnation, 500 ha of roses, and another areas of vegetable species not reported, planted in soilless culture (SLC). Water manage in this crop system is one of the key factors of the process, so that the research of the physical and hydro physical properties of some materials has been very important, however, the study of it’s chemical properties is scare. Thus, as a search of materials from agricultural waste and/or agroindustrial mainly took place, but also industrial waste and mining available in the country, which were viable for implementation in (SLC). Materials were characterized, determining it’s chemical properties, some physical properties, heavy metals concentration, stability properties, phytopathogen organism presence, cost, availability and ease of handling. Based on the results, the organic origin materials: rice husk (RH), coconut substrate (CS) and palm husk (PH) and the mineral origin materials: coal slag (CS), pumice, (PU), perlite (PE), vermiculite (VE) and zeolite (ZE) were defined as the most promissory and suitable to be used in soilless culture. Accordingly, an investigation was conducted to evaluate the behavior of these materials mixed in three proportions (organic: mineral): 75-25, 50-50 and 25-75, on 1) the chemical properties of the substrates: pH, EC, CEC, ion concentration in soluble phase: Ca2+, K+, Mg2+, Na+, Cl-, SO42-, PO43-; exchangeable phase: Ca2+, K+, Mg2+, Na+ and micronutrients: Cu2+, Fe2+, Mn2+ and Zn2+, both, natural state, non contact with roots, water or nutrients and external growth phase (sampling at 7 and 24 ddt); 2) the chemical properties of leachates: pH, EC, concentration of K+, Ca2+, Mg2+, NO3-, SO42-, PO43- and Cl-; and 3) anchorage percentage, root fresh weight (Fw.Root), shoot fresh weight (Fw.Shoot) and concentration of macro and micornutrientes of carnation cuttings. A completely randomized design (CRD) was set with incomplete factorial arrangement of treatments, nested in 3 stages, with isolated control group (3X5X(3)+8), with three factors: factor 1) material of organic origin, with 3 levels; factor 2) material mineral origin; with 5 levels and factor 3) ratio (nested); with 3 levels, plus 8 unalloyed materials (isolated control group), for a total of 53 treatments (substrates). Results shows that the salt concentration decreases and the reaction becomes more acidic when compares substrates in unprocessed with state under cultivation. Likewise, the SC and VE showed the highest CIC, consistent with the highest Fw.Root. No significant differences between 7 and 24 ddt be seen, although differences between the cultivation phase and phase in their natural state are appreciated. A highly significant correlation between EC, pH, K+ and PO43- leachate was presented and RH showed the highest values. None of the mixtures has a concentration of NO3- that exceeded the appropriate range. The anchorage percentage was 100% in all substrates tested. Although differences in the concentration of nutrients in plant tissue occurred, there was no significant correlation between the concentration and Fw.Root. Mineral materials doesn’t showed a trend that evidenced a clear influence of any particular material on Fw.Root. Substrates that generated higher Fw.Root also showed suitable ratios N/P, N/S, N/K, Ca/K and Ca/B and Mg/Mn in plant tissue. Substrates exhibit chemical properties, it must be taken into account in water and fertilization integrated management programs. It is suggested to have the saline and alkaline trend of RH into account in establishing irrigation and fertigation programs. Cuttings gained higher Fw.Root in those mixtures with CS, while the PH showed no significant differences with the RH, for that reason, the PH is shown as a promising material for use in soilless systems.

Tipo de documento:Tesis/trabajos de grado - Thesis (Maestría)
Colaborador / Asesor:Henao Toro, Martha Cecilia
Información adicional:Magister en Ciencias Agrarias. Línea Suelos y Aguas
Palabras clave:Material mineral, Material orgánico, Propiedades químicas, Propiedades de estabilidad, Cationes, Aniones, Adsorción, Desorción, Acidez, Salinidad, Clavel, Mineral material, Organic material, Chemical properties, Stability properties, Cations, Anions, Adsorption, Desorption, Acidity, Salinity, Carnation
Temática:5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 54 Química y ciencias afines / Chemistry
5 Ciencias naturales y matemáticas / Science > 55 Ciencias de la tierra / Earth sciences & geology
6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology > 63 Agricultura y tecnologías relacionadas / Agriculture
Unidad administrativa:Sede Bogotá > Facultad de Agronomía > Escuela de Posgrados
Sede Bogotá > Facultad de Ciencias > Facultad de Agronomía > Escuela de Posgrados
Código ID:55480
Enviado por : Master Oscar Ivan Monsalve Camacho
Enviado el día :18 Enero 2017 20:45
Ultima modificación:18 Enero 2017 20:45
Ultima modificación:18 Enero 2017 20:45
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