Precise irrigation water and nitrogen management improve water and nitrogen use efficiencies under conservation agriculture in the maize-wheat systems

Mahesh Gathala ML JAT (2023, [Artículo])

A 3-year field experiment was setup to address the threat of underground water depletion and sustainability of agrifood systems. Subsurface drip irrigation (SDI) system combined with nitrogen management under conservation agriculture-based (CA) maize-wheat system (MWS) effects on crop yields, irrigation water productivity (WPi), nitrogen use efficiency (NUE) and profitability. Grain yields of maize, wheat, and MWS in the SDI with 100% recommended N were significantly higher by 15.8%, 5.2% and 11.2%, respectively, than conventional furrow/flood irrigation (CT-FI) system. System irrigation water savings (~ 55%) and the mean WPi were higher in maize, wheat, and MWS under the SDI than CT-FI system. There was saving of 25% of fertilizer N in maize and MWS whereas no saving of N was observed in wheat. Net returns from MWS were significantly higher (USD 265) under SDI with 100% N (with no subsidy) than CT-FI system despite with higher cost of production. The net returns were increased by 47% when considering a subsidy of 80% on laying SDI system. Our results showed a great potential of complementing CA with SDI and N management to maximize productivity, NUE, and WPi, which may be economically beneficial and environmentally sound in MWS in Trans-IGP of South Asia.

Subsurface Drip Irrigation Nitrogen Management Irrigation Water Productivity Water Savings CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA IRRIGATION WATER NITROGEN-USE EFFICIENCY CONSERVATION AGRICULTURE MAIZE WHEAT

Editorial: The Approach to Complex Systems in Fisheries

César Augusto Salinas Zavala MARIA VERONICA MORALES ZARATE ANDRES MIGUEL CISNEROS MONTEMAYOR Luis Antonio Bojórquez Tapia (2022, [Artículo])

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS PECES Y FAUNA SILVESTRE DINÁMICA DE LAS POBLACIONES DINÁMICA DE LAS POBLACIONES

Evaluación de la contaminación por metales pesados en el río Cuautla, a través de especies arbóreas como bioindicadoras de salud ambiental

SAYURI HERNÁNDEZ MARAVILLA (2024, [Tesis de maestría])

A pesar de la importancia del agua como un recurso vital, las actividades antropogénicas generan contaminación en cuerpos de agua por descargas residuales o por lixiviados. Entre los contaminantes del agua destacan los metales pesados (MP), tienen una alta toxicidad, no son biodegradables y son persistentes en el ambiente, debido a su especiación química estos pueden ser solubles en agua, siendo biodisponibles para ingresar a los organismos, provocando irrupciones en el metabolismo, oxidación de macromoléculas y daño genotóxico. El Río Cuautla en el estado de Morelos presenta esta problemática de contaminación, causada por descargas de aguas residuales y provocando el deterioro del ecosistema. Sin embargo, los estudios sobre la contaminación del agua y la salud del ecosistema son escasos, por lo que este estudio fue el primero en evaluar la contaminación por MP en el Río Cuautla, empleando dos especies arbóreas nativas, Pithecellobium dulce y Salix bonplandiana, como posibles bioindicadores ambientales mediante la determinación del daño genotóxico en el tejido foliar como biomarcador de efecto temprano empleando electroforesis unicelular alcalina y la bioacumulación de MP (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb y Zn) mediante su cuantificación en tejido foliar y corteza por espectrofotometría de absorción atómica.

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS

Elaboración de una microencapsulación por gelación iónica a base de kale (Brassica oleracea var. sabellica) y Lactobacillus spp. como posible candidato a simbiótico

MONICA VILLANUEVA CASTAÑEDA (2023, [Tesis de maestría])

Las enfermedades crónicas no transmisibles (ECNT) son uno de los principales

retos para el área de salud a nivel mundial, una de ellas es el sobrepeso y la

obesidad, actualmente causante de gran parte de las complicaciones y muertes a

nivel mundial ya que favorece la aparición del síndrome metabólico no solo en

adultos, si no que aqueja a gran parte de la población infantil, dichos padecimientos

alteran la composición de la microbiota intestinal (MI) la cual es considerada un

órgano metabólico que debe encontrarse idealmente en estado de eubiosis para

promover un correcto estado de salud en el organismo humano. Como estrategia

para estimular el alcance de dicho estado se recomienda el consumo de probióticos

y prebióticos; una de las dificultades cuando se consumen es, qué, debido a las

condiciones que atraviesan en el tracto gastrointestinal, se minimiza la cantidad

tanto de prebióticos como de probióticos que deberían llegar al punto de interés

para ser efectivos, es por esa razón que, una opción para aumentar la efectividad

de este tipo de productos se propone una microencapsulación por gelación iónica

cuya barrera otorgue protección ante condiciones digestivas a la matriz que

contenga probióticos y al vegetal kale (Brassica oleracea. var. sabellica) el cual se

estudia actualmente por su contenido nutricional, contenido de polifenoles y su

potencial prebiótico. Se propone la elaboración de una microcápsula bajo la técnica

de gelación iónica como una estrategia útil para la elaboración de un posible

simbiótico, con la realizacion de pruebas para microencapsulación y, posterior a ello

evaluar su viabilidad así como analizar sus caracteristicas para poner a prueba su resistencia inicialmete en microcápsulas recien elaboradas, despues de un periodo

en refrigeracion y en congelación para asegurar su vida util, de tal formase podría

contribuir con propuestas para enriquecer el universo de opciones que hay para

tener un estado de eubiosis. De igual forma se busca promover el consumo de

alimentos funcionales que otorguen beneficios al organismo humano y que sean de

facil manejo para su industrialización sin perder o modificar sus propiedades ya que

ello disminuiría su efecto benefico, como resultado de esta investigación se verifico

el contenido de polifenoles en el extracto utilizado y se obtuvieron microcápsulas

cuyas caracteristicas son prometedoras, hasta el momento muestran otorgar la

proteccion necesaria para un consorcio bacteriano asi como tolerancia al proceso

de deshidratación, lo anterior deja abierta la posibilidad para continuar estudiando y

perfeccionando el diseño de esta microcápsula con posibilidad de ser un simbiótico.

Chronic non-communicable diseases (NCDs) are one of the main challenges for the

health area worldwide, one of them is overweight and obesity, currently causing a

great part of the complications and deaths worldwide since it favors the appearance

of metabolic syndrome not only in adults, but also in a big part of children population,

these conditions alter the composition of the intestinal microbiota (IM), which is

considered a metabolic organ that should ideally be in a state of eubiosis to promote

a correct state of health in the human organism. As a strategy to stimulate the

achievement of this state, the consumption of probiotics and prebiotics is

recommended; one of the difficulties when they are consumed is that, due to the

conditions they go through in the gastrointestinal tract, the amount of both prebiotics

and probiotics that should reach the point of interest to be effective is minimized, for

this reason, an option to increase the effectiveness of this type of products is

proposed a microencapsulation by ionic gelation whose barrier provides protection

against digestive conditions to the matrix that contains probiotics and the vegetable

kale (Brassica oleracea. var. sabellica) which is currently being studied for its

nutritional content, polyphenol content and prebiotic potential. The elaboration of a

microcapsule under the ionic gelation technique is proposed as a useful strategy for

the elaboration of a possible symbiotic, with the realization of tests for

microencapsulation and, after that, to evaluate its viability as well as to analyze its

characteristics to test its initial resistance in freshly elaborated microcapsules, after

a period in refrigeration and freezing to assure its useful life, in such a way it could contribute with proposals to enrich the universe of options that exist to have a state

of eubiosis. Likewise, we seek to promote the consumption of functional foods that

provide benefits to the human organism and that are easy to handle for their

industrialization without losing or modifying their properties, since this would diminish

their beneficial effect, as a result of this research, the content of polyphenols in the

extract used was verified and microcapsules were obtained whose characteristics

are promising, so far they show to provide the necessary protection for a bacterial

consortium as well as tolerance to the dehydration process, which leaves open the

possibility to continue studying and perfecting the design of this microcapsule with

the possibility of being a symbiotic.

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Reciprocal recurrent selection based on genetic complementation: An efficient way to build heterosis in diploids due to directional dominance

GIOVANNY COVARRUBIAS-PAZARAN Christian Werner Dorcus Gemenet (2023, [Artículo])

Selection Strategies Reciprocal Recurrent Selection Dominance-Based Heterosis CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA GENETICS HETEROSIS MAIZE HYBRIDS FOOD SECURITY COMBINING ABILITY

NANOPARTÍCULAS Y MICROPARTÍCULAS DE ÓXIDO E HIDRÓXIDO DE CALCIO COMO PROMOTORAS DE LA CONSERVACIÓN POSCOSECHA DE GERBERA (Gerbera jamesonii L.)

Alayla Guadalupe Ibarra Manzanares (2022, [Tesis de maestría])

La calidad de las flores de corte se ve afectada por factores exógenos y endógenos, lo cual da origen a los diversos problemas poscosecha. En cuanto a gerbera, el principal problema poscosecha es el doblez del pedicelo asociado al taponamiento de los haces vasculares y a la degradación de las paredes celulares. Para resolver dicha problemática, se han formulado soluciones preservantes a partir de carbohidratos, bactericidas, hormonas u otros elementos, entre ellos el calcio (Ca); siendo este último un elemento clave en el fortalecimiento de las paredes celulares. Su aplicación en tamaño micrométrico ha resultado efectiva y recientemente se ha reportado que las propiedades del material nanométrico presentan efectos positivos sobre la calidad de la flor. Por lo tanto, el objetivo del presente trabajo fue evaluar el efecto de las micropartículas (MP) y nanopartículas (NP) de óxido de calcio (CaO) e hidróxido de calcio [Ca(OH)2] sobre parámetros de calidad físicos y bioquímicos, así como, su acción sobre hongos y bacterias de flores de Gerbera jamesonii L. variedad ʹForzaʹ. Los tratamientos se aplicaron usando una concentración de 150 ppm [MP-CaO, NP-CaO, MP-Ca(OH)2 y NP- Ca(OH)2], además de contar con un control negativo (agua Milli-Q). Los resultados mostraron que las NP-Ca(OH)2 retardaron la pérdida de peso de la flor, las MP-CaO mantuvieron el diámetro del capítulo floral durante el almacenamiento poscosecha y las NP-CaO generaron mayor producción de antocianinas en flores tratadas. En cuanto al resto de los parámetros físicos y bioquímicos, así como, de los componentes de la pared celular y enzimas que la modifican, no se encontraron diferencias significativas entre tratamientos. Por otro lado, en el control del desarrollo de microorganismos, los resultados obtenidos muestran que el tratamiento de MP-Ca(OH)2 tiene un efecto microbicida y fungistático al interrumpir el crecimiento de hongos (Botrytis cinerea y Penicillium spp.) y bacterias asilados de flores de gerbera.

Maestría en Ciencias en Agroplasticultura CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGRARIAS CIENCIAS AGRARIAS

Respuestas eco-fisiológicas y productividad del agua de riego en higo (Ficus carica L) ‘Black Mission’ bajo condiciones de malla sombra y sometido a riego salino controlado mediante división radicular

Jose Guadalupe Altamirano Pacheco (2022, [Tesis de maestría])

La baja disponibilidad y calidad de recursos hídricos y la presión provocada por la demanda progresiva y por actividades antropogénicas junto con las amenazas del cambio climático, condicionan el desarrollo y productividad de los cultivos agrícolas en zonas áridas y semiáridas y exigen la búsqueda y reconversión a cultivos tolerantes a condiciones climáticas adversas, así como la implementación de estrategias de manejo que permitan el uso eficiente de los recursos disponibles.

En este sentido se planteó el objetivo de desarrollar un paquete de manejo agronómico y de monitoreo de precisión en cultivo de higo para mejorar la productividad del fertirriego en zonas semiáridas y áridas. El ensayo se desarrolló sobre plantas de higo de la variedad Black Mission, de 1 año de edad, cultivadas bajo cubierta de malla sombra y establecidas en un sistema de raíces divididas sometidas a tratamientos de fertirriego con diferentes conductividades eléctricas, T1: fertirriego (CE=3 dS m-1) en ambos compartimentos de las raíces, T2: riego en un compartimento de raíces (CE=1.8 dS m-1) y fertirriego en el otro (CE=3 dS m-1), T3: riego en un compartimento de raíces (CE=1.8 dS m-1) y fertirriego en el otro (CE=6 dS m-1), T4: fertirriego (CE=6 dS m-1) en ambos compartimentos de las raíces. Se realizó el seguimiento de variables meteorológicas al interior y exterior de la casa sombra, así como evaluaciones en planta relacionadas al estado hídrico del cultivo, crecimiento y desarrollo, estimación de rendimiento y seguimiento de parámetros de calidad en la cosecha.

De acuerdo con los datos obtenidos, el potencial hídrico del tallo presentó una relación inversa en relación a la CE media de los compartimentos, con los valores más bajos de potencial hídrico en T4 lo que se tradujo en una reducción en el consumo hídrico, reducción en la biomasas de ramas y diámetro basal del tronco además de generar un aumento en el número de frutos por planta, pero de un peso menor al de T1 y T2 a la cosecha , T3, que recibía salinidad alta en uno de sus compartimentos mostró efectos de la salinidad en la raíz, pero no redujo su consumo hídrico, alcanzo la longitud máxima de brotes y una ligera reducción en la biomasa de ramas, aunque la media del peso de frutos fue estadísticamente similar a la de T3, el número de frutos a la cosecha fue también

mayor al de T1 y T2. en el sistema de raíces divididas permitieron una reducción en el consumo hídrico en un 9% en el tratamiento salino en ambos compartimentos, respecto al tratamiento testigo.

Los rendimientos obtenidos fueron superiores a las 17.8 ton ha-1 en todos los tratamientos evaluados, en comparación con la media nacional de 7.16 ton ha-1 que se registran en sistemas convencionales. Aun cuando el uso de sistemas de raíces divididas en los que se manejan compartimentos de alta y baja salinidad no suprime el efecto negativo de las sales en la planta, ya que el crecimiento en términos generales sí presenta un impacto, este no fue significativo sobre el rendimiento al compararse con el tratamiento testigo, por lo que el sistema de raíces divididas permitiría implementar estrategias de manejo del fertirriego que incluyan el uso de aguas de baja calidad que en caso de aplicarse de manera homogénea en la raíz generarían efectos más severos en la planta.

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EFECTO DE LIXIVIADOS DE BIOPLÁSTICO DE POLI(ÁCIDO LÁCTICO) EN LA GERMINACIÓN Y DESARROLLO DE CHILTEPÍN (Capsicum annuum L. var. glabriusculum).

Zaira Guadalupe Ibarra Manzanares (2022, [Tesis de maestría])

Los bioplásticos de poli(ácido láctico) o PLA forman parte de los acolchados biodegradables. Es posible que la aplicación consecutiva de éstos genere acumulación de subproductos de (bio)degradación en el sistema suelo-planta. Recientes estudios han reportado efectos a corto plazo como reducción de pH del suelo, inhibición de la germinación, disminución de crecimiento, reducción de clorofilas, incremento de prolinas y normalidades cromosómicas o efectos nulos. Por lo anterior, el objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la exposición prolongada a lixiviados de bioplásticos de PLA en germinación y en el desarrollo de chiltepín (Capsicum annuum L. var. glabriusculum) en sistemas in vivo e in vitro. Se obtuvieron los lixiviados a partir de pellets irradiados con UV por un ciclo de 4 h por semana, durante 8 semanas. Los tratamientos aplicados fueron control negativo (agua), lixiviados de PLA 0.2 y 2 % dosis única (inicio del experimento) y dosis continua (una vez por semana) y PE 2 % dosis continua. Los resultados indican que los grupos funcionales de PLA permanecen después del tratamiento con irradiación UV y además se observaron cambios superficiales como cambio de color. Además, al contacto con H2O se genera la lixiviación de fracciones de PLA, ácido láctico y amidas, lo cual fue corroborado por estudios IR y RMN. Se determinó que los lixiviados de PLA a 0.2 y 2 % aplicados en dosis única y dosis continua, no tienen efecto significativo sobre el crecimiento y desarrollo de las plantas de chiltepín. Los lixiviados generan estrés oxidativo en las plantas de chiltepín induciendo incrementos significativos en estrés oxidativo por lipoperoxidación y actividad de las peroxidasas, síntesis de proteínas y clorofilas. Finalmente, se realizó la evaluación fitotóxica de lixiviados en cebolla (Allium fistulosum), debido a las características del modelo de estudio que permitió la manipulación y evaluación adecuada, resultando que los lixiviados de PLA no generan efecto fitotóxico.

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Modelación del crecimiento y desarrollo del cultivo de pimiento (Capsicum annum L.) en condiciones de invernadero mediante sensores e imágenes digitales

Jonathan Juárez Pelcastre (2022, [Tesis de maestría])

335 RESUMEN 336 Los entornos agrícolas complicados acompañados de prácticas hortícolas inconsistentes son 337 el mayor desafío para los sistemas de producción agrícola. Actualmente las tecnologías de la 338 información son una herramienta de gran impacto, tal es el caso de la “agricultura 4.0”, que utiliza 339 diversas estrategias de automatización y control de procesos basado en datos. Esto se ve reflejado 340 en la creciente aparición de empresas que ofrecen servicios de automatización mediante la 341 adquisición de datos al interior de los sistemas de producción, sin embargo, esta tecnología suele 342 ser costosa, de origen extranjero y de difícil adquisición. Además, el análisis de datos generalmente 343 está fuera del alcance técnico y económico de pequeñas explotaciones agrícolas, generando una 344 brecha tecnológica entre pequeños y grandes productores. 345 Por tanto, el presente trabajo busca establecer las bases para la formulación de un sistema de control 346 autónomo para agricultura protegida, donde se utilizó como cultivo modelo al pimiento morrón, y 347 que consistió en formular los algoritmos de predicción que permitan estimar parámetros 348 relacionados con el crecimiento del cultivo a partir de la adquisición de datos del clima con sensores 349 de bajo costo y datos morfológicos del follaje a partir de fotografías digitales. Para lo cual se 350 desarrolló un módulo de adquisición de datos de las variables del clima y la formulación de 351 algoritmos capaces de extraer las características de “forma” y “color” del follaje de la planta a 352 partir de imágenes digitales.

Y, que mediante técnicas de aprendizaje automático se formularon los 353 modelos capaces de predecir la cobertura foliar, el tamaño de fruto a cosechar, el rendimiento 354 acumulado, el inicio de floración, la floración acumulada y el índice vegetal de la planta. 355 En los modelos resultantes, en el caso de la estimación de la cobertura foliar se obtuvo un alto 356 coeficiente de determinación (r2 = 0.9703) y una baja probabilidad de error (p-value: 0.0218); para 357 la predicción del tamaño de fruto, la prueba de validación cruzada mostró una precisión de 0.71, 358 para la predicción categórica del rendimiento se obtuvo una precisión 0.74 y para la estimación del 359 índice vegetal, la precisión fue de 0.96; para la estimación del inició la floración, la raíz cuadrado 360 medio del error fue de 0.99 días, en la estimación de la floración acumulada fue de 7.86 flores y 361 para la estimación del rendimiento acumulado fue de 146.67 g. 362 Los modelos de predicción mostraron una precisión mayor al 70 % de acierto y un bajo error de 363 estimación. Por lo tanto, concluimos que fue posible predecir parámetros de crecimiento y 364 desarrollo del pimiento morrón a partir de datos climáticos y fotografías digitales. Los cuales 365 pueden ser utilizados para la programación y fabricación de sistemas autómatas para invernaderos.

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Autotrophic denitrification of nitrate rich wastewater in fluidized bed reactors using pyrite and elemental sulfur as electron donors

Maria Federica Carboni Simon Mills SONIA LORENA ARRIAGA GARCIA Gavin Collins Umer Zeeshan Ijaz Piet Nicolaas Luc Lens (2022, [Artículo])

"This study compared denitrification performances and microbial communities in fluidized bed reactors (FBRs) carrying out autotrophic denitrification using elemental sulfur (S0) and pyrite (FeS2) as electron donors. The reactors were operated for 220 days with nitrate loading rates varying between 23 and 200 mg N-NO-3 /Lmiddotd and HRT between 48 and 4 h. The highest denitrification rates achieved were 142.2 and 184.4 mg NNO-3 /Lmiddotd in pyrite and sulfur FBRs, respectively. Pyrite-driven denitrification produced less SO2- 4 and no buffer addition was needed to regulate the pH. The sulfur FBR needed instead CaCO3 to maintain the pH neutral and consequentially more sludge was produced (CaSO4 precipitation). The active community of pyrite-based systems was investigated and Azospira sp., Ferruginibacter sp., Rhodococcus sp. and Pseudomonas sp. were the predominant genera, while Thiobacillus sp. and Sulfurovum sp. dominated the active community in the sulfur FBR. However, Thiobacillus sp. became more dominant when operating at elevated nitrogen loading rate. Patterns of diversity and microbial community assembly were assessed and revealed three distinct stages of microbial community succession which corresponded with the operation of a period of high influent nitrate concentration (135 mg N-NO-3 /L). It is proposed that a high degree of functional redundancy in the initial microbial communities may have helped both reactors to respond better to such high influent nitrate concentration."

Pyrite Elemental sulfur Fluidized bed rector Nitrogen removal 16S rRNA Community assembly CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA