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Formación de agregados y captura de carbono en materiales de origen volcánico de México

AURELIO BAEZ PEREZ (2008)

Tesis (Doctorado en Ciencias, especialista en Edafología).- Colegio de Postgraduados, 2008.

El C orgánico del suelo (COS) desempeña un papel fundamental en la restauración de suelos deteriorados, entre éstos los tepetates (tobas volcánicas endurecidas, Tc) del Estado de México y Tlaxcala, y los acrisoles y andosoles degradados de la cuenca de Cointzio, Michoacán. Se efectuaron cinco experimentos donde se evaluó la relación entre el COS y la estructuración del suelo (E1), el COS y la dinámica de la erosión y su mineralización (E2), la acumulación del COS a nivel de partículas elementales (E3), y finalmente la acumulación de COS y su relación con las proteínas del suelo relacionadas con la glomalina (PSRG) (E4 y E5). Los resultados del E1 mostraron que en los agregados fue donde se acumuló mayormente el COS y que su formación y estabilidad fue función del tiempo de cultivo y de la adición de residuos orgánicos. En el E2 la pérdida de COS dependió de la intensidad de los escurrimientos y el tipo de manejo agronómico. La emisión de CO2 aumentó con la humedad volumétrica y los años de cultivo y fue mayor en los sistemas agrícolas donde se adicionó composta. En el E3 se determinó que la energía aplicada a una suspensión de suelo para fraccionarlo en distinto tamaños de partícula dependió de la proporción de partículas elementales contenida en cada suelo y de la naturaleza de los minerales de arcilla. El COS en el Tc se acumuló mayormente en la fracción arcilla, pero en el acrisol fue en el limo, mientras que en el andosol lo hizo por igual en ambas partículas. En el E4 hubo una estrecha relación entre el COS, la PSRG y el C ligado a la PSRG (C-PSRG). El pirofosfato extrajo de dos a tres veces más PSRG y C-PSRG que el citrato. La mayor acumulación de COS en los Tc (0-20 cm de profundidad) se estimó en cerca de 90 t ha-1, del cual, 30% lo aportó el C-PSRG cuando se extrajo con pirofosfato y 15% cuando éste se extrajo con citrato. En el E6 se concluyó que había diferencias significativas (P<0.05) en la acumulación de COS por la presencia de vermicomposta, por el tipo de suelo y el tipo de cultivo. La inoculación con el hongo micorrízico no presentó diferencias en la acumulación carbono; sin embargo, como no se comprobó la colonización de éste en las diferentes plantas, la ausencia del efecto del hongo resultó incierta.______Soil organic carbon (SOC) performs a fundamental role in the restoration of deteriorated soils, like the tepetates (hardened volcanic tuff, Tc) in the State of Mexico and Tlaxcala, and acrisols and andosols in the basin of Cointzio, Michoacán. On that account five experiments were analyzed, an assessment was made of the relation between SOC and soil structure (E1), SOC and erosion dynamics and organic matter mineralization (E2), the accumulation of SOC at the level of elementary particles (E3), and finally the accumulation of SOC and its relation with soil proteins associated with glomaline (PSRG) (E4 and E5). E1 results showed that SOC accumulated mostly in aggregates and its formation and stability depended on the time of cultivation and the addition of organic residues. In E2 SOC loss depended on the intensity of runoffs and the type of agronomic management. CO2 emission increased with volumetric moisture and time of cultivation and was higher in compost-added agricultural systems. In E3 the energy applied to a soil suspension for its fractioning in different particle sizes was found to depend on the proportion of elementary particles contained in each soil and the nature of clay minerals. Soil organic carbon in Tc was mostly accumulated in the clay fraction, but in acrisol it did so in silt, while in andosol it did it equally in both particles. In E4 a close relation between SOC, PSRG and C linked to PSRG (C-PSRG) was found. Pyrophosphate extracted two or three times more PSRG and C-PSRG than citrate. The highest accumulation of SOC in Tc (0-20 cm deep) was estimated to be about 90 t ha-1, of which 30% was provided by C-PSRG when extracted with pyrophosphate and 15% with citrate. In E6 significant differences (P<0.05) were detected in the accumulation of SOC due to the presence of vermicompost, the type of soil and the type of crop. Inoculation with the micorrhizal fungus showed no differences in the accumulation of carbon; yet as the colonization of this fungus in the different plants was not proven, the absence of the fungus effect remains uncertain.

Doctoral thesis

Tepetate Suelos volcánicos endurecidos Acrisol Andosol Glomalina Erosión CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Beyond conservation agriculture

Ken Giller Marc Corbeels bernard vanlauwe Olaf Erenstein James Anderson (2015)

Global support for Conservation Agriculture (CA) as a pathway to Sustainable Intensification is strong. CA revolves around three principles: no-till (or minimal soil disturbance), soil cover, and crop rotation. The benefits arising from the ease of crop management, energy/cost/time savings, and soil and water conservation led to widespread adoption of CA, particularly on large farms in the Americas and Australia, where farmers harness the tools of modern science: highly-sophisticated machines, potent agrochemicals, and biotechnology. Over the past 10 years CA has been promoted among smallholder farmers in the (sub-) tropics, often with disappointing results. Growing evidence challenges the claims that CA increases crop yields and builds-up soil carbon although increased stability of crop yields in dry climates is evident. Our analyses suggest pragmatic adoption on larger mechanized farms, and limited uptake of CA by smallholder farmers in developing countries. We propose a rigorous, context-sensitive approach based on Systems Agronomy to analyze and explore sustainable intensification options, including the potential of CA. There is an urgent need to move beyond dogma and prescriptive approaches to provide soil and crop management options for farmers to enable the Sustainable Intensification of agriculture.

Article

Erosion Mulches Legumes CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Erosion characteristics and floc strenght of Athabasca river cohesive sediments: towards managing sediment-related issues

JUAN ANTONIO GARCIA ARAGON Ian Droppo Bommanna Krishnappan Brian Trapp Christina Jaskot (2011)

Purpose: Most of Canada’s tar sands exploitations are located in the Athabasca river basin. Deposited cohesive sediments in Athabasca river and tributaries are a potential source of PAHs in the basin. Erosional behavior of cohesive sediments depends not only of fluid turbulence but on sediments structure and particularly the influence of organic content. This research tries to describe this behavior in Athabasca river sediments. Methods: An experimental study of cohesive sediments dynamics in one of the tributaries, the Muskeg river, was developed in a rotating annular flume. Variation of the shear stress allowed the determination of erosional strength for beds with different consolidation periods. Particle size measurements were made with a laser diffraction device operated in a continuous flow through mode. Optical analyses of flocs (ESEM and TEM) were performed with samples taken at the end of the experiments. Results: An inverse relationship between suspended sediment concentration (SS) and the consolidation period was found. The differences are related in this research to the increasing organic content of the sediments with consolidation period. The particle size measurements during the experiments showed differences on floc strength that are also related to changing organic content during different consolidation periods. ESEM and TEM observations confirm the structural differences for beds with different consolidation periods. The effects of SFGL on floc structure and in biostabilization of the bed are discussed. Conclusions: It is recommended in this paper that consolidation period should be taken into account for the modeling of erosion of cohesive sediments in the Athabasca river. Relating to transport models of pollutants (PAHs) it is highly recommended to consider flocs organic content, particularly algae, in the resuspension module.

Environment Canada, CONACYT

Article

Athabasca river cohesive sediments EPS erosion floc strenght Microbes. Rotating annular flume SFGL CIENCIAS SOCIALES

Cálculo de la corriente de tuneleo y el efecto de la temperatura usando la ecuación de Schrodinger.

URIEL ALBERTO DIAZ REYNOSO (2017)

The calculation of quantum-mechanical tunneling, through the gate oxide, in a

Metal-Oxide-Field-Effect Transistor (MOSFET), is introduced in this thesis.

The calculation includes a detailed analysis of gate-oxide tunneling based on fundamental

theory taking into account the Schrodinger equation, and some numerical

methods to solve the equation and calculate the tunneling transmission rate.

The particle-independent tunneling current is also described, which explains some

phenomena that influence the calculation of the tunneling current itself; these

phenomena are the space-charge effect, and the E-k relationship.

The tunneling mechanism for different gate-oxide types, and its influence on the

gate oxide tunneling current, is also described in chapter 4. The tunneling current for

oxide materials, such as SiO2 or HfO2, in the 1-2 nm thickness range, in MOSFETs

is also introduced.

The effect of temperature on the quantum mechanical tunneling mechanisms, as

well as on the fate oxide current itself, is shown in chapter 5.

Finally, some conclusions and comments on the quantum mechanical tunneling

mechanisms, and its deleterious effect on MOSFETs, are addressed.

En esta tesis se tratan temas sobre las características eléctricas de dispositivos

semiconductores donde la corriente de tuneleo puede inducir un mal funcionamiento.

Se analizan los principios por los cuales se da el tuneleo electrónico a través de

la teoría cuántica, la ecuación de Schrodinger y se muestran algunas maneras de

solucionar los problemas relacionados al cálculo de los coeficientes de transmisión,

con lo cual se calcula la corriente de tuneleo en el caso particular de un transistor

MOSFET.

Se detalla cómo se calcula la corriente de tuneleo utilizando la teoría válida para

una partícula y se incluyen algunas consideraciones que intervienen en la estimación

y el cálculo de la corriente de tuneleo, como lo son, el efecto de la carga espacial

y la relación entre E y k para los electrones en el interior de una estructura de un

transistor MOSFET.

También se analiza el tuneleo en una estructura MOS y los efectos de cambiar el

óxido de silicio de la compuerta por óxido de hafnio.

Se detallan algunos parámetros de los materiales que hacen que cambien la corriente

de tuneleo por el efecto de la temperatura. Finalmente se hacen conclusiones

y observaciones sobre los temas y resultados aquí tratados.

Master thesis

Tunneling Schrodinger Current Temperature CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA FÍSICA ELECTRÓNICA MICROELECTRÓNICA. DISEÑO

Beyond conservation agriculture

Olaf Erenstein (2015)

Global support for Conservation Agriculture (CA) as a pathway to Sustainable Intensification is strong. CA revolves around three principles: no-till (or minimal soil disturbance), soil cover, and crop rotation. The benefits arising from the ease of crop management, energy/cost/time savings, and soil and water conservation led to widespread adoption of CA, particularly on large farms in the Americas and Australia, where farmers harness the tools of modern science: highly-sophisticated machines, potent agrochemicals, and biotechnology. Over the past 10 years CA has been promoted among smallholder farmers in the (sub-) tropics, often with disappointing results. Growing evidence challenges the claims that CA increases crop yields and builds-up soil carbon although increased stability of crop yields in dry climates is evident. Our analyses suggest pragmatic adoption on larger mechanized farms, and limited uptake of CA by smallholder farmers in developing countries. We propose a rigorous, context-sensitive approach based on Systems Agronomy to analyze and explore sustainable intensification options, including the potential of CA. There is an urgent need to move beyond dogma and prescriptive approaches to provide soil and crop management options for farmers to enable the Sustainable Intensification of agriculture.

Article

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Erosion Mulches Legumes

Análisis geomorfométrico y de la erosión de la microcuenca La Ciénega, municipio de Malinaltepec, Guerrero

JAVIER BAILON MIRANDA (2018)

Tesis (Maestro Tecnólogo, especialista en Desarrollo Sostenible de Zonas Indígenas).- Colegio de Postgraudados, 2018.

Se realizó un análisis geomorfológico y del proceso erosivo de la microcuenca La Ciénega, localizada en la Montaña de Guerrero, México, con el fin de evaluar su comportamiento hidrológico, así como su susceptibilidad a la erosión y condición de pérdida actual de suelo. En el análisis geomorfológico se estimaron parámetros convencionales de análisis de cuencas, mientras que la erosión potencial y la actual se determinaron utilizando la Ecuación Universal de Pérdida de Suelos (EUPS). Con la EUPS se evaluó la capacidad de reducción de la erosión de las prácticas de conservación de surcado al contorno, terrazas de formación sucesiva y barrera viva con vetiver (Vetiveria zizanioides). Los resultados indicaron que la microcuenca presenta características geomorfológicas (pendiente media mayor de 23.9%, red de drenaje de 147 corrientes y tiempo de concentración de 98.9 minutos), que la hacen susceptible a la erosión y la generación de grandes volúmenes de escurrimiento. El 99.8% de la superficie de la microcuenca tiene una erosión potencial fuerte o muy fuerte. A pesar de que la microcuenca tiene un alto potencial erosivo, solamente en el 42.78% de la superficie de la microcuenca la erosión actual es fuerte o muy fuerte, debido a la presencia de extensas áreas de bosque y pastizales. De todas las prácticas de conservación evaluadas, solamente las barreras vivas con pasto vetiver (Chrysopogon zizanioides) reducen de manera significativa la erosión en la microcuenca. _______________ GEOMORPHOMETRIC AND EROSIONAL ANALYSIS OF THE MICROWATERSHED LA CIENEGA, MUNICIPALITY OF MALINALTEPEC, GUERRERO. ABSTRACT: A geomorphological and erosion process analysis of the La Cienega watershed, located in the Mountain of Guerrero, Mexico, was conducted in order to assess the hydrological behavior of the watershed and its erosion hazard and the current soil loss. Conventional parameters of watershed analysis were estimated in the geomorphological analysis, while the potential and current erosion were determined using the Universal Soil Loss Equation (USLE). The ability of the conservation practices of contour plowing, successive formation terraces, and live barriers of vetiver grass (Vetiveria zizanioides) to reduce erosion was evaluated with the USLE. The results indicated that the watershed geomorphology (average slope greater than 23.9%, a drainage network of 147 streams and concentration time of 98.87 minutes) makes the watershed susceptible to erosion processes and the generation of large volumes of surface runoff. 99.75% of the area of the watershed has a strong or very strong risk of erosion. Despite the high risk of erosion, current erosion soil loss is strong or very strong in only 42.78% of the watershed, which is explained by the presence of large areas of forest and grassland. Of all conservation practices evaluated, vetiver grass hedgerows is the only practice that can significantly reduce erosion in the watershed.

Master thesis

Erosión actual Erosión potencial Vetiver Current erosion Potential erosion Vetiver grass Desarrollo Sostenible de Zonas Indígenas EDAR Maestría Tecnológica CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO HIDROLOGÍA EROSIÓN (AGUA)

Procesos de transporte de arsénico y metales en aguas superficiales del distrito minero de Taxco, México: Aplicación de isótopos estables.

Azucena Dótor Almazán María Aurora Armienta Hernández FLOR ELISA DEL ROSARIO ARCEGA CABRERA OSCAR TALAVERA MENDOZA (2014)

Water isotopic ratios 18O/16O, 2 H/H and 34S/32S in dissolved sulfates were measured to determine sulfur provenance and dominant processes of transport, and, distribution of As and metals in surface waters in the mining district of Taxco. Zinc, Cd, Cu, Fe, Pb and As were analyzed in river and stream waters located nearby mine tailings. ¿18O and ¿D values (dry season) showed a lower slope (¿D = 3.998 * ¿18O ¿ 29.02) than the Global Meteoric Water Line (GMWL, ¿D = 8 * ¿18O + 10) indicating an evaporation process. In the rainy season, the slope (¿D = 6.109 * ¿18O ¿ 9.69) approximates to the GMWL showing an input of meteoric water to rivers. ¿34S values in dissolved sulfates vary from ¿6.8 to +2.2¿ (dry season) and from ¿5 to ¿0.6¿ (rainy season), indicating a sulfur source from sulfides oxidation and erosion.

Article

Erosion Evaporation Metals Tailings CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO OTRAS ESPECIALIDADES DE LA TIERRA, ESPACIO O ENTORNO

Erosión hídrica, productividad, captura de carbono y uso de la radiación solar y agua en tres sistemas de manejo, para la agricultura de ladera en el trópico subhúmedo de México

ROBERTONY CAMAS GOMEZ (2011)

Tesis (Doctorado en Ciencias, especialista en Edafología).- Colegio de Postgraduados, 2011.

En el trópico subhúmedo de México, la mayor parte de la agricultura se lleva a cabo en pequeñas unidades de producción en laderas abruptas truncadas donde la erosión del suelo es la principal causa de los bajos rendimientos e ingresos económicos. Con el objetivo de encontrar alternativas tecnológicas sostenibles, se evaluaron a nivel de microcuenca los sistemas: maíz en labranza cero con pastoreo (MLCP); maíz en barreras de muro vivo (MBMV) y milpa intercalada con árboles frutales (MIAF), en términos del control de la erosión, productividad, uso del agua y radiación solar, y captura de carbono. En los tres sistemas se determinó la relación entre la posición del suelo en la ladera en función de la pendiente con las condiciones de fertilidad del mismo, lo cual indicó que es conveniente considerar diferentes dosis de fertilización. También se determinó que los sistemas MIAF y MBMV contribuyeron a mejorar la fertilidad del suelo. Este efecto fue mayor sobre las áreas receptoras establecidas aguas arriba del filtro de escurrimientos por efecto del incremento en la acumulación de sedimentos, nutrimentos y la infiltración del agua de lluvia. El sistema MIAF y MBMV redujeron en 36% la entrega de sedimentos en las microcuencas con respecto al sistema MLCP, a la vez el sistema MIAF contribuyó a disminuir la pérdida de fósforo y nitrógeno en el escurrimiento y MBMV sólo el del fósforo. El sistema MIAF presentó mayor rentabilidad y eficiencia relativa de la tierra, uso más eficiente de la radiación solar y del agua, así como mayor captura de carbono por unidad de área con respecto a los sistemas MBMV y MLCP. Esto se debe a la interacción agronómica positiva entre los árboles frutales, maíz y frijol que permite una mayor eficiencia en el uso de los recursos, lo que da lugar a una productividad sostenible de las pequeñas unidades de producción, contribuyendo además con servicios ambientales. _______________ WATER EROSION, PRODUCTIVITY, CARBON CAPTURE, AND USE OF SOLAR RADIATION AND WATER IN THREE MANAGEMENT SYSTEMS FOR HILLSIDE AGRICULTURE IN THE MEXICAN SUB-HUMID TROPICS. ABSTRACT: In the Mexican sub-humid tropics, most agriculture is done in small production units on broken hillsides, where soil erosion is the main cause of low yields and low economic incomes. With the objective of finding sustainable technological alternatives, the following systems were evaluated at the micro-basin level: corn with no tilling and grazing (MLCP), corn in live fence barriers (MBMV), and mixed crops with fruit trees (MIAF). They were evaluated with regard to: erosion control, productivity, use of water and solar radiation and carbon capture. In all three systems, the relationship between the position of the land on the hillside with regard to the hillside and its fertility conditions was determined. This indicated that it is convenient to consider different fertilization doses. Also determined was that the MIAF and MBMV systems contributed to improve soil fertility. This effect was greater in receptor areas located upstream from the seepage filter by effect of the increase in sediment and nutrient accumulation, as well as rainwater infiltration. The MIAF and MBMV systems reduced sediment delivery in micro-basins by 36%, with regard to the MLCP system. Also, the MIAF system contributed to decrease phosphorus and nitrogen loss due to seepage, while the MBMV system only did so with phosphorus. The MIAF system showed a greater profitability and relative land efficiency, a more efficient use of solar radiation and water, and greater carbon capture per area unit than did MBMV or MLCP. This is because of the positive agronomic interaction between the trees and corn and beans, which allows for a greater efficiency in the use of resources. This, in turn, means a sustainable productivity for small production units, also contributing with environmental services.

Doctoral thesis

Sistemas de manejo Laderas Erosión Productividad Captura de carbono Management systems Hillside Carbon capture Productivity Edafología Doctorado CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

Identificación de áreas críticas de erosión en el Curso Alto del Río Lerma

MARIVEL HERNANDEZ TELLEZ JUAN ANTONIO GARCIA ARAGON EMMANUELLE QUENTIN JORET CARLOS DIAZ DELGADO (2009)

El Curso Alto del Río Lerma (carl) tiene una extensión de 2 117.9 km2, presenta en su parte alta, el Volcán Nevado de Toluca, elevaciones de 4 560 msnm y en su parte baja la presa José Antonio Alzate una elevación de 2 569 msnm. La abrupta topografía, las altas precipitaciones y la intervención humana (tala de bosques y prácticas agrícolas inadecuadas), presentes en la cuenca, generan anualmente una importante pérdida de suelo. En este trabajo se identifican las áreas del carl que producen mayor pérdida de suelo. Se hizo un esfuerzo para identificar los municipios más afectados con el fin de instarles a tomar medidas preventivas. Estos municipios corresponden a Santiago Tianguistenco, Lerma y Ocoyoacac que juntos representan 60% de las zonas con grado de erosión extrema. En índices de erosión alta a los anteriores se le suman Otzolotepec, Temoaya, Xalatlaco, Toluca en las faldas del Nevado y Zinacantepec.

Article

Multidisciplinarias (Ciencias Sociales) Erosión Lerma RUSLE precipitación SIG CIENCIAS SOCIALES

Evaluación de las obras de conservación de suelos en La Mixteca Alta de Oaxaca.

BLANCA ESTELA SANTIAGO MEJÍA (2016)

Tesis (Maestría en Ciencias, especialista en Hidrociencias).- Colegio de Postgraduados, 2016.

Los ecosistemas de la región Mixteca han estado sometidos a la deforestación, el sobrepastoreo, las prácticas agrícolas inadecuadas que asociadas con la falta de cubierta vegetal, topografía y altas intensidades de la lluvia han provocado la degradación de los suelos que ha sido atenuada con la construcción de obras de retención del suelo y manejo del cultivo para producir granos básicos. El presente estudio pretende conocer el efecto de las obras de conservación de suelo (lama-bordo y terraza) en la producción de granos básicos y el mejoramiento de la calidad de los suelos comparados con el sistema de cultivo convencional en tres diferentes regiones de la Mixteca. Los resultados muestran que los rendimientos de maíz y los costos de producción por hectárea en los sistemas de producción con lama-bordo y terraza fueron menores que en el sistema convencional. Los suelos del sistema lama-bordo, en general, presentan mejores condiciones físicas y químicas en comparación con los suelos con sistemas de terraza y convencional; existen diferencias significativas (α=0.05) entre los contenidos de materia orgánica y carbono total entre los sitios de muestreo de las márgenes y la parte central de las parcelas y entre parte baja y alta (antigüedad en su construcción) de los sistemas lama-bordo de Santa María Tiltepec y Teotongo. El sistema lama-bordo es una tecnología prehispánica apropiada, para producir alimentos, conservar suelo, aprovechar el agua y mejorar el paisaje, que debería ser rescatada para evitar su destrucción y abandono, como sucede actualmente. _______________ EVALUATION OF SOIL CONSERVATION WORKS IN THE MIXTECA ALTA OF OAXACA. ABSTRACT: The ecosystems of the Mixteca region have been subjected to deforestation, overgrazing, inappropriate agricultural practices associated with lack of vegetation cover, topography and high intensities of rain have caused the degradation that has been attenuated by building works retaining soil and crop management to produce basic grains. This study aims to determine the effect of the works soil conservation (lama-bordo and terrace) in the production of basic grains and improving soil quality compared with conventional cropping system in three different regions of the Mixteca. The results show that corn yields and production costs per hectare with lama-bordo and terraces were lower than in the conventional system. Generally, lama-bordo system have been better physical and chemical soils properties, compared with terraces and conventional system. There are significant differences (α=0.05) between organic matter content and total carbon content, at sampling sites on lateral sides and central part of plots and between position plots (low or high, associated with antiquity in its construction) of the lama-bordo Santa Maria Tiltepec and Teotongo systems. The lama-bordo system is a prehispanic technology appropriate to produce food, conserve soil, use of water and improve the landscape that must be rescued from destruction and neglect.

Master thesis

Erosión Terrazas Lama-bordo Carbono Calidad del suelo Terraces Soil quality Hidrociencias Maestría CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA CIENCIAS DE LA TIERRA Y DEL ESPACIO CIENCIAS DEL SUELO (EDAFOLOGÍA) CONSERVACIÓN DE SUELOS