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RESUMEN
Un adecuado manejo del suelo puede proveer
insumos y activar la microbiota con beneficios
para el crecimiento y vigor de los cultivos.
Con el fin de comparar el efecto de la aplicación
de dos tipos de acondicionadores orgánicos
contrastantes, uno sólido (gallinaza)
y otro liquido (AgroPlus®) sobre el
crecimiento de un policultivo de maíz
(Zea mays) y fríjol (Phaseolus vulgaris),
se realizó un experimento entre octubre
y diciembre de 2010, en el campus de la
Universidad del Valle, Cali, Colombia. En
seis bloques (eras de 20m x 0.5m) divididos
en tres partes asignadas, aleatoriamente,
a tres tratamientos (AgroPlus®, gallinaza
y control) se sembraron alternadamente maíz
y fríjol arbustivo. Se evaluaron
variables físicas después
de arar el suelo y antes de aplicar los
tratamientos y propiedades biológicas
del suelo antes y después del experimento.
Las variables respuesta fueron altura de
las plantas y diámetro de la base.
La gallinaza tuvo un impacto significativamente
positivo para crecimiento y desarrollo en
ambos cultivos, por encima de AgroPlus®
y el control. Las plantas probablemente
se beneficiaron de la mayor disponibilidad
de elementos como el fósforo y el
nitrógeno en forma de nitrato (NO-3).
Se observó una tendencia al incremento
de la actividad microbiana del suelo tanto
por AgroPlus® como por la gallinaza.
El AgroPlus® en pequeñas cantidades
(0.2 – 1.1 l/ha), actúa como
bioestimulante, incrementa la actividad
microbiana. Aunque la gallinaza tuvo el
efecto más impactante en el crecimiento
de ambos cultivos, recomendamos explorar
la acción sinérgica del uso
de Agroplus® más gallinaza.
Palabras clave
Actividad microbial, AgroPlus®, crecimiento
vegetal, gallinaza,
ABSTRACT
A proper soil management may provide inputs
and activate microbial soil biota thus enhancing
crop growth and vigor. An experiment was
carried out at Universidad del Valle campus,
Cali, Colombia between October and December
2010, in order to compare the effect of
applying two contrasting organic soil conditioners,
one solid (chicken manure) and another liquid
(AgroPlus®) on the growth of a maize
(Zea mays) and bean (Phaseolus vulgaris)
polyculture. Six blocks consisting on 20m
x 0.5m rows were established, each of them
divided into three equal parts. Each part
was randomly assigned one of three possible
treatments (AgroPlus®, chicken manure
and control). Maize and bush beans were
seeded in an alternate fashion along each
row. Physical variables were evaluated after
plowing the plot and before applying the
treatments. Biological properties were measured
before and after the experiment. Plant height
and diameter at the base were also measured.
Chicken manure had a statistically significantly
higher impact on the growth and development
of both crops than AgroPlus® and control.
Plants probably benefited of better availability
of phosphorus and nitrogen elements in nitrate
form (NO-3). An increasing microbial activity
trend was detected both for AgroPlus®
and chicken manure. AgroPlus® in small
quantities (0.2 – 1.1 l/ha) acts as
bioestimulant by increasing microbial activity.
Even though chicken manure had a shocking
effect on the growth of both crops, we recommend
exploring the synergic action of AgroPlus®
plus chicken manure.
Keywords
AgroPlus,
chicken manure, microbial activity, plant
growth
1. INTRODUCCIÓN
En suelos agrícolas, la materia orgánica
(MO) mejora las propiedades físicas,
químicas y biológicas (Burbano,
1989; López-Mtz et al., 2001). Entre
las últimas se incluye la micro-fauna
benéfica que aporta a ciertos procesos
como la descomposición y la mineralización,
que depende de las estructuras generadas
por la macrofauna funcional y las raíces
de las plantas (Lavelle, 2002). En ambientes
naturales, el crecimiento y la resistencia
a plagas y enfermedades dependen en gran
medida de la disponibilidad de nutrientes
mediados por la micro y macrofauna local.
En contraste, en los sistemas agrícolas,
debido a la pérdida de nutrientes
durante las cosechas y el bajo reciclaje,
es necesaria la incorporación de
elementos esenciales entre estos los macro-nutrientes
(e.g. C, H, O, N, P, K, Ca, Mg y S) en cantidades
que varían del 1.5 al 5% del peso
seco y micro-nutrientes (e.g. Zn, Cu, Fe,
Mn, B, Mo, Cl y Ni) en cantidades inferiores
a los anteriores, para garantizar un adecuado
desarrollo y producción de las plantas
cultivadas (Bellow, 2001; Fageria, 2002;
Brady , Weil, 2002).
En
las áreas agrícolas la adición
de MO proporciona los elementos esenciales
a través de los procesos biogeoquímicos
que determinan la fertilidad del suelo.
Además, regula los procesos químicos,
influye sobre las características
físicas y configura el núcleo
de todas las actividades biológicas
que incluyen el sistema de raíces
de las plantas (Burbano, 1989). En general,
la MO se compone del humus estable, de materiales
de fácil descomposición y
organismos vivos que modulan el suministro
de nutrientes (Salas, 2008).
Cuando
es deficiente uno (o varios) nutrientes
en el suelo o cuando las raíces de
las plantas son incapaces de absorber las
cantidades requeridas debido a condiciones
desfavorables en la rizósfera, se
presentan desórdenes en el crecimiento
de las plantas, expresados en la reducción
de peso, disminución en la producción
de rebrotes, decoloración de las
hojas y crecimiento lento de las raíces
(Edmund et al. 2001). Las deficiencias nutricionales
son comunes en la mayoría de campos
cultivados del mundo, sin embargo, la magnitud
varía de acuerdo al tipo de cultivo
y a la región (Fageria , Baligar,
2003; Fageria, 2002).
En
la actualidad una estrategia ampliamente
utilizada para el mejoramiento de la calidad
del suelo es la aplicación de abonos
orgánicos, los cuales existen en
diversas formas (sólidas y líquidas)
de restos vegetales (abonos verdes), heces
de animales (estiércoles), lombrices
(compostaje), complementados con acondicionadores
de suelo como el Agroplus®. Su efecto
en la rizósfera y/o suelo dependerá
de la composición química
y el aporte de nutrimentos, los cuales varían
según su procedencia, edad, manejo
y contenido de humedad (Romero et al., 2000;
Abawi, Thurston, 1994). Por ejemplo, la
adición de residuos vegetales o estiércoles
incrementa la actividad y cantidad de la
biomasa microbiana del suelo, la cual en
suelos cultivados varía de 100 a
600 mg kg-1 de C-biomasa (Anderson, Domsch,
1989).
Es
posible compensar la deficiencia de nutrientes
para los cultivos, mediante la aplicación
de obonos orgánicos y acondicionadores
como el AgroPlus®, además del
suministro de nutrientes regulan otras propiedades
como la capacidad de intercambio catiónico
(CIC), la infiltración, la porosidad
y la estructura del suelo (Mazur et al.
1983; Burbano, 1989; Ferreira , Cruz, 1992;
Alves et al., 1999).
En la sociedad actual es creciente el interés
por reducir los impactos negativos al ambiente
y a la salud como consecuencia de las prácticas
agrícolas inadecuadas y uso desmedido
de agroquímicos (Altieri, 2010) y,
por lo tanto, la implementación y
evaluación de técnicas de
producción agrícola amigables
con el ambiente que tiendan a un uso racional
y sostenible de los recursos naturales tienen,
cada vez, más acogida y aceptación.
En este sentido, la aplicación de
abonos orgánicos, son alternativas
que pueden emplearse tanto a sistemas agrícolas
como urbanos (e.g. jardines, parques, huertas)
(Ruíz et al., 2007).
Una
alternativa para la incorporación
de la MO es el manejo agroecológico,
que consiste en cultivos de dos o más
tipos de plantas en la misma superficie
y permite maximizar el aprovechamiento de
los nutrientes en el suelo. El uso de policultivos
también disminuye la incidencia de
plagas, principalmente por la reducción
de hospedantes preferidos, por desorientación
debida al color, bioquímica y por
efecto mecánico (Vásquez,
2008).
La
gallinaza es uno de los abonos orgánicos
más comúnmente usados, debido
a su bajo costo y porque en suelos degradados
proporciona una amplia gama de nutrientes
mientras que estimula la actividad micro
y meso biológica en suelos con buena
cantidad de materia orgánica (Burbano,
1989; Estrada-Pareja, 2005). Por su parte
el AgroPlus®, es un mejorador de las
propiedades del suelo, contiene bacterias,
hongos, levaduras y actinomicetos que son
producidos mediante la fermentación
controlada, con el fin de devolver el componente
biótico a los suelos (Reyes , Luna,
2006).
El
objetivo de este trabajo fue comparar el
efecto de la aplicación de dos tipos
de abonos orgánicos o acondicionantes
contrastantes, uno sólido (gallinaza)
y otro líquido (AgroPlus®) sobre
el crecimiento de un policultivo de maíz
(Zea mays) y fríjol (Phaseolus vulgaris).
En este trabajo se establecieron las diferencias
en las propiedades biológicas (actividad
microbiana) del suelo asociadas a los tratamientos
con AgroPlus® o gallinaza. Además
se midió sus efectos sobre el crecimiento
y producción de un policultivo de
maíz y fríjol.
2.
MATERIALES Y MÉTODOS
Zona
de estudio
El estudio se realizó en la Estación
Experimental de la Universidad del Valle,
durante el segundo ciclo de lluvia, entre
octubre-diciembre de 2010, en el Campus
de la Universidad del Valle, sede Meléndez,
municipio de Cali, Colombia (3o 32’
22” N y 76º 31’ 57”W,
a 976 m sobre el nivel del mar) (Herrera
et al. 2007). De acuerdo con sus características
climáticas, la región se clasifica
como Bosque Seco Tropical (bs-T) (Álvarez-López
et al. 1984). La topografía de la
zona es plana, dominada por pasto guinea
(Panicum maximum), con un guadual colindando
a 20m de la zona del experimento. Se trata
de un terreno que comúnmente se utiliza
para experimentos de agroecología
desde hace tres años.
Diseño
del experimento
Se utilizó un diseño de bloques
completamente aleatorio con tres tratamientos
y seis repeticiones. Los tratamientos aplicados
fueron gallinaza (T1), AgroPlus® (T2)
y control, i.e. sin aplicación de
fertilizante orgánico (T0) (Figura
1).
La
gallinaza es un producto orgánico
compuesto principalmente de excremento de
aves de corral, con un alto contenido de
minerales y proteínas, los cuales
son fácilmente aprovechables por
las plantas. Contiene nitrógeno total
(1,8%), fósforo total (1%), potasio
(1,23%), relación carbono/nitrógeno
(10,05%), cenizas (41%), humedad máxima
(20%), pH (7,4), densidad g/cm3 (0,33),
CICE (35meq/100g), capacidad de retención
de humedad (169% mínimo) (Estrada,
Pareja, 2005). La gallinaza estuvo seca
y almacenada por dos años en la estación
experimental de la Universidad del Valle.
El
AgroPlus® es un cultivo líquido
de microorganismos que incluye diversas
especies de bacterias, hongos, levaduras
y actinomicetos. Dichos microorganismos,
crecen a partir de productos ricos en proteínas
y carbohidratos (yogurt, proteína
vegetal, melaza, leche de vaca, soya), combinados
en proporciones definidas y complementadas
con el uso de oxígeno líquido
estabilizado, que activa la función
celular y multiplicación de los mismos.
Contiene un número aproximado de
población microbiana (millones/ml):
bacterias nitrofijadoras (48), lactobacilos
(27), hongo y levaduras (17). El AgroPlus®
contiene nitrógeno (1156 ppm), fósforo
(406ppm) y potasio (6235ppm), calcio (1801),
magnesio (780), entre otros microelementos
(Acevedo et al., 2005).
Preparación
antes del experimento
Siguiendo las recomendaciones para el análisis
de suelos, según normas ISO/FDIS
10381 http://aplicaciones.medioambiente.gov.ar/archivos/web/DPGC/File/03_3.pdf),
antes de preparar la tierra y al finalizar
el experimento, se tomaron 18 muestras de
suelo, tres por cada era, separadas entre
sí por 5m (Figura 1). Se hicieron
pruebas físicas [porosidad, calidad
de laboreo, textura, uniformidad del suelo]
y biológicas [actividad microbiana
del suelo mediante el método de CAB
(Centro de Agrobiología del Brasil)
y materia orgánica]. La prueba de
actividad microbiana consistió en
incubar durante una semana en un recipiente
hermético, 50g de suelo húmedo
a 24ºC en compañía de
10ml de NaOH como captador del CO2 producido
por la muestra. Posteriormente mediante
BaCl2, como precipitador, fenolftaleina
al 1% como indicador y HCL como agente para
titulación, se cuantificó
el volumen de NaOH que no reaccionó
con el CO2. Estas pruebas se realizaron
en el Laboratorio Aguas y Suelos Agrícolas
de la Universidad del Valle.
Siembra
y aplicación de fertilizantes
Se realizó la preparación
del terreno con arado mecánico.Una
semana después se aplicaron los dos
tratamientos AgroPlus® (50ml/plántula)
y gallinaza (32g/plántula) y un control
(sin abono). En medio de cada era existió
un experimento independiente, no acoplado
en el tiempo, que correspondió a
un monocultivo de fríjol fertilizado
con complejo NPK 10-30-10 (N: P: K) (figura
1).
La siembra se realizó a las cuatro
semanas de haber preparado el terreno de
la siguiente manera: tres semillas de maíz
(Z. mays) y dos de fríjol (P. vulgaris)
a tres centímetros de profundidad
cada 30 centímetros en forma de relevo
(maíz-fríjol-maíz),
y de manera equidistante. Dos semanas después
de la siembra se abonó de nuevo.
La aplicación de la gallinaza consistió
en espolvorear superficialmente 32g, formando
un círculo de 10 cm de radio alrededor
de las plántulas. En el caso del
AgroPlus® se aplicaron 50ml por cada
sitio de siembra en una relación
de 1:3 (Agroplus®: agua de acueducto)
directamente en el punto de siembra de las
plántulas; se realizaron dos aplicaciones
durante dos meses. Durante las tres primeras
semanas de inicio del experimento se utilizo
un sistema de riego localizado de alta frecuencia
para satisfacer los requerimientos hídricos
del policultivo y, posteriormente, se suspende
debido al inicio de la época de lluvias.
Se realizó control de arvenses cada
dos semanas. Las tomas de datos en maíz
y fríjol no se hicieron simultáneamente.
En el primero se hicieron a las cinco y
siete semanas, mientras que en el segundo
a las cuatro y seis semanas de sembrados.
Toma
y análisis de datos
Pasadas cinco semanas después de
la siembra, se seleccionaron de manera casual
(no ordenado) cinco plantas por tratamiento,
excluyendo las plantas que estaban colindando
entre tratamientos (50cm) y se tomaron los
datos de crecimiento para cada planta (altura
y diámetro a la altura de la base
-DAB). Tanto para maíz como para
fríjol la altura se midió
con una regla de 1m desde la base del suelo
hasta la altura máxima que alcanzaba
el tejido vegetal. La medida del diámetro
se obtuvo a 10cm del suelo para las plantas
de maíz y en la primera ramificación
del tallo principal en las plantas de fríjol.
Se realizó una segunda medición
de los datos de crecimiento a las siete
semanas de la siembra, siguiendo el mismo
procedimiento de la primera medición.
3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN
De acuerdo al tipo de textura el espacio
poroso total (Tabla 1) del suelo se encuentra
dentro del rango óptimo y con una
distribución de macro y microporos
equilibrada. Esto representa buenas condiciones
de porosidad estructural (aireación
y regulación hídrica en el
suelo), ideales para el desarrollo de la
actividad microbiana y los procesos de mineralización
de nutrientes a formas asimilables por las
plantas. También permite inferir
sobre el efecto positivo de la práctica
de labranza (alta calidad) realizada sobre
este suelo de textura arcillosa en óptimas
condiciones de humedad y, sin limitaciones,
para el desarrollo de raíces del
cultivo establecido.
Crecimiento
y desarrollo de plantas
En general, el crecimiento y desarrollo,
medidos en altura y DAB fueron mayores y
estadísticamente significativos en
las plantas fertilizadas con gallinaza;
tanto para maíz (altura F(2, 72)
= 10,4; p = 0.0001 y DAB: F(2, 72) = 10,9;
p = 0.00007) como para fríjol (F(2,
72) = 3,74, p = 0,03), comparados con los
otros tratamientos (figuras 2 y 3).
Las
diferencias observadas en este estudio,
pueden ser explicadas porque la gallinaza
es fuente significativa de nutrientes como
el nitrógeno, fósforo, Cu
y Zn para las
Tabla
1. Resultados propiedades físicas
del suelo al inicio del experimento. Convenciones:
EPT: espacio poroso total, mp:microporos,
MP:macroporos, e:índice de poros,
índice de calidad de laboreo
plantas
(Smith et al., 2007) y, por lo tanto, tiene
efectos positivos sobre la producción
de biomasa en la mayoría de los cultivos
(Burbano, 1989). La dosis empleada fue relativamente
baja, aproximadamente1500 kg por hectárea,
pero suficiente para explicar la diferencia
observada entre los tratamientos al evaluar
la altura de las plantas de maíz
y fríjol. Sistani et al. (2008) sugieren
que los niveles de producción pueden
estar relacionados con las dosis de gallinaza
utilizadas y en el caso del maíz,
la producción de mazorcas puede llegar
a ser comparable con la producida en cultivos
con fertilización química.
Para
la gallinaza se recomienda una aplicación,
8 a 15 días antes de la siembra,
para permitir la mineralización del
nitrógeno en condiciones óptimas
de humedad en el suelo (Smith et al., 2007).
En el presente experimento, con el inusual
incremento de la precipitación durante
2010 debido al fenómeno de La Niña,
probablemente se modificaron muchos de los
parámetros que influyen en la mineralización
de la materia orgánica, en especial
en los suelos donde se aplicó gallinaza.
Las plantas probablemente se beneficiaron
de la mayor disponibilidad de elementos
como el fósforo y el nitrógeno
en forma de nitrato (NO-3). De estos elementos,
por efecto de las lluvias el fósforo
se pierde con facilidad por efecto de lixiviación,
mientras que la humedad en el suelo favorece
la solubilidad del nitrato (Smith et al.,
2007).
A
pesar de las diferencias observadas entre
los tratamientos, también se presentó
una interacción significativa de
los bloques por tratamiento para la altura
y el DAB del maíz y del frijol (F(10,
72) = 2,65; p 0.01), lo cual sugiere un
importante efecto de sitio que es independiente
de los fertilizantes (figura 4). Sería
posible atribuir esta variación a
las propiedades físicas y microbiológicas
de cada era en particular, sin embargo,
no se presentaron diferencias en estos parámetros
al interior de cada bloque. Al evaluar las
propiedades biológicas de los suelos
de las eras, se observó que la actividad
microbiana se incrementó desde el
momento en que se aplicaron los tratamientos
(figura 5). Sin embargo, no se presentaron
diferencias significativas entre ellos al
final del experimento (F(2, 15)= 0,26; p
= 0,77673), a pesar de que se observa una
tendencia a ser mayor la actividad en el
tratamiento con AgroPlus® .
El
AgroPlus® no es un fertilizante, sino
un bioestimulante que utiliza la materia
orgánica y la pone a disponibilidad
de las plantas. No actúa por sí
solo sino que ayuda a recuperar la vida
del suelo. El AgroPlus® puede competir
con las plantas por los nutrientes y esto
puede disminuir la producción de
las mismas. Los beneficios del Agroplus®
en el suelo probablemente se afectaron negativamente
a causa del exceso de lluvias, el cual saturó
el suelo por encima de capacidad de campo,
generando un ambiente anaerobio.
El
AgroPlus® en pequeñas cantidades
(0.2 – 1.1 l/ha), actúa como
bioestimulante e incrementa la actividad
microbiana. Aunque no es claro el mecanismo
por el cual actúan estas dosis, los
experimentos de Chen et al. (2002; 2003)
muestran un incremento en la tasa de descomposición
de la materia orgánica debido a la
acción fúngica y bacteriana,
con un aumento en la tasa de mineralización
de N en formas aprovechables por las plantas.
Además, los bioestimulantes, también
se reconocen por incrementar la actividad
microbiana en los días próximos
a su aplicación, con un decaimiento
notable en los siguientes 20-25 días
y con el concomitante proceso de mineralización
de N (Chen et al. 2002).
El
segundo muestreo se realizó a los
dos meses de aplicación del AgroPlus®,
en este tiempo es posible que las pocas
diferencias observadas en respiración
microbiana, se encuentren asociadas más
a la etapa de liberación de N por
el decaimiento de la microbiota y al aumento
de la concentración de nitrógeno
en el suelo. Esta razón, permite
explicar, posiblemente,la falta de diferencias
significativas en la actividad microbiana
de los tres tratamientos.
No
obstante, es posible explicar el aumento
de la actividad microbiana en todos los
tratamientos en términos del incremento
de la humedad del terreno por el exceso
de lluvias, ocasionado por el fenómeno
de La Niña (IDEAM, 2010).En este
particular son válidas las observaciones
experimentales de Orchard y Cook (1983),
que sugieren una relación lineal
positiva de la respiración microbiana
con la humedad del suelo y una relación
log-lineal positiva con la tensión
del agua. En este proceso, no se puede desligar
la complejidad bioquímica donde interviene
el tipo de sustrato y las propiedades geomórficas
del suelo (Cook, Orchard 2008). Si los suelos
quedan saturados, por encima de la capacidad
de campo, entonces la actividad microbiana
disminuye debido a la saturación
de macroporos, pues el AgroPlus® requiere
condiciones aeróbicas para actuar.
4. CONCLUSIONES
A partir de los resultados, es posible concluir
que la gallinaza aplicada como fertilizante
orgánico tiene un efecto positivo
sobre el crecimiento de maíz y fríjol
sembrado en policultivo y su acción
es perceptible aún en la época
de mayor pluviosidad. Si bien, el AgroPlus®
no presentó un efecto significativo
sobre el desarrollo de las plantas cultivadas,
su utilización podría contribuir
a incrementar la carga microbiana de los
suelos productivos.
Por esta razón, se sugiere explorar
la integración de ambos fertilizantes
para potencializar su acción sobre
las plantas cultivadas o a la aplicación
del AgroPlus® con alguna otra fuente
de materia orgánica como por ejemplo
el Lombricompost. Por otra parte, los cultivos
cubiertatambién pueden ser importantes
para añadir materia orgánica
de buena calidad.
Este
es el caso de la arveja, que como cultivo
cubierta en un estudio realizado en Irán,
fue significativamente más productiva
que el trébol, alfalfa o centeno
(Mohammadi y Ghobadi, 2010). Sin embargo,
también se encontró que el
maíz cultivado bajo esas condiciones
requiere un suplemento de nitrógeno
para optimizar la producción. En
el presente estudio lo estaría proporcionando
la gallinaza.
Se
concluye que en bajo condiciones del fenómeno
de “La Niña”, resulta
beneficioso el uso de la gallinaza, por
encima del AgroPlus®. Sin embargo las
evidencias indirectas, en términos
de mayor actividad microbiana en tratamientos
con acondicionadores permiten sugerir que
lo ideal sería el uso de ambos fertilizantes,
el AgroPlus® y la gallinaza, puesto
que establecen una sinergia positiva al
ser aplicados en forma simultánea.
En
términos generales, es evidente que
la decisión de manejo del cultivo
de parte del agricultor, al momento de la
siembra (e.g. promover la actividad microbiana
y proporcionar insumos orgánicos
a ésta), es fundamental para un crecimiento
vigoroso de las plantas en el período
pre-cosecha.
5. AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan agradecimientos a Catherine
Gómez por su apoyo y generosidad
con las técnicas de análisis
de suelos en EIDENAR, a Dagoberto Sinisterra,
Julio de Jesùs y Carlos Paz por ayuda
invaluable en el laboreo de campo, a la
Universidad del Valle, Departamento de Biología
y a EIDENAR, por el apoyo institucional
y económico.
6.
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