viernes, 25 de diciembre de 2015

Los Drones en la agricultura.

Los Drones en la agricultura.

Tema 2. Ciencia y tecnología.


El uso de Drones en combinación con las técnicas de procesamiento de imágenes, tiene grandes posibilidades de aplicación en la agricultura, ganadería, silvicultura y pesca. Los fotosensores disponibles actualmente permiten obtener imágenes en un amplio rango de longitudes de onda, las cuales pueden filtrarse mediante software para obtener la fracción que interesa analizar. Esto es de acuerdo a cada parámetro que se quiera analizar. Por ejemplo, el infrarrojo permite detectar la actividad respiratoria de la planta y del suelo. También un análisis en este rango del espectro permite obtener imágenes de contenido de humedad del suelo.

En lo que concierne a la agricultura, permite medir la actividad fotosintética y respiratoria, detectando focos de enfermedad, ataque de plagas o deficiencias nuricionales específicas. También permite determinar con gran precisión la humedad del suelo, ayudando a detectar fallas en la técnica de riego o diferencias en la capacidad de retención de humedad.

Con este tipo de información no solo se pueden corregir problemas en tiempo real, sino que además, se generan expedientes de gran utilidad en la planeación de nuevos cultivos, selección de sistemas de riego, refinamiento de las técnicas de control de fitopatógenos, entre otras. Es muy importante su utilidad en las actividades de planeación.

Estos equipos también se han dotado con sensores para medir parámetros atmosféricos. En el caso de la agricultura son de interés las concentraciones de CO2 y O2, pero también humedad relativa, temperatura e intensidad lumínica. La determinación de contaminantes como óxidos de azufre (SOx), óxidos de nitrógeno (NOx), partículas (PM10, PM2.5) y monóxido de carbono pueden ser de utilidad, ya que algunos de estos provocan la lluvia ácida que afecta cuerpos de agua y suelos principalmente.
 
Además de su utilidad en la monitorización de cultivos y la generación de datos útilies para las actividades de planeación, los Drones se han orientado también como herramientas para la aplicación de agroquímicos. En estas labores podrían plantearse tecnologías de aplicación de ultra bajo volumen que harán estas labores mucho más eficientes. Si se agrega a esto la capacidad de procesamiento de imágenes, las aplicaciones se pueden circunscribir a los puntos rojos detectados en el cultivo, evitándose aplicaciones generalizadas.

Por lo mencionado, se desprende que a los beneficios directos de la tecnología de Drones en la agricultura se le suman los beneficios para la protección del medio ambiente. Esto por el uso más efieciente de fertilizantes y agroquímicos, sobre todo. Evitándose la deriva de plaguicidas, la fuga de nutrientes hacia cuerpos de agua durante lluvias intensas o inundaciones, la aplicación localizada de plaguicidas, limitando la exposición de poblaciones silvestres (animales, plantas, hongos, bacterias).

En las actividades forestales y ganaderas hay un sinúmero de aplicaiones basadas en la tecnología de los Drones.
 
Conociendo nuestros campos. Se ha comentado que el uso de Drones (aparatos voladores no tripulados) aparece como una tecnología que promete aplicaciones de gran utilidad a pequeña y mediana escala.

El Dron Star Battle comercializado por Radio Shack ($1669.00 pesos mexicanos, 100.6 us-dolar) es capaz de capturar imagen y video. Un juego de imágenes de un cultivo en diferentes etapas de desarrollo y en momentos posteriores a un fenómeno meteorológico extremo, se puede analizar con herramientas sencillas para detectar las zonas expuestas a mayores riesgos (heladas, inundación, granizada, erosión, sombra, plagas, enfermedades, etc).

Enlaces recomendados:

Monsanto

Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.


nfjh

viernes, 11 de diciembre de 2015

La agricultura ante el cambio climático.

Tema 2. Ciencia y tecnología.

El prejuicio colectivo

Nosotros normalmente llamamos “prejuicio” a una opinión o conjunto de opiniones, a veces también a una doctrina, que es aceptada acrítica y pasivamente (…) cuyo dictamen aceptamos sin discutirlo (…) sin verificarlo, por inercia, por respeto o por temor, y la aceptamos con tanta fuerza que resiste toda refutación racional; es decir, a toda refutación que se haga recurriendo a argumentos racionales (…) En general puede decirse que [el prejuicio se] distingue de toda aquella opinión errónea que puede ser corregida mediante los recursos de la razón y la experiencia. Precisamente porque no es corregible o es menos fácilmente corregible, el prejuicio es un error más tenaz y socialmente más peligroso (Norberto Bobbio).

La atmósfera y los océanos

La amenaza del cambio climático sobre los océanos es enorme y se manifiesta de varias formas.

Una es la acumulación de CO2 en el agua marina, ocasionando el aumento de su acidez (capacidad de una solución para neutralizar la adición de una base, medida en meq/L).

La otra gran amenaza consiste en los cambios de temperatura de las masas de agua. Las variaciones de temperatura de los océanos son las responsables de generar las corrientes que regulan el clima sobre la Tierra (distribución del calor y la humedad en la atmósfera). Una de las corrientes más conocidas es la corriente del Golfo de México en el océano Atlántico, que lleva grandes cantidades de humedad a Europa occidental y hace que el clima en esa parte de Europa sea mucho más benigno que otras regiones localizadas a la misma latitud, como la península del Labrador, en Canadá. Pero sus beneficios van mucho más allá, permitiendo la mezcla del agua y el movimiento de los nutrientes.

Si esta corriente, o cualquiera otra corriente océanica se llegara a detener, ocasionaría un estancamiento que provocaría acumulaciones de nutrientes en exceso (como sulfuro de hidrógeno, metano, compuestos orgánicos demandantes de oxígeno, amonio y otros) que en su forma química son sumamente tóxicos. Esto ocasionaría la muerte masiva de organismos marinos (animales, plantas y microorganismos), que incermentaría a su vez la acumulación de ese tipo de sustancias.

Este escenario sería por demás catastrófico. Aunque no sería la primera vez que se presentara, sí sería la primera vez que una especie (Homo sapiens) generara las condiciones para su aparición.

Los desarrollos tecnológicos actuales nos permiten, sin embargo, lidiar de manera razonable con estos problemas. Pero están por venir desarrollos tecnológicos que nos harán esa tarea, que parecería una labor titánica, aparecer como un asunto de monitoreo y estimaciones rutinarias, además de que las acciones que se tomen serán elegantes y tendrán resultados alentadores!!

Estrategias para la agricultura

Importantes cuestionamientos sobre el efecto que traerá el cambio climático sobre la producción de uvas para vinificación y para la producción del vino mismo. 

El cambio climático está desplazando las variedades hacia sitios con mejores condiciones para su adaptación. Pero se cuestiona además qué variedades dejarán de cultivarse y cuáles experimentarán un resurgimiento en horizontes temporales para el año 2030 y 2050.

El manejo de variedades es, como se desprende de este artículo, una de las herramientas más fuertes con que cuenta la agricultura para enfrentar el cambio climático.

Estrategias para la silvicultura

Los caminos forestales son una infraestructura indispensable para la extracción de productos forestales. Por ello se requiere partir de un buen diseño y una construcción ordenada. De lo contrario su vida útil será breve, el mantenimiento costoso y las pérdidas por retrasos en el transporte serán cuantiosas. Además los procesos erosivos suelen acelerarse cuando el trazo y el desagüe no se planean cuidadosamente.

Estrategias para la agricultura protegida

La planificación del desarrollo económico regional es un paso de gran importancia para el crecimiento del país en su conjunto. He visto muchos ejemplos de esfuerzos individuales en varias regiones de México, en particular la zona del Istmo y la del Soconusco. Hay gran potencial productivo, así que un crecimiento planificado viene a ser como una bocanada de oxígeno a esos emprendimientos.

La economía mexicana se encamina a ser una economía planificada en toda la extensión. Las crisis mundiales de los años 70's y 80´s llevaron a los gobiernos mexicanos a despetrolizar la economía mexicana, estimularon las exportaciones de manufacturas y productos agropecuarios. Ante la crisis mundial actual, México está entre los países que mantienen un ritmo de crecimiento modesto, cosa que añoran países cuyas economías se están contrayendo.

Las reformas energéticas, que permanecieron en estado de propuesta durante más de 30 años, permiten el acceso a tecnología de punta que solo poseen contadas empresas, para aprovechar recursos energéticos de difícil aprovechamiento. Además, el acceso a particulares para la generación de energía eléctrica y biocombustibles, abre el camino para que nuestro país pueda competir con productos elaborados con tecnologías sustentables y energéticos renovables. Los agricultores podrán diversificar su producción adaptando sus invernaderos en granjas de producción de energía solar, sin menoscabo de la producción agrícola.

La producción de bio-combustibles

Existe un gran número de especies con potencial para la producción de biocombustibles. Las especies oleaginosas son aptas para la producción de bio-diesel; las especies almacenadoras de carbohidratos (almidón, sacarosa, celulosa) son aptas para la producción de bioetanol; las especies acumuladoras de madera son aptas para la producción de biocombustible en forma de aserrín o brickets; y las especies acumuladoras de celulosa y madera son aptas para la obtención de gas por pirólisis.

Dentro del primer grupo se pueden mencionar cultivos oleaginosos como la canola, el girasol, la palma de aceite, la higuerilla, la jathropha y la soya. 

En el segundo grupo, las especies acumuladoras de carbohidratos pueden mencionarse la papa, la caña de azúcar, la yuca y el plátano.

En el tercer grupo, las especies acumuladoras de madera, puede mencionarse a especies del género Psidium, los eucaliptos, Grevillea robusta, el género Pinus y el género Leucaena.

En el cuarto grupo, especies que acumulan celulosa y especies que acumulan madera, se pueden situar cultivos de pastos, más las especies acumuladoras de madera.

El uso de bio-combustibles cierra el ciclo del carbono, lo cual no sucede con los combustibles fósiles. Esta práctica hace que el valor de las emisiones netas de carbono a la atmósfera sea cero. Es decir, la cantidad de carbono que se emite a la atmósfera por la combustión es igual a la cantidad de carbono que se fija en las plantaciones para la producción industrial de bio-combustibles. En cambio, los combustibles fósiles están formados por acumulaciones de organismos a lo largo de muchos millones de años y su posterior transformación química, catalizada por las arcillas del suelo. De manera que el ciclo del carbono no se cierra, en la dimensión temporal, o sea, hay un desface de aproximadamente 300 millones de años. Además de que la fijación de este carbono es la suma de millones de años de "cosechas" de materia orgánica.

Las estrategias globales 


Las acciones contra el cambio climático, una vez que se conocen sus mecanismos y sus efectos, a la vez que se cuenta con nuevas tecnologías, puede convertirse en una de las acciones más impresionantes que el hombre haya realizado.

Además, parece ser que se prepara para manejar el clima del planeta de una manera más que elegante.
Se conocen mecanismos para liberar partículas a la atmósfera y bajar la temperatura general. Claro, todo perfectamente diseñado para bajar la temperatura en las regiones donde sea necesario. 

Es una de esas paradojas de la historia. El hombre ha generado grandes cantidades de contaminantes atmosféricos. Él mismo ha estudiado su comportamiento en la atmósfera, en relación con los flujos de energía del sol. Y él mismo es quien puede hacer uso de esta experiencia para revertir los efectos de estos y otros contaminantes atmosféricos.

Algunas de las principales fuentes que liberan partículas a la atmósfera son los incendios forestales, las erupciones volcánicas y la quema de combustibles. Sin embargo, muchas de estas partículas están compuestas de sustancias reactivas con el agua y con la luz ultravioleta del sol. Incrementando su potencial de efecto invernadero y generando precursores de lluvia ácida. Por ello, no son las fuentes más idóneas de partículas utilizables para moderar el clima del planeta.

En 1990 llegó a mis manos una publicación de la ONU que contiene una explicación más o menos detallada de las evidencias del cambio climático acumuladas hasta ese momento. También dedica una buena parte de la publicación a explicar las consecuencias que se prevén.

En ese documento se describe el efecto invernadero, los incrementos en las concentraciones de CO2 y el incremento de temperaturas, así como sus efectos aumentando el nivel del mar, afectando positiva o negativamente la distribución mundial de las lluvias o incrementando o disminuyendo la evaporación.

Ya en ese entonces se hacía evidente que la productividad de algunos ecosistemas van a tener un incremento neto y que muchos de los impactos negativos, serán atenuados por los impactos positivos. Aunque tal vez esto sea en sitios diferentes y es ahí donde está la mayor preocupación.

A manera de ejemplo, el nivel del mar aumentaría por el derretimiento del hielo de los glaciares y los polos, pero al mismo tiempo, la mayor evaporación en los trópicos mitigará ese impacto. De manera que el nivel medio del mar no va a sufrir grandes alteraciones en el mediano plazo.


La destrucción de la capa de ozono


Estamos en una época de cambios tecnológicos vertiginosos. Enfrentamos la disyuntiva de producir alimentos suficientes en cantidad y calidad para una población humana que se acerca a su máximo histórico, un evento de mayor trascendencia que cualquiera otro que haya presenciado ninguno de nuestros antepasados. A pesar de los grandes esfuerzos que hacemos todos los que estamos involucrados en la producción de alimentos y la protección al medio ambiente, estamos conscientes de que seguimos provocando impactos ambientales negaivos.

Las tecnologías que necesitamos para mejorar nuestro desempeño ambiental están disponibles comercialmente, en algunos casos; otras están disponibles pero su aplicación práctica arroja resultados finencieros negativos, de manera que se convierten en tecnologías de aplicación voluntaria (agricultura orgánica, por ejemplo); y muchas otras tecnologías están aún en diferentes fases de desarrollo.

Una de las grandes preocupaciones en la agricultura es lidiar con las plagas y enfermedades que amenazan a nuestros cultivos, utilizando prácticas ambientalmente amigables. Muchas veces se cuenta con la tecnología, pero la información o la desinformación retrasan su aplicación práctica.

La eliminación de emisiones de gases que destruyen la capa de ozono a nivel mundial, es el objeto de trabajo del Protocolo de Montreal. Una de las grandes preocupaciones es el uso de bromuro de metilo en la agricultura, un desinfectante del suelo muy efectivo y ampliamente utilizado durante el siglo 20. Sin embargo, su eliminación es una prioridad por el daño que causa en la estratósfera, destruyendo la capa de ozono.

Politica ambiental empresarial


Las grandes empresas son las que invierten más recursos en generación de tecnologías anticontaminantes.

La mayoría de las metodologías que usamos para la evaluacion de impacto y riesgo ambiental, fueron desarrollados por ellas. Listas de verificación, What if, Árbol de fallas, Matrices de impacto abiental, HAZOP, análisis de toxicidad (EPA), análisis de la exposición a tóxicos (EPA).

Sus publicaciones son una excelente fuente de información para quienes sí nos dedicamos a diseñar sistemas de tratamiento de efluentes, diseño de equipos anticontaminantes y diseño de procesos efiecientes.

Tal vez hace falta más difusión. En mi caso, he sido educado para buscar soluciones.

Hace unos días comentamos en un grupo de especialistas, sobre el impacto de la lluvia ácida en la agricultura y silvicultura. Llegamos a concluir que este problema se controló en gran medida, por la reformulación de los combustibles. Cosa que tomó muchos años de investigación y algunas soluciones que se implementaron, tuvieron que ser revisadas y corregidas, como el uso del metil-terbutil-éter (MTBE) en las gasolinas, por su movilidad en suelos contaminados y su elevado potencial de afectación hacia los cuerpos de agua subterráneos.

En la actualidad se están dando pasos importantes para reducir las emisiones de gases con efecto invernadero (GEI). Aunque este es un reto mucho más grande que el anterior, el desarrollo de combustibles a partir de biomasa, obtención de energía eléctrica a partir de energía solar, eólica, geotérmica y mareomotriz y otras tecnologías en desarrollo, están sentando las bases para dejar de depender de fuentes de energía con emisiones de GEI asociadas.

Las aplicaciones de microcontroladores para la monitorización y control en tiempo real de procesos, está haciendo que el uso de la energía y las materias primas sea cada vez más eficiente.

Así, estamos por ver de un momento a otro, un drástico descenso de las emisiones de CO2, CH4 y N2O, entre otros.
 

México ante el cambio climático

En México el 21% de la energía eléctrica se genera en plantas hidroeléctricas. Sin contar la energía geotérmica que aún participa con un pequeño porcentaje del total, pero el país cuenta con importantes recursos geotérmicos. De esta manera, al cargar nuestro vehículo eléctrico enchufándolo a la red, estamos seguros que 21% de esa energía no genera emisiones de gases con efecto invernadero.

Pocos países en el mundo tienen esta situación tan ventajosa y menos, contando los recursos que aún tenemos sin explotar (hídricos, geotérmicos, marinos, bio-combustibles, energía solar, ente otros).

Contando con que las políticas públicas en cuestión de energías renovables van a dar prioridad al aprovechamiento de estas fuentes, entonces vemos claramente que el porcentaje de energía eléctrica que utilicemos, cada vez tendrá menos generación de gases de efecto invernadero asociada a su generación.

Tal vez una de las tareas más difíciles


Como hemos mencionado, los trabajos de conservación de suelo y agua son labor de hormigas. Además de algunos grandes proyectos, la gran tarea consiste en colocar presas de gavión, construir terrazas, construir zanjas-trinchera y otras pequeñas-grandes acciones. Estas pequeñas obras deben construirse sobre grandes extensiones de tierra y cauces de ríos. Lugares muchas veces escarpados donde la maquinaria disponible simplemente no tiene acceso.

Las obras de conservación de suelo y agua, como la construcción de presas de gavión o la construcción de terrazas, así como la reforestación acompañada por zanjas trinchera, son obras que tienen un gran impacto ambiental positivo.

La otra gran tarea. La reforestación. Las mayores extensiones de tierra que requieren reforestación son de difícil acceso para la maquinaria. La reforestación debe ir acompañada de las zanjas-trinchera que captan agua de lluvia, para que la reforestación tenga éxito. Imaginen reforestar unos cientos de hectáreas en un sitio accesible a pie, caminando por unas dos horas. Sin otra manera de acceder.

Las obras de conservación de agua aumentan el porcentaje de prendimiento en las reforestaciones e incrementan el volumen de infiltración de agua hacia el subsuelo. De manera que la recarga de los acuíferos se vuelve más eficiente a medida que su cuenca de captación se ve mejorada por estas obras de ingeniería. Cabe destacar que en su diseño debe colaborar gente con un grado académico de licenciatura o superior.

Por eso les he comentado que la mayoría de estas estrategias están ubicadas en sitios donde los niños simplemente no pueden llegar a tomarse una foto salvando a nuestro planeta.

Lamentablemente, la mediación política para echar a andar proyectos necesita la visibilidad ante los medios de comunicación.

No es por ser pesimista, pero, ¿Cuándo estos proyectos alcanzan la difusión positiva que se necesita para la gestión "civilizada" de recursos?

Les pinto este panorama terrorífico, pero se están dando los pasos administrativos necesarios para salvar este lamentable obstáculo y otros. Como los grupos que se oponen al progreso y que fomentan la ignorancia. Dichos mecanismos son los bonos de carbono o los financiamientos por servicios ambientales.

Estos proyectos se basan en la monitorización de los trabajos de conservación y recuperación de ecosistemas mediante la técnica de análisis de imágenes de satélite. Vaya manera de sortear los peligros que nuestra propia especie nos impone!!

Recordemos que muchas veces estas obras están fuera de la vista de la gente y de los medios de comunicación, por lo que son poco atractivos como banderas políticas. Los grupos ambientalistas jamás apoyarían algo que no se ve, así que los partidos verdes están lejos de contribuir a la lucha contra el cambio climático. Tampoco apoyarán algo razonablemente útil, recordemos que estos grupos se oponen firmemente a las obras de conservación de agua, como las presas de gavión, zanjas trinchera y embalses.

La delimitación de parcelas y las plantaciones de agave en curvas a nivel contribuyen a reducir la erosión del suelo. Al mismo tiempo retrasan el escurrimeinto del agua, aumentando la infiltración. Este es un gran aporte mexicano en la lucha contra el cambio climático, sobre todo por su aplicación en zonas áridas.

Ladrillos ecológicos

Una propuesta estudiantil elaborada en Chiapas consiste en la elaboración de ladrillos utilizando cáscara de cacahuate como aditivo para darle volumen.
Cuando la celulosa y lignina, principales componentes de la cáscara de cacahuate se degradan microbiológicamente en el suelo, en efecto, liberan los nutrientes (N-P-K) por mineralización, el carbono se libera en forma de CO2. El secuestro de carbono tiene que ver con el balance de carbono en el medio ambiente. La quema de combustibles fósiles libera grandes cantidades de CO2 a la atmósfera lo que ocasiona un desbalance en este ciclo. El protocolo de Kyoto plantea implementar estrategias para fijar o secuestrar carbono de manera prolongada o permanente. En este caso se puede considerar que el carbono presente en la cáscara de cacahuete se inmoviliza de forma permanente (considerando que la vida media del CO2 en la atmósfera es de 9 a 15 años). Se ha planteado también la incorporación de bio-carbón (biochar) en los cultivos agrícolas con la finalidad de secuestrar carbono.

La acción anticipada

Para algunos parece que no se han tomado las medidas de mitigación necesarias para luchar contra el cambio climático.

Pero debemos considerar que el tiempo que ha pasado desde la firma del protocolo de Kyoto, no ha sido desaprovechado.

La acción anticipada no siempre deja buenos resultados. Ahora se comprende mucho mejor el fenómeno, se conocen con detalle sus causas y sus posibles consecuencias. Las medidas de mitigación de mayor impacto deben surgir de los organismos internacionales (ONU, UE, OEA, G-20), los gobiernos y las grandes empresas, principalmente.

Es en realidad una utopía pensar que si caminamos más que usamos el automóvil o que si separamos la basura vamos a salvar nuestro planeta. Eso no funciona así, lamentablemente quizás, pues así todo sería relativamente más fácil.

Se han desarrollado alimentos para ganado que reducen las emisiones de metano en los rumiantes (algo así como un convertidor catalítico, en sentido metafórico), el uso de la energía en la industria es cada vez más eficiente y la legislación ambiental tiene ese objetivo, la generación de energías alternas al uso de combustibles fósiles está creciendo rápidamente, los cultivos transgénicos reducen el gasto de energía para producir y evitan, en un elevado porcentaje, la aplicación de plaguicidas.

Y así, muchas tecnologías harán que el control del cambio climático sea un proceso controlado y gradual. Digamos, no traumático.

Claro que habrá toda una lucha por el protagonismo cuando todo esto haya pasado de la incertidumbre a la estabilidad. Pero eso es otro negocio.


Enlaces recomendados:

 Biocombustibles. Especies de ciclo corto y especies perennes

Anomalías Térmicas de la Superficie terrestre para el mes de Agosto 2015. África y Europa y Asia. Fuente: NASA

USDA

USDA blog. Silvopasture

Desalinizador de agua de mar con radiación solar

Monitoring forests in near real time

Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.


nfjh 

domingo, 29 de noviembre de 2015

Impacto ambiental. Derrames en presas de jales mineros

A pesar de los avances tecnológicos, la ruptura de presas de jales en las minas sigue siendo relativamente frecuente.

En México se tienen registros de este tipo de desastres desde hace mucho tiempo. En 1937 en Tlalpujahua, Michoacán aconteció un gran desastre con este tipo de instalaciones. Curiosamente en día de mi cumpleaños, pero antes de que yo naciera. Estos dos enlaces contienen información al respecto:
1. Tlalpujahua. Derrame de jales mineros 1937a.
2. Tlalpujahua. Derrame de jales mineros 1937b.
 
Los impactos ambientales afectan a varios de los componentes del medio físico y biótico. 

En un primer momento la atención debe centrarse en los daños a la población, tanto a su salud e integridad física como a sus bienes, así como los daños a la infraestructura pública estratégica.

Una vez que se atiende la emergencia, debe procederse tan pronto como se pueda a evaluar los daños al medio físico: Agua, suelo y atmósfera. Para evitar que los contaminantes alcancen ecosistemas sensibles o se extiendan por falta de oportunidad en las acciones de contención del derrame.

Todo este trabajo debe ser realizado por expertos.

Es importante mantener a las personas a salvo, restringiendo el acceso. De otra manera se corre el riesgo de que personas con el pretexto de salvar uno que otro animal o planta silvestre afectados, pongan en peligro a terceras personas o a ellos mismos al acceder a la zona afectada sin equipo de protección y sobre todo, sin las destrezas necesarias para evitar el contacto con materiales tóxicos. Muchas veces se generan vapores tóxicos que no se perciben por los sentidos, pero que pueden causar serios daños a la salud.

Las labores de restauración y mitigación de los impactos ambientales generados pude durar decenas de años. Por ello estos desastres se convierten en blanco fácil de grupos y medios de comunicación con fines políticos. Esta también es una competencia que debe tener el grupo de expertos en la atención del desastre. Habilidades de negociación para que los recursos se apliquen en la atención del desastre y no en acallar voces de grupos de poder.





Entalpía para cosacos

Un cosaco es aquella persona capaz de beber el equivalente a su propio peso en cerveza, en una sola sesión.

Eso de alternar entre el trabajo de laboratorio y el trabajo de campo deja conocimientos invaluables. Si llevan una botellita de agua de su marca preferida, la pueden colocar dentro de esa solución de urea y obtendrán unos hielos de agua potable en cuestión de minutos. Por si su motor es de bebidas destiladas y refresco de cola. Yo he medido unos -10°C durante la reacción de disolución de la urea (reacción endotérmica). Se puede calcular la cantidad de cervezas que se pueden enfriar con 40kg de urea o de nitrato de amonio. 

Un aspecto práctico también, es que algunos solutos bajan la temperatura de fusión del solvente. Por eso la solución de urea o nitrato de amonio con agua puede alcanzar temperaturas de -10°C permaneciendo en estado liquido!!

Problema: Un agrónomo cuenta con un bulto de urea (CO(NH2)2), una tina con agua a 25°C, un cartón de cervezas (medias) también a 25°C y una tabla de entalpías de disolución. Nota: La temperatura ambiente es de 40.0°C. 

Haciendo unos números con su tablet encuentra los siguientes datos: Cartón de cervezas=8.52L; 0.45kg_urea enfrian 1.0kg de agua de 25 a 0°C; Bulto de urea=40.0kg. 

Respuestas: Con 40.0kg de urea se pueden llevar 89.0kg de agua de 25°C a 0°C. La densidad del agua es de 1.0L/kg. Como sería un desperdicio enfriar tanta agua, el razonamiento ingenieril lo lleva a pensar en minimizar el volumen de agua y maximizar el volumen de cerveza. Por eso considera que usando la mitad del agua que puede enfriar con la urea, puede enfriar un volumen igual de cervezas. Entonces divide 44.5L_agua/8.52L_cartón=5.22 cartones.

Nota ambiental. Como la actividad agronómica es un asunto de responsabilidad, es necesario hacer un manejo responsable de los desechos. Por eso la solución de urea nunca deberá verterse en un cuerpo natural de agua o en un sitio donde pueda alcanzar el manto acuífero. De manera que esta solución deberá utilizarse para fertilizar unos 80 árboles frutales a razón de 0.5kg de urea por árbol.

La entalpía de disolución del nitrato de amonio (NH4NO3) es bastante mayor que le de la urea. De este modo, se necesitan 0.3145kg de nitrato de amonio para llevar la temperatura de 1.0kg de agua de 25.0 a 0°C. Con lo que un bulto de 40.0kg de esta sustancia nos alcanza a enfriar 127.2L de agua desde 25°C a 0°C.

Todo sea por motivar el aprendizaje y fomentar una vida digna.

Por supuesto que la buena planeación nos evitará tener que realizar acciones de última hora. Indudablemente es la mejor estrategia que todo agrónomo debe poner en práctica.

En cuanto a los efectos sobre la salud, la urea no es cancerígeno. De cualquier manera, ni la urea ni el nitrato de amonio deben ingerirse, ambos son tóxicos. Para eso debemos tener siempre presentes las buenas prácticas de laboratorio y no nos pasará nada.   


Unos apuntes sobre este tema: Termoquímica

viernes, 27 de noviembre de 2015

Estanques y humedales. Construcción y recomendaciones.

Tema 2. Ciencia y tecnología.

Los aficionados a los estanques con plantas acuáticas, saben la importancia de sembrar peces, como las carpas Koi, ya que mantienen el estanque libre de larvas de mosquitos y otros insectos nocivos.

Es recomendable también introducir especies forrajeras, como caracoles manzana, Pomacea diffusa, y caracoles de acuario como Physella acuta. O también peces forrajeros como el Plecostomus. Estas especies herbívoras mantendrán el estanque libre de algas y las superficies como rocas y mampostería libres películas algales. Los caracoles también se alimentan de los pececillos aue lleguen a morir, así que son unos limpiadores y recicladores muy completos.

Los jardines de plantas acuáticas son toda una especialidad. En condiciones ideales, estos jardines requieren de poco mantenimiento.

Para eso se introducen las especies vegetales, ya sean flotantes (Lemna spp, Eichhornia crassipes) o como en este caso, ancladas en el fondo (género Nymphaea). Como los mosquitos y otros insectos dejan sus huevecillos en el agua, es necesario introducir peces que se alimentan de sus larvas acuáticas, estos pueden ser pececillos dorados (Carassius auratus (Linnaeus,1758)), cíclidos (Neolamprologus leleupi (Poll, 1956)) y charales (Chirostoma spp), este último endémico de los lagos de México.

En lugares de clima cálido, esta combinación permite que las nayades de libélulas y caballitos del diablo (Odonatos) crezcan sin dificultad. Las nayades no son consumidas por los peces, ya que ellas mismas son carnívoras y pueden incluso alimentarse de pequeños peces. Esto es muy recomendable ya que estos insectos devoran ávidamente pulgones, moscas, polillas y otras plagas agrícolas.

Un tercer elemento que es importante introducir en estos estanques son los caracoles acuáticos, como el caracol manzana (Pomacea diffusa) o el Physela acuta, que es más pequeño, rústico y prolífico, ya que estos forrajean en las paredes y ornamentos del fondo, evitando que se cubran de una bio-película de algas verdes.

Si se quiere además introducir tortugas, hay que seleccionar muy bien los tipos de peces y caracoles, porque las tortugas son muy voraces. Las más utilizadas son de la especie Trachemys scripta elegans, conocidas como tortugas japonesas y son originarias de Florida y el noreste de México. En Europa muchos países han prohibido su introducción como mascotas porque han invadido ecosistemas sensibles, tras ser liberadas por aficionados.


Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.

nfjh

viernes, 13 de noviembre de 2015

La tuna (Opuntia spp).


Tema 2. Ciencia y tecnología.

Esta fruta ha sido de gran importancia para las culturas del norte de México y sur de Estados Unidos. Alvar Núñez Cabeza de Vaca la menciona con el nombre de higo de indias, en su relato Naufragios. Comenta el hambre que pasaron durante el inicio de la primavera y luego con alivio, la temporada de esta fruta les proveyó de una fuente abundante de alimento.

También hay algunas agroindustrias que la utilizan para fabricar mermeladas y otros dulces.

En los países áridos del norte de África y Medio Oriente se ha introducido su cultivo, aportando una alternativa para compensar la escaséz de alimentos que sufren aquellas regiones. Recordemos que aquellos desiertos se formaron entre 5 000 y 10 000 años atrás, por lo que tienen pocos cultivos nativos adaptados a la sequía.


Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.


nfjh

viernes, 30 de octubre de 2015

Invernaderos. Proceso de construcción.

 Tema 2. Ciencia y tecnología.

La primera etapa en la construcción de invernaderos es el acondicionamiento del suelo. En esta etapa se nivela el terreno y se incorporan materiales mejoradores de acuerdo a las necesidades del cultivo. Los materiales que no deben faltar son la corteza de pino y encino, grava de piedra pómez o tezontle y algún tratamiento para ajuste del pH con aporte de calcio, normalmente cal (CaO) o sulfato de calcio (CaSO4, dolomita). 

La segunda etapa consiste en la obra civil. Trazo de las naves, colocación de zapatas y levantamiento de la estructura de acero galvanizado. También la construcción de cisternas, caminos, pasillos.
La tercera etapa consiste en la colocación de cubiertas translúcidas y equipamiento. En esta etapa se colocan los sitemas de riego, la instalación eléctrica, la obra de drenaje, ventilación. Además se instalan ventiladores, sistemas motorizados para la apertura / cierre de ventilas y puertas, sistema de calefacción, sensores y sistemas automatizados de control.

Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.


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viernes, 16 de octubre de 2015

El estudio de los ciclos biológicos.

El estudio de los ciclos biológicos.


Tema 2. Ciencia y tecnología.

El conocimiento del ciclo de vida de muchos organismos biológicos se incrementó fuertemente durante el siglo pasado. Pero sus frutos más preciados se comenzarán a cosechar apenas en este nuevo siglo.

Durante el siglo pasado se hicieron grandes avances en técnicas de cultivo de hongos, bacterias, virus y células en suspensión (vegetales y animales), pero este siglo verá la producción en masa de metabolitos secundarios, síntesis biológica de polímeros estructurales (quitina, celulosa, lignina, entre otros), fármacos, aditivos alimenticios, enzimas de aplicación industrial y doméstica (sustitutos de detergentes, catalizadores y más), degradación de compuestos orgánicos tóxicos recalcitrantes y más.
Ya vemos las primera granajas especializadas en el cultivo de insectos y otros invertebrados. Con fines de control biológico, producción de composta y ácidos húmicos, cría de insectos comestibles, exhibiciones de colonias vivas de termitas y hormigas en los zoológicos con fines de conservación de la biodiversidad.

La cría de especies marinas o mixtas (dulceacuícolas y marinas), como la cría del salmón, el atún, el pulpo, los crustáceos (camarones, gambas y langostinos) y los bivalvos (almejas, ostiones, vieiras, abulones).

Para los críticos a mansalva de las nuevas tecnologías, se les puede informar que esto apenas comienza y les va a pasar encima como aplanadora. Ni siquiera sospechan la gran cantidad de tecnología que se está generando para prevenir, controlar y mitigar la contaminación ambiental. Ni qué hablar de procedimietnos para mejorar la calidad de vida de los enfermos, métodos preventivos, técnicas de minitorización, medicina genómica (uso de virus como vectores que llevan cadenas de ADN/ARN a las células enfermas). Las tecnologías para hacer nuestros alimentos más fáciles de digerir (la inteligencia humana se desarrolló a partir de que comenzamos a cocinar nuestros alimentos, de otra manera no podríamos dotar a nuestro cerebro de la cantidad de energía que consume).

Los organismos domesticados por el hombre están sujetos a ciclos de extinción

Los animales y plantas domésticos, han estado sujetos a procesos de extinción. En la actualidad los asnos, estos simpáticos y útiles animales, están viendo declinar su población en la mayoría de los países del mundo. Al grado en que muchas personas los conservan como una mera curiosidad.

Pero no son los únicos organismos domesticados por el hombre que han enfrentado un problema demográfico de este tipo. Durante la segunda guerra mundial, algunas razas de perros se extinguieron, ya que solo vivían en Europa. Otras razas, como el salchicha (Dashhund o Teckel) estuvieron al borde de la extinción al ser abandonados por sus amos, quienes obligados por la guerra tuvieron que emigrar o perecieron en el holocausto, y perecer de hambre o enfermedades. 

Las plantas domesticadas también han visto grandes variaciones en sus poblaciones. Las plantas cultivadas no siempre han sido las mismas, algunas sobreviven en los huertos familiares sin que alguien más siquiera las conozca, mientras otras son motivo de grandes negocios en todo el mundo.

Enlaces recomendados:

La resistencia a los transgénicos proviene de gente que no ha conocido el hambre

Control biológico. Odonatos. INTAGRI

SENASICA-SAGARPA

Tema 1. Programación y electrónica.
Tema 2. Ciencia y tecnología.
Tema 3. Humanidades y comportamiento humano.
Tema 4. Cine y literatura.

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viernes, 2 de octubre de 2015

El fósforo en la agricultura y en el medio ambiente.

Tema 2. Ciencia y tecnología.

Fósforo.

 Las reservas minerales de fósforo se agotarán, tal vez, durante la segunda mitad del siglo 21. Por ello se están desarrollando tecnologías para recuperar este elemento de las aguas residuales municipales (sistemas BARDENPHO y PHOSTRIP, Winkler, 1998). También se cuenta con procesos fisico-químicos como  absorbentes compuestos de óxidos de metales, que absorben fosfatos a pH más ácido. Los hidróxidos de doble capa (HDC) intercambian iónicamente con fósforo en un mayor intervalo de pH y su producción es de bajo costo. El fósforo puede recuperarse de los HDC mediante diferentes métodos, incluyendo elución con soluciones alcalinas o salinas”,
El fósforo bio-disponible se encuentra en forma de fosfatos (PO4), un anión con una carga negativa. Esto hace que sea muy movil en los suelos que tienen mayor cantidad de sitios de intercambio negativos. También es un elemento sumamente movil en los sistemas biológicos, mientras que las bacterias acumulan fósforo (fosfatos) dentro de su citoplasma durante el metabolismo aerobio en forma de ATP, durante el metabolismo anóxico / anaerobio, casi todo el fósforo se regresa a la solución.

El fósforo es un elemento normalmente limitante en los ecosistemas acuáticos (oligotróficos). De manera que cuando se añade un poco de este elemento (eutrófico), los afloramientos de algas generan desequilibrios de pH, oxígeno disuelto, penetración de la luz, entre otros efectos no deseados.
Como se desprende de lo dicho, el manejo del fósforo será un tema de gran importancia para la tan ansiada agricultura sustentable. Pero también su control en los cuerpos de agua, naturales y artificiales, es crucial en la conservación de estos ecosistemas.

En el futuro solo quedarán fuentes dispersas de este elemento y será mucho más costoso concentrarlo para su aplicación en la agricultura y la alimentación. Afortunadamente, ya se está trabajando en el desarrollo de las tecnologías de recuperación de fósforo, y no tendremos a grupos de ignorantes gritando en favor de la protección del fósforo en el planeta.

El fosfito de potasio es un compuesto que se utiliza de manera eficaz en nutrición vegetal, debido a su elevada solubilidad en agua, que le permite ser absorbido vía foliar por los vegetales. Su elevada capacidad sistémica permite que sea traslocado eficazmente dentro de los tejidos. Dentro de la planta, activa los sistemas de defensa contra hongos y factores adversos, ya que promueve la formación de fitoalexinas, enzimas hidrolíticas (quitinasa), síntesis de glucanasas, quitinasas y peroxidasas, etc. para limitar el ataque y la dispersión del patógeno. Con ello, se consigue que las plantas tengan una mayor resistencia en condiciones favorables para la infección de determinados hongos Oomicetos que causan podredumbres en plantas. Los fosfitos han mostrado efectividad selectiva contra oomicetos con dos modos de acción antifúngica: una directa que afecta el crecimiento del micelio y una estimulación indirecta de la defensas del hospedero. 

Potasio.

El potasio (K) es un nutriente muy importante para los cultivos agrícolas. Sus principales funciones se relacionan con el mantenimiento del equilibrio osmótico de las células vegetales, el transporte iónico a través de las membranas celulares y como activador / desactivador de enzimas en una gama de vías metabólicas, entre las que destacan la degradación de carbohidratos, síntesis del almidón, la reducción del nitrato y algunas reacciones del metabolismo energético.

Por ser un catión (+1) es retenido por adsorción sobre las superficies de intercambio de las arcillas 2:1. Mientras que en los suelos con bajo contenido de arcillas las pérdidas de potasio en solución pueden ser cercanas al 100% si la humedad disponible para el cultivo es excesiva (lluvias intensas o riegos pesados).

Acidez del suelo.

Las enmiendas para corregir el cvalor del pH del suslo, se basan en la aplicación de compuestos que generan acidéz (CaSO4, yeso, dolomita o sulfato de calcio) o compuestos que generan basicidad (CaO, cal u óxido de calcio) El uso de este tipo de tratamiento nos puede ahorrar mucho dinero durante varios ciclos de cultivo. A veces tendemos a corregir problemas de deficiencia de micronutrientes haciendo aspersiones con fertilizantes foliares. Cuando el verdadero problema es que nuestro suelo no tiene el pH y los iones adecuados para un buena disponibilidad de todos ellos. Muchas veces los productores argumentan que los suelos se agotan o que los abonos químicos degradan la calidad del suelo. Pero esto no es una condición irremediable, simplemente es un desbalance iónico que poco a poco cambia el pH de nuestros suelos.


Enlaces recomendados.

Dinámica del potasio en el suelo

Efecto nutrimental y fungicida del fosfito

Producción de roca fosfórica en el golfo de Cortéz

Tecnología para la recuperación de fósforo en corrientese de agua. IMTA.



Tema 1. Programación y electrónica.

Tema 2. Ciencia y tecnología.

Tema 3. Humanidades y comportamiento  humano.

Tema 4. Cine y literatura.



nfjh

viernes, 6 de febrero de 2015

La cadena de suministro. Segunda parte.

La cadena de suministro. Segunda parte.

Categoría: 1. Ciencia y tecnología.

La cadena de suministro es un problema que tiene que saber resolver toda persona que de manera profesional o amateur desea emprender una expedición que tenga una duración mayor de dos o tres días. Un ejemplo muy ilustrativo lo puedo situar en una expedición por el cañón del río Colorado en el estado de Nuevo México, en Estados unidos, en la que seis personas, tres jóvenes de 15 años y tres adultos, uno de ellos mayor de 70 años de edad. En esta expedición con una duración de 6 jornadas para alcanzar el cauce del río y 6 días para regresar. El desnivel a vencer es mayor de 1000 metros. El factor limitante es el agua, ya que la expedición se realiza en el verano con temperaturas al medio día superiores a los 35°C en el punto de partida y cercanas a 45°C en el lecho del río.

Esta expedición inició sin contratiempos, pero después de tres jornadas la falta de planeación pronto condujo al grupo al punto sin retorno. Y dramáticamente, después de esto se percataron de que el calor era su gran enemigo y que la provisión de agua de ninguna manera sería suficiente hasta alcanzar el lecho del río Colorado. Aún la realización de un plan mínimo habría dado pautas a los expedicionarios para saber que su empresa era lo suficientemente grande para necesitar una estrategia.

En esta entrada se propone un ejercicio de análisis de la cadena de suministro que se puede planear en un caso semejante. El principio fundamental consiste en dedicar las primeras cuatro jornadas a acarrear suministros hacia los puestos avanzados. Es decir, cuatro de los expedicionarios que alcanzan el primer campamento en una jornada, dejan su carga de suministros y regresan al punto de partida para llevar el resto de la carga total hacia el primer campamento. Como se dijo al inicio, el recorrido tiene una duración de seis jornadas, es decir, seis campamentos adelante del punto de partida. El itinerario final tendrá una duración de 14 días, de manera que los expedicionarios consumirán en total 84 raciones (una ración de alimentos y una ración de agua contiene todo el requerimiento para un día) de alimentos y 84 raciones de agua. De esta manera, se planea que la primera jornada del trayecto sea recorrida por 8 personas. Esto es los seis expedicionarios marchando en el primer día hasta el primer campamento, dos expedicionarios regresan el segundo día al punto de partida y en el tercer día caminan hasta el primer campamento con las provisiones restantes de agua y alimentos.

De igual manera se propone que ocho jornadas se dediquen a acarrear provisiones del primero al segundo campamento y otras ocho jornadas para acarrear provisiones entre el segundo y el tercer campamento. A partir del tercer campamento se propone reducir a seis el número de jornadas para transportar las provisiones. Es decir. todos los expedicionarios avanzan cargando las provisiones necesarias para llegar al último campamento (el número 6).

Durante el camino hacia el lecho del río se propone dejar 6 raciones de agua y alimentos en los campamentos 1 al 5, que servirán para abastecer a los expedicionarios durante el regreso. De esta manera, en la jornada 6 cada expedicionario parte con 6 raciones de agua y alimentos, en la jornada 7 cada uno parte con 4 raciones de agua y alimentos y en la jornada 8 cada expedicionario parte con 2 raciones de agua y alimentos. 

Figura 1. Itinerario de avance de los expedicionarios. Los primeros cinco días se transportan las provisiones desde el sitio de partida, dedicando 8 jornadas para este propósito. A partir de la jornada 6 todos los expedicionarios avanzan.

Durante el camino de regreso al punto de partida, cada expedicionario lleva una ración de agua y alimentos y recoge una nueva ración al llegar al siguiente campamento.

Este itinerario aumenta dos días al trayecto total de 12 jornadas si se realizara sin el acarreo de provisiones. Sin embargo, los expedicionarios van a conocer mejor el recorrido y reducen las posibilidades de agotar los suministros antes de llegar al lecho del río. En el trayecto de regreso, cada expedicionario dispone de una ración completa de agua y alimentos esperando en cada campamento. De esta manera, aunque el transcurso es de ascenso, la carga de provisiones para cada expedicionario es la mínima posible.


nfjh

viernes, 23 de enero de 2015

Dinámica poblacional de la abejas.

Categoría: 2. Ciencia y tecnología.

Los insectos son sin duda uno de los grupos de organismos más fascinantes que existen en la naturaleza, Son el grupo más numeroso sobre el planeta, son el grupo que en su conjunto, conforman la mayor cantidad de biomasa animal, junto con las aves y los murciélagos (mamíferos) son los únicos seres que han desarrollado la capacidad de volar, tienen representantes en prácticamente todos los ecosistemas del planeta, aunque muchos animales, tal vez la mayoría, forman grupos sociales para sobrevivir, los insectos tienen entre sus filas a las especies con los comportamientos sociales más complejos, quizás aún más complejos que las sociedades humanas.

Las abejas tienen su representante más conocido en la especie Apis melifera, que es la que los apicultores han domesticado durante los últimos mil años por lo menos. Esta especie se alimenta de néctar y polen recolectado en las flores de muchas especies vegetales que han evolucionado junto con esta especie para ser polinizadas por este grupo de insectos, en una actividad intensa conocida como pecoreo, por los apicultores.

Las abejas viven en grandes colonias, bajo el mando de una abeja reina que literalmente marca el paso de la colmena, nombre con el que se conoce a una colonia de abejas. Una abeja reina recién nacida, debe aparearse con los machos o zánganos de la colmena, para poder iniciar su labor como reproductora. Debe recordarse que este individuo es el único elemento de la colonia con esta capacidad. La reina se aparea con varios zánganos y es capaz de almacenar por separado el semen de cada uno de ellos. De la misma manera, es capaz de utilizar el banco de semen de uno u otro zángano, realizando posturas en lotes de huevecillos que son todos hijos de los mismos progenitores. Así mismo, las obreras son capaces de distinguir las larvas que son producto del apareamiento de zánganos con un parentesco cercano a la abeja reina y sistemáticamente los destruyen, para evitar que la consanguinidad de la colonia aumente. En este sentido, la especie es altamente susceptible a la consanguinidad, como la mayoría de las especies de animales, por lo que han de desarrollado este mecanismo evolutivo para mantener la fortaleza de la colonia. Los científicos han encontrado que una colonia saludable debe mantener un total de 9 cromosomas sexuales, si este número disminuye por cruzamientos consanguíneos (cruces entre parientes cercanos), la colonia comienza a debilitarse. De ahí que los apicultores practiquen una serie de medidas de manejo genético que evitan que la colonia se debilite y reduzca su producción de miel y la generación de descendencia. Una de ellas es el intercambio oportuno de reinas. Otra es la destrucción de celdas reales durante las temporadas de enjambrazón, para evitar que la colonia se divida y quede demasiado mermada. Los apicultores hacen divisiones controladas de colmenas para asegurar poblaciones suficientemente robustas para que puedan aprovechar la temporada de floración y guardar suficientes reservas de alimentos y de individuos para la temporada de receso invernal.

Figura 1. Dinámica poblacional de Apis melifera en el hemisferio norte. Es de resaltar la elevada correlación entre la abundancia de plantas con flor y la población de abejas.


Figura 2. Dinámica poblacional de Apis melifera en el hemisferio norte. Las diferentes clases de abejas están en función de su especialización. Las abejas han desarrollado la función dentro del grupo social al grado en que tienen comportamientos, diferencias genéticas y fisiológicas sumamente marcadas. 

Es interesante contar con un modelo de crecimiento poblacional de las abejas, ya que este ejercicio permite simular diferentes respuestas a los factores ambientales a los que están expuestas en los diferentes ecosistemas naturales donde habitan o en  las condiciones de crianza donde se cultivan de forma comercial.

Las abejas que se manejan en los apiarios son una especie domesticada por el hombre y dependen de su cuidado para vivir (Apis mellifera o abeja europea). Como tantas otras especeis de animales y plantas, estarán con nosotros mientras nosotros mismos estemos a salvo de la extinción. El problema de la decadencia de las colmenas que se ha observado en algunos países con cierta intensidad, es un asunto sanitario que tiene que ver con un ácaro, la varroa (género Varroa). Y está siendo investigado para su control, ya que en las plantaciones de frutales (manzanas, peras, cieruelas, etc) y en los cultivos de hortalizas bajo invernadero (pepinos, jitomates, pimientos y otros frutos), la declinación descontrolada de las poblaciones de abejas representa también declives importantes en la producción. Pero no es ninguna señal apocalíptica ni se trata de su extinción, ni mucho menos.


En esta ocasión deseo recordar a Francisco Orduña Bustamante:


Gracias a todos!!



nfjh

viernes, 9 de enero de 2015

Fertilizantes. Fuentes sustentables para la agricultura.

Fertilizantes. Fuentes sustentables para la agricultura.


Categoría: 2. Ciencia y tecnología.

La búsqueda de fuentes de fertilización para aumentar el rendimiento de los cultivos agrícolas es una preocupación tan antigua como la agricultura misma. Las primeras estrategias que desarrolló la humanidad para cumplir este objetivo fueron la búsqueda de tierras fértiles con buenas fuentes de abastecimiento de agua. Al mismo tiempo, aprendió a aprovechar los abonos provenientes de las actividades ganaderas y a realizar rotaciones de cultivos.
Los suelos minerales, como los que se encuentran en las zonas desérticas del planeta, suelen tener abundantes reservas de fósforo y potasio, provenientes de la intemperización física y química de las rocas. Debido a la escasa precipitación pluvial en estos ecosistemas, el balance hídrico tiene un componente escaso de penetración o infiltración de agua en el suelo, por lo que la pérdida de nutrientes por solubilización / lixiviación es sumamente baja o nula. Incluso, la erosión eólica puede depositar materiales ricos en nutrientes en determinados sitios, en virtud de su relieve. De manera que el balance de nutrientes incluso se hace positivo, es decir, que los nutrientes no se pierden sino que se acumulan. Sin embargo, en estos suelos falta un tercer elemento nutritivo que las plantas requieren en cantidades importantes para poder dar un rendimiento satisfactorio. Se trata del nitrógeno, un elemento esencial que forma parte de las moléculas de todos los aminoácidos, de todas las bases nitrogenadas que forman el ADN y ARN, de todos los pigmentos fotosintéticos, y está presente en algunos azúcares aminados y en algunas moléculas del grupo de los lípidos. El nitrógeno de los aminoácidos, representa la mayor fuente de demanda de este elemento para las plantas ya que estas biomoléculas son las unidades que utiliza el metabolismo para sintetizar nuevas proteínas y también para transportar y traslocar el nitrógeno. Las proteínas constituyen la maquinaria bioquímica por excelencia en todos los seres vivos ya que se encargan de catalizar prácticamente todas las reacciones de importancia biológica.

Las fuentes de nitrógeno para la agricultura se encuentran en variadas formas. Los abonos verdes aprovechan la facultad de las raíces de muchas leguminosas para formar asociaciones simbióticas con bacterias de los géneros Rhyzobium y Agrobacterium, las cuales son capaces de asimilar el nitrógeno atmosférico (78% del aire es nitrógeno, N2), incorporándolo en forma de hidroxilamina en un primer paso al aminoácido glutamina, a partir del cual se forman los demás aminoácidos, una vez que el glutamato se ha traslocado en forma de savia bruta (Xilema) desde las raíces hasta los sitios de reacción, normalmente las hojas y finalmente dirigirse a través del tejido de conducción (Floema) en forma de savia rica en nutrientes, reguladores de crecimiento y otras sustancias de importancia biológica, para ser acumulados en los tallos (disacáridos, como en la caña de azúcar, resinas, como en los pinos resiníferos), en los tejidos subterráneos de almacenamiento como tubérculos (papas, con abudantes reservas de carbihidratos en forma de granos de almidón), raíces tuberosas (camotes y yuca, ricos en granos de almidón), semillas ricas en proteínas y grasas (oleaginosas como el girasol, la soya, el cártamo, la canola, entre otras) y frutos, ricos en azúcares como sacarosa y fructosa. Los sistemas de producción como el arroz aprovechan la capacidad de bacterias de vida libre para fijar nitrógeno atmosférico, como las del género Clostridium, que se desarrollan en las condiciones de inundación en las que se maneja este cultivo en el denominado sistema chino de cultivo, que incluye además la aportación de abonos animales, provenientes en su mayoría de la crianza de aves y cerdos, aportando materia orgánica que alimenta a esta población de bacterias y ayuda a mantener las condiciones anaerobias en que se desarrollan.

Las fuentes minerales de fósforo y potasio en los suelos provienen de la intemperización física y química de las rocas (degradación o descomposición por acción de reacciones de hidrólisis, disolución, descomposición ácida o alcalina, fragmentación por temperaturas extremas, fragmentación por acción de la gravedad, erosión eólica e hídrica, entre ortos procesos de intemperismo conocidos). En el caso del abastecimiento de fósforo, las raíces de las plantas han desarrollado varios mecanismos a lo largo de su evolución. Uno de ellos consiste en la excreción de enzimas fitasas y fosfatasas que disuelven el fósforo contenido en las partículas de suelo. También en el caso de este elemento se han desarrollado asociaciones simbióticas que permiten a las plantas obtener fósforo a partir de las fuentes minerales que lo contienen, pero su disponibilidad es normalmente escasa para las raíces de una planta. Uno de estos mecanismos es la asociación simbiótica de las raíces de las plantas con hongos conocidos como micorrizas. Las micorrizas del género Frankia han sido ampliamente documentadas y estudiadas en los ecosistemas de bosques templados, asociadas con especies de pinos, principalmente. El mecanismo de acción de esta asociación simbiótica consiste en ampliar la capacidad de las raíces de la planta para explorar un mayor volumen de suelo. Es decir, que el micelio del hongo se extiende por el suelo de la rizósfera (volumen explorado por las raíces de un grupo de plantas o una planta individual) con una rapidez muy superior al  lo que puede crecer la raíz de una planta, este micelio cuenta también con mecanismos para la disolución del fósforo utilizando las enzimas fosfatasas y fitasas y tiene la capacidad de comunicar sus tejidos de conducción con los tejidos de conducción del vegetal, de manera que la planta se abastece de fuentes minerales de nutrientes y el hongo obtiene un abastecimiento de sustancias orgánicas sintetizadas por el vegetal. De esta manera, ambas especies se benefician mutuamente de su asociación.

El fósforo tiene una gran movilidad en el suelo y en algunos cultivos las fuentes orgánicas de este elemento pueden ser importantes. Se sabe que las reservas minerales de fósforo que se utilizan actualmente como fertilizantes, se agotarán en el transcurso del siglo 21. Para enfrentar este problema se tendrá que echar mano de reservas dispersas de este elemento. En algunas plantas de tratamiento de aguas residuales se efectúa el proceso de remoción de fósforo. En estos sistemas biológicos (Bardenpho y Phostrip) se alternan ciclos bajo condiciones aerobias con ciclos bajo condiciones anóxicas (oxígeno molecular ausente pero presente en aceptores de electrones como nitratos y sulfatos), de manera que en la fase anóxica las bacterias agotan sus reservas de ATP liberando el fósforo, en forma de fosfato inorgánico, a la solución, mientras que en la fase aerobia el fósforo se acumula en forma de ATP dentro del citoplasma de las bacterias (Winkler, 1998). En este momento se efectúa la separación de la biomasa celular por sedimentación, obteniéndose la mayor concentración de fósforo dentro de la biomasa obtenida. La base de este proceso será bastante útil para concentrar el fósforo de fuentes dispersas, en este caso en el medio acuático.

El nitrógeno asimilable por los vegetales debe estar en forma de nitrato o en forma de amonio. Sin embargo, se sabe que el amonio (con una carga positiva) tiene menos movilidad en los suelos (con cargas negativas en su superficie de intercambio) que el nitrato (con una carga negativa). Debido a que la eficiencia de la fertilización es sumamente baja, se espera que las formas amoniacales van a ser las más ampliamente utilizadas. Esta forma química permite que el nitrógeno se acumule en las superficies de intercambio del suelo y permanezca disponible por más tiempo que el caso del nitrógeno (Orduna y col., 2002). Las aplicaciones foliares de nutrientes son también una forma de aumentar la eficiencia del uso de los nutrientes aplicados en la agricultura.


Bibliografía.

Orduna MA, Silva AE., Martínez PP.2002. Migración de compuestos nitrogenados de lodos de tratamiento de aguas residuales aplicados en columnas de suelo. Universidad Nacional Autónoma de México. Programa de Posgrado en Ingeniería. Sección de Ingeniería Ambiental.

Winkler, Michael A. 1998. Tratamiento biológico de aguas de desecho. Editorial Limusa SA de CV. México DF. México.