4.4.2.1 Muestreo para la estimación de la producción de biomasa en maíz y frijol en los sistemas MIAF, MBMV y MLCP
La estimación de rendimiento de grano, biomasa aérea y de la raíz se realizó por triplicado en cada uno de los tratamientos correspondientes a cada sistema de manejo. Las dos primeras estimaciones se realizaron en 2 m de una hilera de maíz y/o frijol, evaluando el rendimiento de grano y el de biomasa aérea compuesta por el tallo, hojas y cubiertas de la mazorca. Para biomasa radical se extrajo una planta representativa por muestreo, trazando un cuadro de 0.4 x 0.4 m donde el tallo de la planta ocupó el centro y se profundizó hasta 0.4 m lo que corresponde a un volumen de suelo de 0.06 m3. El suelo adherido a la masa de raíz se separó introduciendo la raíz completa a un recipiente con agua (Figura 4.4), y las raíces que se separaban se colectaron vertiendo el agua sobre una malla. En el caso específico del frijol se tuvo especial cuidado de
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recoger las hojas que la planta tiró durante su desarrollo, principalmente después de la etapa de antesis.
Aunque en el sistema MIAF el maíz y frijol ocupó cada uno un área de 0.3 ha y la guayaba 0.4 ha, y en MBMV el maíz un área de 0.869 ha, con el objetivo de realizar las comparaciones sobre una misma base, la producción de biomasa se expresó en los tres sistemas en función de una hectárea.
(a) (b) Figura 4.4. Extracción (a) y lavado del sistema radical del maíz (b).
4.4.2.2 Evaluación de la biomasa de maíz y frijol en los módulos de cultivo simple en la microcuenca con el sistema MIAF
Con el objetivo de comparar la producción de biomasa del maíz, frijol y guayaba en los módulos MIAF entre los mismos pero bajo cultivo simple en la misma microcuenca, se establecieron en la posición baja, media y alta de la ladera, módulos de frijol, maíz y guayaba en unicultivo. La producción de biomasa del maíz y frijol se cuantificó muestreando 2 m de cuatro hileras centrales del módulo, expresándolo en toneladas por hectárea. En lo que respecta a la guayaba se menciona en la siguiente sección.
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4.4.2.3 Evaluación de la biomasa de guayaba en la microcuenca bajo el sistema MIAF y módulo en cultivo simple dentro de la misma microcuenca.
En el mes de junio del 2009, al inicio del ciclo de lluvias y período de siembra de los cultivos anuales y en enero del 2010 en la cosecha del fruto de guayaba, se eligieron en la sección vertical de la ladera; baja, media y alta con 100% de fertilización, tres árboles de guayaba representativos por su vigor y desarrollo (Figura 4.5).
M1, M2, M3 numero de muestreos por fecha
a1 a2 a3 Árboles muestreados en junio del año 2009
a1 a2 a3 Árboles muestreados en enero del año 2010
Figura 4.5. Muestreo para la estimación de la producción de biomasa aérea, de fruto y radical de guayaba en el sistema MIAF
Los árboles conjuntamente con las raíces se extrajeron trazando un cuadro de 0.4 x 0.4 m, donde el tronco del árbol ocupó el centro y se profundizó hasta 50 cm correspondiendo a un volumen de suelo de 0.08 m3. Con el objetivo de extraer la totalidad de masa de la raíz adherida a la raíz principal, fue necesario eliminar el suelo adherido sometiendo primeramente toda la raíz a un lavado a presión (Kolesnikov, 1973) (Figura 4.6 a, b). Posteriormente se extrajo toda la raíz y se introdujo en un recipiente de 20 litros de agua para separar el resto del suelo adherido. Además, en el caso específico de los árboles que se encontraban en la fase de producción (segundo muestreo) se evaluó el rendimiento de fruto. La biomasa total ganada por los árboles de guayaba correspondió a la diferencia del peso de la biomasa al final del ciclo
Sección baja de ladera 100% fertilización Sección alta de ladera
100% fertilización
Sección media de ladera 100% fertilización M 1 M 2 M 3 M 3 M 2 M 1 M 3 M 2 a3 a3 a2a2 a1 a1 a1a1 a2a2 a3 a3 a3 a3 a2a2 a1a1 M 1
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(enero) y la inicial (junio), y se expresó para 909 árboles que ocupan 0.4 ha en una hectárea MIAF. En el cultivo simple únicamente se seleccionó un árbol en cada fecha de muestreo.
(a) (b)
Figura 4.6. Lavado (a) y extracción del sistema radical del árbol de guayaba (b).
4.4.2.4. Estimación de la producción de biomasa de Gliricidia sepium en el
sistema MBMV
De manera similar a lo descrito para el caso de los árboles de guayaba en el sistema MIAF, en el mes de junio del 2009 y enero del 2010, se eligió para cada tratamiento a evaluar un área representativa en vigor y desarrollo del seto de Gliricidia. En cada área seleccionada se cortó a nivel de la superficie del suelo las plantas correspondientes a 0.5 m lineales de seto. En 0.25 m del seto se extrajeron las raíces confinadas a 0.4 m a ambos lados del seto y a 50 cm de profundidad, lo que correspondió a un volumen de suelo de 0.1 m3 (Figura 4.7 a, b). La biomasa total ganada por el seto correspondió a la diferencia del peso de la biomasa al final del ciclo (enero) y la inicial (junio). Las raíces se extrajeron de manera similar a la descrita para el árbol de guayaba.
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(a) (b)
Figura 4.7. Muestreo de (a) biomasa aérea y (b) extracción del sistema radical de Gliricidia sepium.
4.4.3 Métodos de laboratorio
4.4.3.1 Separación de las diferentes partes de la planta, secado y determinación del peso
Las plantas de guayaba se separaron en hojas, ramillas, tallo, raíces y frutos, para la
Gliricidia sólo en las tres primeras partes, y las plantas de frijol y maíz en tallo + hojas,
raíces y grano. En todos los casos, las plantas fueron divididas en segmentos más
pequeños, y si la muestra tenía mucha humedad como era el caso de las plantas de
maíz, guayaba y Gliricidia, primeramente se secaron al sol por cuatro días, después en una estufa de aire forzado a 70 0C durante 72 horas, para posteriormente pesarlas en una balanza analítica.
4.4.3.2 Porcentaje de materia seca
Las muestras se trituraron en un molino y se tamizaron con una malla de 0.1 mm. En cápsulas de aluminio previamente pesadas se colocó 1 g de muestra tamizada y
homogeneizada. Después se colocaron en un horno al vacío a 70 oC con presión de 15
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dentro de la pared celular. Posteriormente se pasaron a un desecador hasta que estuvieran a temperatura ambiente para ser pesadas nuevamente y determinar el porcentaje de materia seca, mediante la siguiente fórmula:
% MS = (PCMs – PC)/Pm x 100
Dónde:
% MS= Porcentaje de materia seca
PCMs= Peso de cápsula más muestra seca PC= Peso de cápsula
Pm= Peso de muestra
4.4.3.3 Determinación de la fracción de carbono por calorimetría
4.4.3.3.1 Estimación del valor calórico de la biomasa aérea, raíz, fruto, y grano Se realizó en el laboratorio de Nutrición Animal del Departamento de Zootecnia de la Universidad Autónoma Chapingo. De manera general consistió en obtener, de cada muestra, la cantidad de energía total en kcal/kg y transformarla a moles de carbono potencial fijado, utilizando la relación de moles (g/peso molecular) y con el peso de la muestra inicial determinar la fracción de carbono fijado. Las muestras de cada especie, así como de las partes en que fue separada se analizaron por duplicado. Para ello se utilizó un Calorímetro Isoperibólico Parr modelo 1266.
4.4.3.3.2 Estimación de la fracción de carbono fijado
Este método de estimación se basa en la cantidad de energía que requiere una planta para fijar un mol de carbono aproximadamente. A continuación se describe el cálculo realizado para la biomasa del tronco de guayaba.
a) Las calorías producidas en el tronco de guayaba se transforman a unidades de Joules (J). Un J es igual a 0.239 cal.
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b) Los Joules por gramo se transforman en moles de carbono por gramo. Un mol de carbono es igual a 480769 J
Moles de C g-1 = 17378 J/g * 1 mol C / 480769 J mol-1 = 0.036 mol C g-1 c) Calcular los gramos de carbono utilizando la fórmula de moles
Mol de C = gramos de C (1 mol / masa atómica del C) Gramos de C = Mol de C / (1 mol/12.01 g/mol)
Gramos de C = 0.036 /0.08326 = 0.43 gr C
d) Calcular los gramos de CO2 capturados por gramo de carbono
Para presentar los resultados en términos de masa de CO2, se multiplica la masa de
carbono por el cociente de 44/12, bajo el supuesto que cualquier carbono que se emite a la atmósfera en forma de CO será rápidamente oxidado a CO2 (Blasing et al., 2004).
De esta manera 0.43 gramos de carbono en un gramo de tronco de guayaba multiplicado por 3.67 será igual a 1.58 gramos de CO2.
4.5 RESULTADOS