Espectroscopía visible y del infrarrojo cercano para el análisis de nutrientes en tejido vegetal de caña de azúcar para producción de panela

La espectroscopía de reflectancia en el infrarrojo cercano (NIRS) es una tecnología rápida, multiparamétrica, amigable con el ambiente, de bajo costo y gran exactitud, para el análisis de diversos componentes en alimentos, en suelo y en agricultura. El objetivo del presente estudio fue construir modelos de calibración NIRS, para la predicción de nutrientes en tejido vegetal de caña de azúcar, para producción de panela, cultivada en la región de la Hoya del río Suárez. Un total de 416 muestras de tejido fueron escaneadas en el segmento espectral Vis-NIR. El análisis quimiométrico, se realizó con el software WinISI V4.10, aplicando la regresión de mínimos cuadrados parciales modificados, junto a una validación cruzada. Se evaluaron cuatro modelos con diferentes tratamientos matemáticos y el rendimiento de las calibraciones, se hizo por medio de la validación externa, analizando las medidas de bondad de ajuste, como el coeficiente de determinación de la predicción, el error estándar de la predicción ajustado por el sesgo y la desviación predictiva residual. Los resultados muestran que el modelo de calibración para N presentó el mayor poder predictivo. Para macronutrientes, las calibraciones, con mayor poder predictivo, fueron P y K y para micronutrientes, el modelo para B, mientras que para Cu presentó el más bajo poder predictivo. Se encontraron modelos adecuados para la predicción de los contenidos de N, Ca y P; para los demás nutrientes, se recomienda ampliar el conjunto de calibración.

Near Infrared Reflectance Spectroscopy (NIRS) is a fast, multiparametric, environmentally friendly, low-cost, and highly accurate technology for the analysis of components in food, soil, and agriculture. The purpose of this study was to generate NIRS calibration models for the prediction of nutrients in plant tissue of sugarcane to panela production cultivated in the Hoya del Río Suárez region. A total of 416 tissue samples were scanned in Vis-NIR spectral segment. Chemometric analysis was performed with the WinISI V4.10 software applying modified partial least squares regression with cross-validation. Four models with different mathematical treatments were evaluated, and the performance of calibrations was made through external validation analyzing the goodness-of-fit measures as prediction determination coefficient, standard error of the bias-adjusted prediction, and residual predictive deviation. The results showed that the calibration model for N had the highest predictive power. For macronutrients, the calibrations with the best predictive power were for P and K, and micronutrients for B, while Cu presented the lowest predictive power. Adequate models were found for the prediction of N, Ca, and P. In the case of the other nutrients, it is recommended to expand the calibration set.

Respuesta del café a la fertilización con zinc en suelos de la zona cafetera colombiana / Coffee crop response to zinc fertilization in soils of the Colombian coffee region / Resposta do café à fertilização com zinco nos solos da zona cafeeira

RESUMEN Aunque el zinc (Zn) es un microelemento esencial para la nutrición del café por su efecto directo sobre el crecimiento y porque sus deficiencias en las etapas vegetativas son cada vez más comunes, son pocas las investigaciones relacionadas con este nutriente en Colombia. Por ello, con el objetivo de evaluar la respuesta del café variedad Colombia renovado por zoca a la fertilización con zinc (Zn), se realizó una investigación en tres localidades: Venecia, Gigante y Timbío. Los tratamientos consistieron en tres dosis de Zn (5, 10 y 20 kg.ha-1), aplicadas al suelo en forma de óxido (ZnO), y tres dosis de Zn (0,045, 0,09 y 0,18 kg.ha-1), aplicadas vía foliar como quelato, además de un testigo sin aplicación de Zn. Durante el primer año, la aplicación edáfica se realizó a los dos y ocho meses después del zoqueo, y a partir del segundo año, cada seis meses con la recomendación NPK según el análisis de suelo. La aplicación foliar se realizó a los 60 y 90 días después del pico de floración tanto para la cosecha principal como para la mitaca de cada sitio. Se midió la producción anual de café cereza y acumulada durante cuatro años. Para las condiciones del estudio la fertilización edáfica o foliar de Zn no tuvo efectos significativos en la producción de café cereza pero si se registraron aumentos en los niveles de Zn en el suelo y en las hojas.

ABSTRACT Even though Zn is an essential micronutrient for coffee nutrition due to its direct effect on plant growth and because Zn deficiencies are more and more frequent, research related to this nutrient in coffee in Colombia is still little. For these reasons, aiming to determine the Colombian variety coffee crop response to zinc fertilization (Zn) in three sites of the Colombian coffee region, the supply of three Zn rates applied to soil in the form of ZnO (5, 10 and 20 kg.ha-1), and three doses of Zn quelate applied via foliar (0.5, 1.0 and 2.0 kg.ha-1), plus a control without Zn were evaluated. The research was carried out in three sites: Venecia, Gigante and Timbio. During the first year soil treatments were applied two and eight months after trimming, and from the second year the edaphic application was carried out every six months simultaneously with the NPK recommendation according to soil analysis. Foliar application was carried out at 60 and 90 days after the blooming peak for both main harvest and the "mitaca" of each site. Coffee berries yield annually and accumulated over four years were analyzed. For the study conditions the Zn application both edaphic and foliar did not affect significantly coffee yield but did increase the Zn contents at soil and leaves.

RESUMO Embora o zinco (Zn) seja um microelemento essencial para a nutrição do café devido a seu efeito direto no crescimento e porque suas deficiências nas etapas vegetativas são cada vez mais comuns, há pouca pesquisa relacionada a este nutriente na Colômbia. Por esta razão, com o objetivo de avaliar a resposta do café da variedade Colômbia, renovado pelo zoca, à fertilização com zinco (Zn), foi realizada uma investigação em três locais: Venecia, Gigante e Timbío. Os tratamentos consistiram em três doses de Zn (5, 10 e 20 kg.ha-1), aplicadas ao solo na forma de óxido (ZnO), e três doses de Zn (0,045, 0,09 e 0,18 kg.ha-1), aplicadas por aplicação foliar como quelato, além de um controle sem aplicação de Zn. Durante o primeiro ano, a aplicação do solo foi realizada dois e oito meses após a enxada, e a partir do segundo ano, a cada seis meses com a recomendação da NPK de acordo com a análise do solo. A aplicação foliar foi feita aos 60 e 90 dias após o pico de floração, tanto para a cultura principal como para a mitaca em cada local. A produção anual e cumulativa de café cereja foi medida ao longo de quatro anos. Para as condições do estudo, a fertilização do solo ou foliar Zn não teve efeito significativo na produção de café cereja, mas foram registrados aumentos nos níveis de solo e de Zn foliar.

Concentración foliar de macro- y micro-nutrimentos en cuatro leguminosas maderables del trópico estacionalmente seco de Costa Rica / Foliar concentration of macro- and micronutrients in four woody legumes from a tropical dry-seasonal forest in Costa Rica

Resumen La productividad de las plantaciones forestales con especies nativas se puede incrementar si se conocen bien los requerimientos nutricionales de cada una de las especies. Estos requerimientos pueden variar de acuerdo a las estrategias ecológicas de las especies y a las adaptaciones que tienen, como por ejemplo la capacidad de fijar nitrógeno. En el presente trabajo se presentan los "rangos satisfactorios" de concentración foliar de macronutrimentos y micronutrimentos para cuatro leguminosas del trópico estacionalmente seco de Guanacaste, Costa Rica. Se analizó la concentración foliar de N, P, Ca, Mg, K, S, Fe, Mn, Cu, Zn y B, Na en las especies Dalbergia retusa (cocobolo), Enterolobium cyclocarpum (guanacaste), Hymenaea courbaril (guapinol) y Schizolobium parahyba (gallinazo). La concentración de nutrimentos varió con las especies y según la capacidad de fijar nitrógeno o no y dentro de cada una de esas categorías de acuerdo a la tasa de crecimiento. La concentración total de nutrimentos fue mayor para las especies fijadoras de N que para las no fijadoras y dentro de cada uno de esos grupos la concentración total de nutrimentos fue mayor para las especies de crecimiento rápido comparado con aquellas de crecimiento más lento. De acuerdo a la cantidad de nutrimentos observados en las hojas, se recomienda que H. courbaril y D. retusa deberían ser sembradas en suelos relativamente pobres de nutrimentos, mientras que E. cyclocarpum y S. parahyba en suelos más fértiles. Para D. retusa e H. courbaril se presenta información nueva sobre concentraciones y se mejora la misma para algunos elementos no mencionados en la literatura para E. cyclocarpum y S. parahyba.

Abstract The information about nutritional aspects of trees in the tropical dry forest is scarce. This investigation aims to establish a normal range of foliar nutrient concentration to four forestry species as related to their growth rates and biological nitrogen fixation capacity in the seasonally dry ecosystem at Guanacaste, Costa Rica. Foliar samples for four species: Dalbergia retusa (cocobolo), Enterolobium cyclocarpum (guanacaste), Hymenaea courbaril (guapinol or jatobá) and Schizolobium parahyba (gallinazo or pachaco), all belonging to the Fabaceae family, were analyzed for N, P, Ca, Mg, K, S, Fe, Mn, Cu, Zn, B and Na. Nutrient concentration varied with species according to their ability to fix nitrogen and their rate of growth. The overall concentration of macronutrients was higher in nitrogen-fixing species compared with non-fixing species, and within each one of those groups, the species with higher growth rate presented more macronutrients than species with low growth rate. According to the concentration of foliar nutrients accumulated in the foliage, we recommend that H. courbaril and D. retusacould be grown in the region soils with medium fertility and E. cyclocarpum and S. parahyba in the more fertile soils. Values ranges of foliar concentrations considered as satisfactory presented in this work are new for D. retusa and H. courbaril and improve the scarce information available for E. cyclocarpum and S. parahyba. Rev. Biol. Trop. 66(3): 969-983. Epub 2018 September 01.

Grape yield, and must compounds of 'Cabernet Sauvignon' grapevine in sandy soil with potassium contents increasing / Produção e composição do mosto de viníferas'Cabernet Sauvignon' cultivadas em solo arenoso com teores crescentes de potássio

ABSTRACT: Content of exchangeable potassium (K) in t soil may influence on its content in grapevines leaves, grape yield, as well as, in must composition. The study aimed to assess the interference of exchangeable K content in the soil on its leaf content, production and must composition of 'Cabernet Sauvignon' cultivar. In September 2011, in Santana do Livramento (RS) five vineyards with increasing levels of exchangeable K in the soil were selected. In the 2012/13 and 2013/14 harvests, the grape yield, yield components, total K content in the leaves in full bloom and berries veraison were evaluated. Values of total soluble sugar (TSS), pH, total titratable acidity (TTA), total polyphenols and anthocyanins were evaluated in the must. Exchangeable K content increase in soil with sandy surface texture increased its content in leaves collected during full flowering and in berries and must pH; however, it did not affect production of the 'Cabernet Sauvignon'.

RESUMO: O potássio (K) é um dos macronutrientes exigidos em maior quantidade pela videira, porém o seu incremento no solo pode não aumentar a produção de uva, mas pode modificar a sua composição. O trabalho objetivou avaliar a interferência do teor de K trocável no solo sobre o seu teor na folha, produção e composição do mosto da cv. 'Cabernet Sauvignon'. Em setembro de 2011, em Santana do Livramento (RS), foram selecionados cinco vinhedos com níveis crescentes de K trocável no solo. Nas safras 2012/13 e 2013/14, foi avaliada a produção de uva, os componentes de produção, o teor total de K nas folhas no pleno florescimento e na mudança da cor das bagas. No mosto, foram avaliados os valores de sólidos solúveis totais (SST), pH, a acidez total titulável (ATT) e os totais de polifenóis e antocianinas. O incremento do teor de K trocável no solo aumentou o K total nas folhas no pleno florescimento, nas bagas e a composição do mosto, mas não afetou a produção de uva da cv. 'Cabernet Sauvignon'.

Níveis críticos e faixas de suficiência nutricional em laranjeira-pêra na Amazônia Central obtidas pelo método DRIS / Critical levels and nutrient sufficiency ranges in orange of the Central Amazon determined by DRIS method

The nutritional status of orange trees depends of reference values that are appropriate to reflect their nutritional condition. The objective this work was to assess the nutrient reference values and evaluated the nutritional status of sweet orange trees in several orchard fields of Central Amazonia (municipalities of Iranduba, Manacapuru, Manaus, Presidente Figueiredo and Rio Preto da Eva). We used the Diagnosis and Recommendation Integrated System for multivariate relation (DRIS) method to establish the nutrient reference values. The nutritional status of 120 commercial orchards of orange grafted on rangpur lime was evaluated by the sufficiency ranges defined from the set of nutritionally balanced plants. For macronutrients, the nutritional sufficiency ranges were (g kg-1): 28-30 (for nitogen, N); 1.6-1.7 (phosphorus, P); 7-9 (potassium, K); 26-29 (calcium, Ca); 3.6-4.0 (magnesium, Mg); 1.7-2.0 (sulfur - S) and for micronutrients (mg kg-1): 47-56 (boron, B); 8-10 (copper, Cu); 84-93 (iron, Fe); 12-13 (manganese, Mn); 14-16 (zinc, Zn). For macronutrients, the critical levels were (g kg-1): 28 (for N); 1.6 (P); 7 (K); 26 (Ca); 3.6 (Mg); 1.7 (S) and for micronutrients (mg kg-1): 47 (B); 8 (Cu); 84 (Fe); 12 (Mn) and 14 for Zn. Nutritional standards obtained by the DRIS methods are in disagreement with the normal ranges proposed in the literature for most nutrients. In about 50% of orchards, the elements P, K, Ca, S, B, Cu e Fe were found below the critical levels. This suggests that orange producers in Central Amazonia should pay more attention to these elements when planning fertilization practices.

A avaliação do estado nutricional da laranjeira depende da definição de valores de referência que sejam adequados para refletir suas condições nutricionais. Neste trabalho, objetivou-se determinar os valores de referências e avaliar o estado nutricional de laranjeiras-pêra em diversas glebas na Amazônia Central (municípios de Iranduba, Manacapuru, Manaus, Presidente Figueiredo e Rio Preto da Eva). Utilizou-se o Sistema Integrado de Diagnose e Recomendação de relações multivariadas (DRIS) para estabelecer os valores de referência nutricional. O diagnóstico nutricional de 120 glebas comerciais de laranjeiras-pêra, enxertadas em limoeiro cravo foram avaliadas pelas faixas de suficiência definidas a partir do conjunto de plantas nutricionalmente equilibradas. Para os macronutrientes, as faixas de suficiência nutricional foram (g kg-1): 28-30 (para nitrogênio, N); 1,6-1,7 (fósforo, P); 7-9 (potássio, K); 26-29 (cálcio, Ca); 3,4-4 (magnésio, Mg); 1,7-2 (enxofre, S) e para os micronutrientes (mg kg-1): 47-56 (boro, B); 8-10 (cobre, Cu); 84-93 (ferro, Fe); 12-13 (manganês, Mn); 14-16 (zinco, Zn). Para os macronutrientes, os níveis críticos foram (g kg-1): 28 (para N); 1,6 (P); 7 (K); 26 (Ca); 3,6 (Mg); 1,7 (S) e para os micronutrientes (mg kg-1): 47 (B); 8 (Cu); 84 (Fe); 12 (Mn); 14 para Zn. Padrões nutricionais obtidos pelo DRIS discordam das faixas de suficiência propostas pela literatura para maioria dos nutrientes. Em quase 50% das glebas monitoradas, P, K, Ca, S, B, Cu e Fe estão abaixo dos níveis críticos propostos neste trabalho. Isto sugere que os produtores de laranja na Amazônia Central deveriam atentar-se para estes elementos no planejamento das fertilizações.

Sistema por infravermelho próximo (NIR) para análises de nitrogênio foliar / System by near infrared (NIR) for analysis of nitrogen foliar

O sistema de análises por infravermelho próximo (NIR) tem potencial para substituir metodologias convencionais de análises laboratoriais garantindo qualidade e especificidade. O objetivo do trabalho foi calibrar e utilizar o NIR para análises de nitrogênio foliar de milho e soja. Para a construção do banco de dados e das curvas de calibração, foram selecionados 100 espectros dos 315 obtidos da leitura em triplicata de 105 amostras de folhas de milho, e 73 espectros dos 363 resultantes da leitura em triplicata de 121 amostras de folhas de soja. Os demais espectros foram utilizados para a validação das curvas construídas. Avaliou-se a habilidade de predição dos modelos construídos utilizando-se amostras não pertencentes ao banco de dados, sendo 92 amostras de folhas de milho e 86 amostras de folhas de soja. Todas as amostras foram submetidas também à análise convencional pelo método Kjeldahl. Os resultados foram analisados por comparação, através dos coeficientes de correlação e pelo teste t-Student a 5% de probabilidade. A calibração gerou curvas capazes de estimar resultados que não diferiram estatisticamente dos obtidos pelo método padrão e os coeficientes de correlação de 0,85 e 0,88 para nitrogênio foliar em milho e soja, respectivamente, obtidos na validação indicam que as curvas são válidas e podem gerar resultados confiáveis. Na etapa de predição, os valores encontrados pelo NIR não diferem dos resultados do método padrão e os coeficientes de correlação de 0,79 e 0,85 para milho e soja respectivamente, indicam que o sistema NIR expressa o teor de nitrogênio foliar com confiabilidade aceitável.

The system analysis by near infrared (NIR) has the potential to replace conventional methods of laboratory analysis ensuring quality and specificity. The objective of this study was to calibrate and use the NIR for analysis of foliar nitrogen in corn and soybean plants. For building the database and the calibration curves, were selected 100 of the 315 spectra obtained in triplicate reading of 105 samples of corn leaves, and 73 of the 363 spectra resulting from the reading of 121 in triplicate samples of soybean leaves. The remaining spectra were used to validate the constructed curves. Then we evaluated the predictive ability of models built using samples not belonging to the database, 92 samples of leaves of maize and 86 samples of soybean leaves. All samples were also subjected to conventional Kjeldahl analysis. The results were analyzed by comparison of the coefficients of correlation and the t-Student test at 5% probability for difference between means for testing the equality between the methods. The calibration curves generated able to report results statistically equal to the standard method and the correlation coefficients of 0.85 and 0.88 for leaf nitrogen in corn and soybeans, respectively, obtained in the validation indicate that the curves are valid and may yield reliable. In step prediction, the values found by the NIR system for sheets of soybean and corn do not differ from results of standard method and the correlation coefficients of 0.79 and 0.85 for corn and soybean respectively, indicate that the NIR system expressed the leaf N content with acceptable reliability.