Integrated processing methodology to identify the spatial variability of accumulated infiltration for agricultural soil

The infiltration of water in the soil, and its variation in space, is essential to establish the irrigation schedule for crops and to evaluate the possible degrading effects on the soil. The objective was to develop an integrated processing methodology in Rstudio to identify the spatial variability of the accumulated infiltration, in two phases related to pea crops. Field sampling was carried out on a rectangular mesh with 48 points per moment, using double infiltrometer rings. The data were evaluated by means of geostatistical tools adjusted with programming code in Rstudio, defining the relationships between the magnitudes of the accumulated infiltration, for different test instants, without the need to make statistical adjustments to the normality of variables, discriminated over a period between 1 and 80 minutes. The results suggest the existence of spatial variability of the accumulated infiltration in the two evaluated phases, considering that most of the analyzed data were adjusted to multiple variance models, maintaining a degree of spatial dependence, and validating the effectiveness of the adjusted methodology developed and implemented. The spatial relationships were corroborated by means of contour maps, where the spatial variation of the accumulated infiltration between the two identified cultivation moments was observed. The reliability of the interpolation by the Ordinary Kriging method was verified by generating variance maps, establishing the degree of homogeneity of the interpolation. The variability of infiltration confirms the validity of the adjusted methodology implemented.

La infiltración del agua en el suelo y su variación espacial es fundamental para establecer la programación de riego en los cultivos y evaluar los posibles efectos degradativos en el suelo. El objetivo fue desarrollar una metodología de procesamiento integrado en Rstudio, para identificar la variabilidad espacial de la infiltración acumulada, en dos fases para un cultivo de arveja. El muestreo de campo se adelantó sobre una malla rectangular georreferenciada con 48 puntos, por cada momento, utilizando anillos infiltrómetros dobles. Los datos fueron evaluados por medio de herramientas geoestadísticas, ajustadas con código de programación en Rstudio, definiendo las relaciones entre las magnitudes de la infiltración acumulada, para diferentes instantes de prueba, sin la necesidad de realizar ajustes estadísticos de normalidad de variables, discriminados en un periodo entre 1 y 80 minutos. Los resultados sugieren la existencia de variabilidad espacial de la infiltración acumulada en las dos fases evaluadas, considerando que, la mayoría de los datos analizados, se ajustaron a múltiples modelos de semivarianza, manteniendo grados de dependencia espacial, particularmente, respecto al máximo valor acumulado de infiltración, validando la eficacia de la metodología ajustada. Las relaciones espaciales fueron corroboradas con mapas de contorno, en donde se observó la variación espacial de la infiltración acumulada entre los momentos de cultivo identificados. La confiabilidad de la interpolación por el método Kriging ordinario, se verificó mediante la generación mapas de varianza, estableciendo el grado de homogeneidad de la interpolación. La variabilidad de la infiltración confirma la validez de la metodología ajustada implementada.

Comportamiento espacial de indicadores fisicoquímicos y calidad del suelo en plantación de Theobroma cacao en Padre Abad, Ucayali, Perú

El cultivo de cacao en el trópico peruano presenta bajos rendimientos, lo que exige buscar alternativas para aumentar la producción. Frente a esta situación, los estudios geoespaciales facilitan el diagnóstico de fertilidad y la aplicación de planes de fertilización. Por lo tanto, se evaluó la distribución espacial de indicadores fisicoquímicos y calidad del suelo en Padre Abad, región Ucayali, Perú. Se evaluaron indicadores fisicoquímicos y la calidad del suelo y se sometieron al análisis geoestadístico, a través del interpolador Kriging, encontrándose coeficientes de variación bajos para arcilla, pH y potasio K y medios para arena, limo, materia orgánica (MO), nitrógeno (N), fósforo (P), potasio (K+), calcio (Ca2+), magnesio (Mg2+), aluminio (Al3+), capacidad de intercambio de cationes (CIC), saturación de bases (SB), acidez cambiable (AC) y saturación de aluminio (SAl). La calidad del suelo varió entre baja a muy baja, con una distribución espacial de 52,24 y 47,76 %. El análisis de componentes principales encontró significancia para arena, limo, MO, N, K+, Al3+, CIC, %AC, %BC y %SAl, todos presentan variación espacial, según su nivel de fertilidad, excepto K+. Los modelos de interpolación con mejores ajustes fue el exponencial y lineal con dependencia espacial fuerte para arena, limo y K, moderada para MO, N, Al, CIC, %SAl e índice de calidad del suelo y débil para %BC y %AC, con una eficiencia de predicción confiable. Se encontró alta variabilidad espacial con valores medios de los diferentes indicadores de fertilidad bajos, no favorables para el desarrollo del cultivo de cacao.

Cocoa cultivation in the Peruvian tropics has low yields, which requires seeking alternatives to increase the production. Faced with this situation, geospatial studies facilitate the diagnosis of fertility and the efficient application of fertilization plans. Therefore, the spatial distribution of physicochemical indicators and soil quality in Padre Abad, Ucayali region, Peru were evaluated. Physicochemical indicators and soil quality were evaluated and subjected to geostatistical analysis through the Kriging interpolator, finding low coefficients of variation for clay, pH and potassium (K+), and medium for sand, silt, organic matter (OM), nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K+), calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+), aluminum (Al3+), cation exchange capacity (CEC), base saturation (BS), exchangeable acid (EA) and aluminum saturation (AlS). Soil quality ranged from low to very low quality with a spatial distribution of 52.24 % and 47.76 % respectively. Principal component analysis found significance for sand, silt, OM, N, K+, Al3+, CEC, %EC, %BS and %AlS, all showing spatial variation according to their fertility level, except K+. The interpolation models with best fits were the exponential and linear with strong spatial dependence for sand, silt and K, moderate for MO, N, Al, CEC, %AlS and soil quality index (SQI), and weak for %BS and %EC, with reliable prediction efficiency. The research found high spatial variability with low mean values of the different fertility indicators, not favorable for cocoa crop development.

Distribución espacial de antracnosis (Colletotrichum gloeosporioides Penz) en aguacate en el Estado de México, México / Spatial distribution of anthracnose (Colletotrichum gloeosporioides Penz) in avocado in the State of Mexico, Mexico

Resumen El aguacate (Persea americana) es una especie cuyo cultivo es de gran importancia nutricional y económica para México; sin embargo, como cualquier otro cultivo, a menudo se ve afectado por plagas y enfermedades que limitan su comercialización a nivel mundial. El hongo fitopatógeno Colletotrichum gloeosporioides es el agente causal de la antracnosis en el aguacate y se manifiesta en las etapas tempranas del desarrollo del fruto, así como en poscosecha y durante el almacenamiento, en condiciones de alta humedad relativa (80%) y temperaturas desde los 20 ◦C. Las pérdidas económicas a causa de este hongo pueden ser de hasta el 20% de la producción. En el presente estudio se aplicaron métodos geoestadísticos para definir la distribución espacial de antracnosis en frutos de aguacate cultivar Hass en cuatro municipios del Estado de México, durante el periodo de enero a junio de 2017. La distribución de la antracnosis se ajustó a modelos gaussianos y exponenciales en la mayoría de los casos. Los mapas de infestación realizados mediante krigeado muestran más de un centro de agregación de la enfermedad. Este análisis permitió estimar la superficie infestada: se encontró una infestación de más del 50% en los primeros muestreos y de hasta un 98% en los muestreos de junio en todas las zonas estudiadas. © 2019 Publicado por Elsevier Espana, S.L.U. en nombre de Asociacion Argentina de Microbiologıa. Este es un art´ıculo Open Access bajo la licencia CC BY-NC-ND (http://creativecommons. org/licenses/by-nc-nd/4.0/).

Abstract Persea americana is a species of great nutritional and economic importance for Mexico, however, like any other agricultural crop, it is affected by pests and diseases that limit its worldwide commercialization. The phytopathogenic fungus Colletotrichum gloeosporioides is the causative agent of anthracnose in avocado and manifests itself in the early stages of fruit development as well as in post-harvest and storage, under conditions of high relative humidity (80%) and at temperatures from 20°C, causing losses economic up to 20% of production. Applying geostatistical methods the present study aims to define the spatial distribution of anthracnose in Hass avocado fruits in four municipalities of the State of Mexico during the period from January to June 2017. The results show that the distribution of anthracnose was adjusted to gaussian and exponential models in most, the infestation maps made through the kriging show more than one centerof aggregation of the disease, based on it the infested surface was estimated, finding an infestation of more than 50% in the first samples and up to 98% in the samplings belonging to the month of June in all the areas studied. © 2019 Published by Elsevier Espana, S.L.U. on behalf of Asociación Argentina de Microbiología. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (https://creativecommons.org/ licenses/by-nc-nd/4.0/).

Spatial and temporal distribution of species diversity in semideciduous seasonal forests with occurrence of fire / Distribución espacial y temporal de la diversidad de especies en un bosque estacional semideciduo con un episodio de incendio

AbstractThe spatial and temporal distributions of vegetation can be influenced by edaphic and environmental factors as well as disturbances. The present study was undertaken to characterize the distribution and spatial dependence of species diversity in a fragment of semideciduous seasonal forest after a disturbance event by fire and to identify changes during natural regeneration. The fire, occurred in 1999, and surveys were undertaken in 2000, 2005 and 2014 in 26 geo-referenced plots (400 m²) distributed along two transects. The Fire Damage Index (FDI) in each plot was based on a scale from 0 to 5, and all of the arboreal individuals with diameters at breast height (DBH) ≥ 5 cm were identified in each plot. Species diversity was calculated using the Shannon index (H'), and species richness (S) was estimated using species accumulation curves; variations between the surveys compared based on the means and standard errors. The S, H' and FDI data were submitted to non-spatial exploratory and geostatistical analyses. After adjusting the semivariograms, the levels of spatial dependence were classified, and interpolation of the variables values were performed using ordinary kriging to characterize their spatial distributions in the form of maps. Spatial analysis was used to identify and characterize differences between the post-fire surveys in terms of the configurations of the arboreal community. The fire event influenced the spatial and temporal structures of the variables S and H'. These variables showed spatial dependence and aggregated distributions, with reduction in the distance under spatial influences and a uniformity of individuals distribution in the forest fragment at the different surveys. This research characterized the distribution and spatial dependence of the variables S and H' in a forest fragment after a fire event and the alterations in the arboreal community structure during natural regeneration.

ResumenLa distribución espacial y temporal de la vegetación esta influenciada por factores edáficos, ambientales y alteraciones. En ese contexto, el objetivo del estudio fue caracterizar el patrón de distribución y la dependencia espacial de la diversidad de especies en un fragmento de bosque estacional semideciduo, donde ocurrió un incendio, e identificar alteraciones a lo largo del proceso de regeneración natural. El incendio ocurrió en 1999, y en 2000, 2005 y 2014, se hicieron inventarios florísticos en 26 parcelas (400 m2) georreferenciadas y distribuidas en dos transectos. El índice de daño del fuego (IDF) se evaluó en cada parcela con base en una escala de 0 a 5. En cada inventario se identificaron las plantas arbóreas con diámetro a altura de pecho (DAP) ≥ 5 cm, calculando la diversidad de especies con base en el índice de Shannon (H') y estimando la riqueza de especies (S). Esas variaciones fueron analizadas utilizando la curva de acumulación de especies, y la variación entre inventarios fue comparada con base en las medias y el error estándar. Los datos de S, H' e IDF fueron sometidos a análisis exploratorio no espacial y a análisis geoestadístico. Después del ajuste de los semivariogramas, se clasificó el nivel de dependencia espacial y se hizo la interpolación de datos por Krigeado ordinario para caracterizar, en mapas, el patrón de distribución espacial de esas variables. Se encontró diferencia entre los inventarios realizados después del incendio, como en la configuración de la comunidad arbórea, por lo que el análisis espacial permitió identificar y caracterizar este hecho. El incendio afectó la estructura espacial y temporal de las variables S y H'. Estas variables presentan dependencia espacial y la distribución agregada, con distancias más pequeñas bajo influencia espacial, y la uniformidad de la distribución de los individuos en el fragmento de bosque durante las distintas etapas. Por último, se caracterizó la distribución y la dependencia espacial de las variables S e H 'en un fragmento de bosque después de un incendio, y las alteraciones en la estructura de la comunidad arbórea durante la regeneración natural.

Distribución espacial de algunas propiedades físicas del suelo en un transecto de la granja tunguavita, paipa

El uso de técnicas geoestadísticas permite conocer la variabilidad de las propiedades de los suelos y facilita la interpretación, la predicción y la toma de decisiones. Con el fin de establecer el impacto del manejo que se le ha dado a la granja Tunguavita, se realizó un transecto, en el cual, se tomaron 85 puntos de muestreo, que se encontraban en un zona de bosque, dedicada a pastos y a explotación equina. Se determinaron las relaciones de masa-volumen, las humedades en profundidad y las resistencias a la penetración a dos profundidades. La aireación fue la relación de masa- volumen que presentó el mayor coeficiente de variación, lo que implica un manejo diferente a lo largo del transecto evaluado. La densidad real y la porosidad tienen una baja dispersión en el espacio. Las densidades aparente y real, la porosidad, la aireación y la relación de vacíos tuvieron un rango superior a 1000m. Los muestreos para la resistencia a la penetración y las humedades medidas con TDR, se deberían hacer cada 600m. La resistencia a la penetración mostró ser inversamente proporcional al contenido de humedad en el suelo. Las variables medidas se correlacionan en dos grupos: el primero, asocia a las densidades con las humedades medidas a diferentes profundidades y, el segundo grupo, relaciona la resistencia a la penetración a 15cm con la medida a 30cm. La resistencia a la penetración es un buen indicador de la compactación del suelo y del manejo agropecuario que se da en la granja Tunguavita.

The use ofgeostatistical techniques allows to find the variability of soil properties and also facilitates interpretation, prediction and decision making. Therefore, in order to establish the impact of management that has been given to the farm Tunguavita, a transect was conducted in which 85 sample points were taken, located found in a wooded area, an area devoted to pasture, and an area of equine exploitation. Volume mass ratios, humidities in depth and resistance to penetration at two depths was determined. Aeration was the mass-volume ratio that had the highest variation coefficient, which implies the different management practices along the evaluated transect. The particle density and porosity have a low dispersion in space. Bulk and particle densities, porosity, aeration and voids ratio presented a range higher than 1000m. Therefore, sampling for penetration resistance and moisture with TDR measurements should be done each 600m. Resistance to penetration showed to be inversely proportional to the moisture content in the soil. The measured variables are correlated in two groups, the first one associated densities with the humidities, measured at different depths, and the second group related to penetration resistance at 15cm with measurement at 30cm. The penetration resistance is a good indicator of soil compaction and the agricultural management that occurs in the Tunguavita farm.

DISTRIBUCIÓN ESPACIAL, COMPOSICIÓN Y DENSIDAD DE EDAFOFAUNA EN HOJARASCA DE BOSQUE Y CAFETAL (MONTENEGRO, COLOMBIA) / Spatial Distribution, Composition and Density of the Leaflitter Edaphofauna in Forest and Coffee Plantation (Montenegro, Colombia)

Se determinaron los cambios en composición, densidad y distribución espacial de la edafofauna de hojarasca entre dos usos de suelo (cafetal y bosque subandino) para entender el efecto del uso de suelo. Asimismo, se establecieron las relaciones entre las variables de la edafofauna y atributos de la hojarasca. Se colectaron muestras de hojarasca superficial durante la época seca y se extrajo la edafofauna, manualmente y mediante embudos Berlese modificados. Esta se identificó hasta el menor nivel taxonómico posible y se clasificó en grupos funcionales. La composición faunística fue diferente entre los usos de suelo. La similitud en la composición fue menor al 50 % en dos de los tres grupos funcionales encontrados, pero la densidad total no presentó diferencias. En general hubo coeficientes de variación altos en la densidad faunística intermuestral para los diferentes grupos taxonómicos y, en consecuencia, una baja detectabilidad del patrón espacial. Sin embargo, se detectó un patrón espacial en la abundancia para Coleoptera, larvas de Diptera y biomasa de hojarasca, en el cafetal. La estructura fue más difícil de detectar en bosque, por los pequeños parches en este. La varianza de la abundancia fue mayor en el cafetal, para todos los grupos, excepto Acaridida y Formicidae. La densidad de Formicidae aumentó al hacerlo la humedad de la hojarasca, pero solo en cafetal. Se concluye que el establecimiento del cafetal afecta de manera diferencial a taxones y grupos funcionales de la edafofauna. Esto sienta las bases para definir los efectos del cambio de uso de suelo y los factores ambientales asociados con la distribución espacial de la edafofauna.

Changes in composition, density and spatial distribution on the litter edaphic fauna between two land uses (a coffee plantation and a tropical Andean forest) were established, in order to understand the soil use effects. Also, the relationships between the biotic variables and some litter features were evaluated. Superficial litter samples were collected during dry season. The edaphic fauna was extracted manually and with modified Berlese funnels; it was identified up to the lower taxonomic level and classified in functional groups. Differences in fauna composition were observed between the two land uses. Composition similarity was lower than 50 % for almost all functional groups found, but total density did not differ between the land uses. In general, there was a high variation in density among samples resulting in higher coefficients of variation for different taxonomic groups and consequently low detectability of spatial pattern. However a spatial pattern was detected only for Coleoptera, Diptera larvae and litter biomass in the coffee plantation. The structure in forest was more difficult to detect, due to the smaller patches on it. The variance of abundance was significantly higher in the coffee plantation for all groups, except Acaridida and Formicidae. Density of Formicidae increased with the enhancement of litter moisture, but only in the coffee plantation. In conclusion, the establishment of coffee plantation differentially affects taxa and functional groups of soil fauna. This is the basis for establishing the effects of soil change use, and the environmental factors associated with spatial distribution of edaphic fauna.