Effect of management (ecological and conventional) on functional groups of soil microorganisms in coffee agroecosystems with different resilience to climate variability, Colombia

The effect of management (ecological and conventional) on functional groups of microorganisms of soil in agroecosystems with different resilience scores reported to climate variability in Anolaima, Colombia was evaluated. Were found clustering associated with management and cellulolytic bacteria and fungi abundances. No differences found in diversity of phosphate solubilizing or nitrogen-fixing microorganisms, related to management. The diversity of microbial functional groups was affected by the climatic condition of sampling season. Management was relevant in relationships between resilience scores to climate variability and cellulolytic microorganisms; in ecological agroecosystems, biodiversity knowledge, agroecological main structure, and the participation of farmers in organizations were important.

Screening of bacterial extracellular xylanase producers with potential for cellulose pulp biobleaching

In this study, two hundred fifty-seven bacterial isolates from a suppressive soil library were screened to study their secretion of alkali-thermostable xylanases for potential use in cellulose pulp biobleaching. Xylanase activity was evaluated in solid and liquid media using xylan as the carbon source. Isolates were initially evaluated for the degradation of xylan in solid media by the congo red test. Selected strains were evaluated in liquid media for enzymatic activity and determination of total protein concentration using a crude protein extract (CPE). An isolate identified as Bacillus species TC-DT13 produced the highest amount of xylanase (1808 U mL-1). The isolate was active and stable at 70°C and pH 9.0, conditions which are necessary for the paper industry. This isolate can grow and produce xylanase in medium containing wheat fiber as a substrate. The CPE of this isolate was used in preliminary testing on cellulose pulp bleaching; enzyme treatment of the pulp resulted in a 5% increase of whiteness.

El impacto de la hidroquinona usada como un modelo de efector redox sobre la desnitrificación potencial, la actividad microbiana y las condiciones redox de un suelo cultivable / Impact of hydroquinone used as a redox effector model on potential denitrification, microbial activity and redox condition of a cultivable soil

In this microcosm study, we analyzed the effect produced by hydroquinone on the expression of soil biological denitrification, in relation to the redox state of the soil, both in terms of intensity factor (Eh′) and capacity factor (amount of oxidized or reduced compounds). The supplementation of an Argiudoll soil with hydroquinone decreased the soil apparent reduction potential (Eh′) and soil dehydrogenase activity (formazan production from tetrazolium chloride reduction; redox capacity factor), the relationship between both factors being highly significative, r = 0.99 (p < 0.001). The bacterial population (measured by colony forming units) increased, and the production of N2O was greater (p < 0.001) at 200 and 400 μg/g dry soil doses. Furthermore, there was an inverse relationship between soil dehydrogenase activity and the number of bacteria (r = −0.82; p < 0.05), increased denitrification activity and changes in the CO2/N2O ratio value. These results suggest that hydroquinone at supplemented doses modified the soil redox state and the functional structure of the microbial population. Acetate supplementation on soil with hydroquinone, to ensure the availability of an energy source for microbial development, confirmed the tendency of the results obtained with the supplementation of hydroquinone alone. The differences observed at increased doses of hydroquinone might be explained by differences on the hydroquinone redox species between treatments.

En este trabajo estudiamos, en condiciones de microcosmos, el efecto que produce la hidroquinona sobre la expresión de la desnitrificación en relación con el estado de óxido-reducción del suelo, en términos de factor de intensidad (Eh′) y de factor de capacidad (cantidad de compuestos oxidados o reducidos). La suplementación de un suelo argiudol con hidroquinona disminuyó el potencial de reducción aparente (Eh′) y la actividad deshidrogenasa (producción de formazán a partir de la reducción de cloruro de tetrazolio; factor de capacidad redox), la relación entre ambos factores fue altamente significativa, r = 0,99 (p < 0,001). La población bacteriana heterotrófica (medida como unidades formadoras de colonias) aumentó y la producción de N2O fue mayor (p < 0,001) con las dosis de 200 y 400 μg/g de suelo seco. Además se observó una relación inversa entre la producción de formazán y el número de bacterias (r = −0,82; p < 0,05), la actividad desnitrificadora aumentó y se produjeron cambios en el valor del cociente CO2/N2O. Estos resultados sugieren que la hidroquinona, en las dosis empleadas, modificó el estado redox del suelo y la estructura funcional de la población microbiana. La suplementación con acetato en el suelo con hidroquinona, a fin de asegurar la disponibilidad de una fuente de energía para el desarrollo bacteriano, confirmó la tendencia de los resultados obtenidos con la suplementación con hidroquinona solamente. Las diferencias observadas con el incremento en la dosis de hidroquinona podrían explicarse por las diferencias sobre las especies redox de la hidroquinona entre los tratamientos.

Application of the Soil and Water Assessment Tool (SWAT Model) on a small tropical island (Great River Watershed, Jamaica) as a tool in Integrated Watershed and Coastal Zone Management / Aplicación de la herramienta de evaluación de suelo y agua (modelo SWAT) en una isla tropical pequeña (Gran Cuenca del Río, Jamaica) como una herramienta en la gestión integral de cuencas y manejo de la zona costera

The Great River Watershed, located in north-west Jamaica, is critical for development, particularly for housing, tourism, agriculture, and mining. It is a source of sediment and nutrient loading to the coastal environment including the Montego Bay Marine Park. We produced a modeling framework using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and GIS. The calculated model performance statistics for high flow discharge yielded a Nash-Sutcliffe Efficiency (NSE) value of 0.68 and a R² value of 0.70 suggesting good measured and simulated (calibrated) discharge correlation. Calibration and validation results for streamflow were similar to the observed streamflows. For the dry season the simulated urban landuse scenario predicted an increase in surface runoff in excess of 150%. During the wet season it is predicted to range from 98 to 234% presenting a significant risk of flooding, erosion and other environmental issues. The model should be used for the remaining 25 watersheds in Jamaica and elsewhere in the Caribbean. The models suggests that projected landuse changes will have serious impacts on available water (streamflow), stream health, potable water treatment, flooding and sensitive coastal ecosystems.

Aplicación de la herramienta de evaluación de suelo y agua (modelo SWAT) en una isla tropical pequeña (Gran Cuenca del Río, Jamaica) como una herramienta en la gestión integral de cuencas y manejo de la zona costera. La gran cuenca del Río Grande, ubicada en el noroeste de Jamaica, crítico para el desarrollo, particularmente para vivienda, turismo, agricultura y minería. Es una fuente de sedimentos y nutrientes de recarga para el ambiente costero incluyendo el Parque Marino Bahía Montego. Proponemos un marco integrado de modelado utilizando la herramienta de evaluación de suelo y agua (SWAT) y SIG. Las estadísticas de rendimiento del modelo calculadas para la descarga de alto flujo rindió una eficacia de Nash-Sutcliffe (NSE) de 0.68 y un R² de 0.70 sugiriendo una buena medición y correlación de descarga simulada (calibrada). Los estados insulares con frecuencia toman decisiones basándose en los impactos de la cuenca. Esto requiere un profundo entendimiento y análisis de factores como los recursos hídricos, uso del suelo/cobertura, sedimentos y nutrientes de recarga entre otros factores a nivel de cuenca. Con financiamiento del Instituto Interamericano para la investigación del Cambio Global (IAI) se examinó la aplicación del modelo de acceso libre en una cuenca jamaiquina. Los resultados de la calibración y validación para caudales fueron similares a los observados en los caudales respectivos, según lo indicado por la eficacia de Nash-Sutcliffe y el coeficiente de determinación. La calibración y validación de los resultados para el caudal son similares a los observados en el caudal. Durante la estación seca el escenario simulado en el uso de suelo urbano predijo un aumento de la escorrentía superficial superior al 150%. Durante la estación lluviosa el aumento de la escorrentía superficial se prevé que alcance desde 98 a 234% lo que representa un riesgo significativo de inundaciones, erosión y otros problemas ambientales. El modelo sugiere que cambios en los usos proyectados de suelo tendrán serios impactos sobre la disponibilidad de agua (caudal), salud de la cuenca, tratamiento de agua potable, inundaciones y ecosistemas costeros sensibles.