Doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas

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Browsing Doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas by Subject "Alternative wetting and drying (AWD)"

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    Sustainable optimization of rice production in Colombia: Integrating intermittent irrigation strategies, cultivar selection, and heat-resistant genotypes for greenhouse gas emission mitigation and preservation of agricultural yields in diverse climatic conditions
    (Pontificia Universidad Javeriana Cali, 2024) Loaiza Mera, Sandra Patricia; Jaramillo Botero, Andrés; Valencia Ochoa, Drochss Pettry; Pittelkow, Cameron
    La sostenibilidad en la producción de arroz en América Latina es crucial para preservar nuestros ecosistemas, prevenir la degradación del suelo y contribuir a la mitigación del cambio climático. Este estudio se centró en enfrentar desafíos específicos relacionados con la gestión del agua, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI), la selección de variedades de arroz e identificación de genotipos resistentes a condiciones de altas temperaturas. La implementación de prácticas como el riego de alternancia de inundación y secado (AWD) se exploró como estrategia para mantener los rendimientos del cultivo, reduciendo al mismo tiempo el impacto ambiental. Se evaluaron diversos cultivares en términos de emisiones de metano (CH4) y óxido nitroso (N2O), rendimiento del grano y su contribución al calentamiento global. Además, se investigó el cambio de inundación a riego intermitente en diversas regiones colombianas, revelando beneficios significativos en la reducción de emisiones y la preservación de los rendimientos del cultivo. La eficiencia en el uso de fertilizantes y la gestión óptima del agua emergieron como prácticas clave para lograr una producción de arroz más sostenible. En resumen, este estudio proporciona una visión integral y estratégica para mejorar la sostenibilidad de la producción de arroz, considerando la gestión eficiente del agua y la reducción de emisiones de GEI en contextos regionales específicos. La creciente demanda de arroz en América Latina requiere prácticas sostenibles de riego para abordar la escasez de agua y reducir las emisiones de GEI. Este estudio investiga el potencial de AWD en comparación con métodos convencionales en el cultivo de arroz tropical en Colombia. Durante cuatro temporadas, los tratamientos AWD (AWD5cm y AWD10cm) demostraron una reducción del 19-56% en el uso acumulado de agua, especialmente en estaciones secas. Además, AWD redujo significativamente las emisiones de CH4 en un 72-100% y las emisiones de N2O en un 12-70%, resultando en una reducción del 25-73% en el potencial de calentamiento global (PCG) en comparación con el control, con un impacto mínimo en la productividad del cultivo (5.2-8.2 Mg ha-1). Los hallazgos sugieren que AWD es una estrategia prometedora para mitigar las emisiones de GEI en el cultivo de arroz tropical a pesar de las barreras de adopción. La selección de cultivares emerge como un factor crítico en la mitigación de GEI, como se demostró en un estudio paralelo sobre cuatro cultivares comerciales de arroz en dos regiones de Colombia. Los resultados indicaron que las emisiones de CH4 y el GWP fueron relativamente bajos debido al drenaje frecuente del campo, con las emisiones de N2O contribuyendo en su mayoría al GWP. Variedades específicas, como F-67 y F-Itagua, redujeron significativamente el GWP en un 32-61%, principalmente a través de la reducción de las emisiones de N2O. Este estudio destaca el papel de la selección de variedades de arroz en la reducción de las emisiones de N2O bajo irrigación no continua, una práctica crucial para abordar el cambio climático y la escasez de agua. Además, esta investigación contrasta el impacto de la gestión del agua en tratamientos de riego intermitente e inundado en dos regiones colombianas, Tolima y Casanare. Al evaluar las emisiones de CH4 y N2O, el PCG y el rendimiento del cultivo para dos variedades comerciales de arroz, los hallazgos revelan que la transición de la inundación al riego intermitente reduce significativamente las emisiones de CH4 en aproximadamente un 100% en ambas regiones. Notablemente, se observa una reducción del 54 al 78% en las emisiones de N2O en Tolima, del 6 al 46% en sistemas de secano y un 100% en sistemas irrigados con manejo de la humedad del suelo durante la fertilización en Casanare. En general, el GWP experimenta una reducción que oscila entre el 62 y el 85% en Tolima, del 14 al 62% en sistemas de secano y un 100% en el sistema irrigado en Casanare, destacando el potencial del riego intermitente para minimizar el GWP global y preservar los rendimientos. Por último, una investigación centrada en variedades comerciales de arroz y genotipos resistentes al calor en la región de Tolima bajo riego intermitente e inundado reveló una reducción en las emisiones de CH4 (74-75% en variedades comerciales, 81-95% en genotipos) y una reducción del 61-85% en el GWP. No se observaron diferencias significativas en las emisiones de N2O entre cultivares y tratamientos, enfatizando el papel de la gestión de recursos hídricos sobre la selección de cultivares. A pesar de proporcionar valiosos conocimientos y reconocer las limitaciones del estudio, se propone la investigación futura para explorar el impacto de condiciones climáticas extremas en la sostenibilidad y productividad de diferentes cultivares de arroz. Esta investigación abre la puerta a un estudio más profundo de estrategias de mitigación en diversos aspectos de las prácticas agronómicas del arroz, como los tipos de siembra, el manejo de fertilizantes y la selección de genotipos. El objetivo es determinar el impacto ambiental de estas estrategias sin comprometer la seguridad alimentaria y económica del agricultor. Adicionalmente, este estudio proporciona una base de conocimiento crucial sobre el comportamiento de los cultivos de arroz bajo diferentes prácticas de manejo del riego en condiciones arroceras contrastantes. Asimismo, ofrece información valiosa acerca de los factores de emisión de CH4 y N2O, constituyendo contribuciones significativas para la elaboración de inventarios a nivel nacional y departamental de gases de efecto invernadero en Colombia. Estas contribuciones son fundamentales para fortalecer las Acciones de Mitigación Nacionalmente Apropiadas (sigla en inglés: NAMAs). Además, se busca proporcionar apoyo a los agricultores, permitiéndoles evaluar y considerar qué tipo de prácticas agronómicas pueden contribuir efectivamente a reducir el impacto ambiental y mejorar sus condiciones socioeconómicas y de seguridad alimentaria.