Physical and chemical characterization of organic wastes with potential use as components of horticultural substrates
DOI:
https://doi.org/10.51372/bioagro362.9Keywords:
Agro-industrial oil palm residues, banana rachis, cocoa husk, water lily, wood sawdustAbstract
In recent decades, interest has been generated in integrating agro-industrial and harvest residues into agricultural production in intensive production systems, to reduce environmental impact and production costs. Therefore, the objective of this research was to chemically and physically characterize some locally available agro-industrial and vegetable residues to know their potential use as components of agricultural substrates. Chemical and physical properties of organic materials were characterized: pH and EC, granulometry, average particle diameter, bulk density (Bd), total porosity (Tp), aeration porosity (Ap), water retention porosity (Wp), and moisture retention curves were determined. The pH of the analyzed materials ranged from 5.1 to 10.44, the CE was lower than 2 dS·m-1 except for the water lily and banana rachis fiber. The granulometry of the materials had more than 25 % of particles smaller than 0,85 mm; however, the teak shavings and the husk of the oil palm fruit had a Pd with 5.67 mm and 3.21 mm, respectively, which increased their aeration capacity. Pine sawdust and cocoa fruit husk had values higher than the control in Bd, Tp, Ap, Wp and total available water. In conclusion, the materials have different aeration and moisture retention characteristics, and they can be combined in different proportions according to their physical and hydrophysical characteristics and generate a balance in the water-air relationship.
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References
Abad B., M., P. Noguera, y B. Carrión. 2004. Los sustratos en los cultivos sin suelo. In: Tratado de Cultivo Sin Suelo (Ed. Urrestarazu M). Mundi-Prensa. Madrid. pp. 113-158.
Acevedo-Alcalá, P., O.R. Taboada-Gaytán y J. Cruz-Hernández. 2020. Caracterización de fertilizantes orgánicos y estiércoles para uso como componentes de sustrato. Acta Agronómica 69(3): 234-240.
Aguilera, R.M., A. Aldrete, L.I.T. Téllez y V.M.O. Chaparro. 2021. Sustratos con aserrín de coníferas y latifoliadas para producir planta de Pinus patula schiede ex schltdl. Et cham Agrociencia 55(8): 719-732.
Ahmadi, F., A. Samadi, E. Sepehr, A. Rahimi, S. Shabala. 2021. Perlite particle size and NO3-/NH4+ ratio affect growth and chemical composition of purple coneflower (Echinacea purpurea L.) in hydroponics. Industrial Crops and Products 162: 113285.
Anicua S., R., C.M.C. Gutiérrez, G.P. Sánchez, S.C. Ortiz S., H.V.H. Volke, y P.J.E. Rubiños. 2009. Tamaño de partícula y relación micromorfológica en propiedades físicas de perlita y zeolita. Agric. Téc. Méx. 35: 147-156.
Arias, A.N.A. 2021. Agua y nutrición: eficiencias necesarias frente al cambio y la variabilidad climática. Palmas 42(1): 81–95.
Agarwal, P., S. Saha y P. Hariprasad. 2021. Agro-industrial-residues as potting media: Physicochemical and biological characters and their influence on plant growth. Biomass conversion and biorefinery, Oct 9: 1-24.
Bárbaro, L., M. Karlanian, P. Rizzo y N. Riera. 2019. Caracterización de diferentes compost para su uso como componente de sustratos. Chilean Journal of Agricultural & Animal Sciences 35(2): 126-136.
Bita, W., N. Mgocheki y A. Kamota. 2017. Effect of different vermiculite and pine bark media substrates mixtures on physical properties and spiral rooting of radish (Raphanus sativus L.) in float tray system. Rizosfera 3(1): 67-74.
Castro, G.S.L., A. Aldrete, U.J. López y C.V.M. Ordaz. 2019. Caracterización física y química de sustratos con base en corteza y aserrín de pino. Madera y bosques 25(2): e2521520.
Crespo, G.M.R., E.D.R. González, M.R. Rodríguez, C.J.A. Ruiz y P.N. Durán. 2018. Caracterización química y física del bagazo de agave tequilero compostado con biosólidos de vinaza como componente de sustratos para cultivos en contenedor. Revista internacional de contaminación ambiental 34(3): 373-382.
De Bood, M., O. Verdonk e I. Cappaert. 1974. Method for measuring the water release curve of organic substrates. Acta Hortic 37: 2054-2062.
Fascella, G., M.M. Mammano, F. D’Angiolillo, A. Pannico y Y. Rouphael. 2020. Coniferous wood biochar as substrate component of two containerized Lavender species: Effects on morpho-physiological traits and nutrients partitioning. Scientia Horticulturae 267: 109356.
Fonteno, W.C y C.T. Harden. 2003. Procedures for determining physical properties of horticultural substrates. En NCSU Porometer. Manual (en línea). Horticultural Substrate Laboratory, North Caroline State University. Raleigh, USA.
Gabriel, M.Z, J.E. Altland y J.S. Jr. Owen. 2009. The effect of physical and hydraulic properties of peatmoss and pumice on douglas fir bark based soilless substrates. HortScience 44(3): 874-878.
Gayosso-Rodríguez, S., L. Borges-Gómez, E. Villanueva-Couoh, M.A. Estrada-Botello, y R. Garruña. 2018. Caracterización física y química de materiales orgánicos para sustratos agrícolas. Agrociencia 52(4): 639-652.
Gayosso-Rodríguez, S., MDC Gutiérrez-Castorena, MA. Estrada-Botello y R. Sánchez-Hernández. 2021. Características micromorfológicas de sustratos orgánicos y su relación con retención de agua y crecimiento radical. Agrociencia 55(3): 195-208.
Gutiérrez C., M.D.C., E.J. Hernández, S.C.A. Ortíz, S.R. Anicua y L.M. Hernández. 2011. Relación porosidad-retención de humedad en mezclas de sustratos y su efecto sobre variables respuesta en plántulas de lechuga. Rev. Chapingo Ser. Hortic. 17: 183-196.
Jayasinghe, GY. 2012. Synthetic soil aggregates as a potting medium for ornamental plant production. Journal of plant nutrition 35(10): 1441-1456.
Landis, T.D. 1990. Containers: Types and Functions. En TD. Landis, RW. Tinus, SE. McDonald, JP. Barnett (Eds.). The Container Tree Nursery Manual. 2. Agric. Handbook. Washington, DC: USDA, Forest Service. 40 p.
López-Rodríguez, G., J. Pérez-Esteban, J. Ruiz-Fernández y A. Masaguer. 2017. Caracterización física e hidrofísica de sustratos orgánicos sostenibles para sistemas de naturación en espacios urbanos Revista Ingeniería Agrícola 7(1): 33-40.
Mixquititla-Casbis, G., OG. Villegas-Torres, M. Andrade-Rodríguez y H. Sotelo-Nava. 2022. Propiedades físicas y químicas de sustratos en función de su granulometría y componente orgánico-mineral. Acta Agrícola y Pecuaria 8: e0081007.
Monsalve, COI., TMC. Henao y DJS. Gutiérrez. 2021. Caracterización de materiales con uso potencial como sustratos en sistemas de cultivo sin suelo. Ciencia y Tecnología Agropecuaria 22(1): 1-23.
Montoya-Jasso, V.M., V.M. Ordaz-Chaparro, G.S. Benedicto-Valdés., A. Ruiz-Bello, y J.M. Arreola-Tostado. 2021. Caracterización química y física de sustratos enriquecidos con minerales y composta. Terra Latinoamericana 39: e601.
Ortega-Torres, A.E., T.L.B. Flores, R.G. Guevara-González, E. Rico-García y G.M. Soto-Zarazúa. 2020. Hidrogel acrilato de potasio como sustrato en cultivo de pepino y jitomate. Revista mexicana de ciencias agrícolas 11(6): 1447-1455.
Pineda P., J., C.A.F. Sánchez, A.A. Ramírez, G.A.M. Castillo, A.L.A. Valdés, y P.E.D.C. Moreno P. 2012. Aserrín de pino como sustrato hidropónico. I: variación en características físicas durante cinco ciclos de cultivo. Rev. Chapingo Ser. Hortic. 18: 95-111.
Plasencia-Verde, C.C., K.S. Grabiel-Rios, J.A. Luque y I.K. Best. 2021. Evaluación del potencial energético de residuos de cacao (Theobroma cacao L.) por medio de celdas de combustible microbiano (CCM). Información tecnológica 32(4): 89-98.
Quintero C., M.F., C.A. González M. y J.M. Guzmán P. 2011. Sustratos para cultivos hortícolas y flores de corte. In: V.J. Flórez (ed.). Sustratos, Manejo del Clima, Automatización y Control en Sistemas de Cultivo sin Suelo. Universidad Nacional de Bogotá. Colombia. pp. 79-108.
Sánchez-Zuñiga, J.V., J. Sánchez-Molina y A.O. Florez-Vargas. 2020. Caracterización de los residuos de la cosecha del plátano Harton para un potencial uso industrial. Characterization of the residues from the harvest of the harton banana for potential industrial use. Aibi Revista de investigación, Administración e Ingeniería 8(3): 13-16.
Savvas, D. y N. Gruda. 2018. Aplicación de tecnologías de cultivo sin suelo en la industria moderna de invernaderos. Una revisión. Eur. J. Hortic. Sci. 83(5): 280-293.
Schafer, G., y B.L. Lerner. 2022. Physical and chemical characteristics and analysis of plant substrate. Ornamental Horticulture 28: 181-192.
Schindler, U. y L. Müller. 2017. Hydraulic performance of horticultural substrates: 2. Development of an evaluation framework. Horticulturae 3(1): 1-6.
SIAP Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera. 2022. Secretaria de Agricultura y Desarrollo Rural. https://nube.siap.gob.mx/avance_agricola/ (consulta de febrero 2024)
Soto-Bravo, F. y A. Betancourt-Flores. 2022. Evaluación de metodologías para determinar las características físicas de un sustrato de fibra de coco. Agronomía Costarricense 46(2): 29-45.
Yang, T., J.E. Altland, U.C. Samarakoon. 2023. Evaluation of substrates for cucumber production in the Dutch bucket hydroponic system. Scientia Horticulturae 308: 111578.
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