ITSLR IIAS

2. “Efecto de la fuente de nitrógeno y la adición de Zeolita (clinoptilolita)
a sustratos artificiales sobre la Producción de biomasa y composición
metabólica de plantas de maíz (Zea mays L.)”
Opción 1
Tesis Profesional
Para obtener el grado de:
Ingeniero en Innovación Agrícola Sustentable
Presenta
José Alberto Sánchez Arroyo
Director
Dr. Axel Tiessen Favier
11/ Abril/ 2014

3. Introducción
-Evoluciono de teocintle
-Gramínea
-Planta C4
-Inflorescencia monoica
-Centro de Origen México
(Bellon, 2005)

4. Producción mundial
(FAOSTAT, 2013)

5. Producción Nacional
Estados ordenados de mayor a menor
producción: 1. Sinaloa, 2. Jalisco, 3. México,
4. Chiapas, 5. Michoacán, 6. Guerrero,
7. Guanajuato, 8. Veracruz, 9. Puebla,
10. Chihuahua, 11.Oaxaca, 12. Hidalgo,
13. Tamaulipas.
• Ocupa la mayor
superficie
sembrada entre
los cultivos del
territorio nacional
(Sweeney et al., 2013)

6. • Las zeolitas son un tipo de compuestos de
inclusión. Estas son aluminosilicatos
hidratados, caracterizados por redes
tridimensionales (tetraedros) de SiO4 y AlO4
(Rehakova et al., 2004).
• Alta capacidad de absorción de iones
amonio (NH4
+) (Barbarick et al., 1990).
Zeolita Existen zeolitas
sintéticas y
naturales
(Hernandez, 2010)

7. • Las aplicaciones de las zeolitas
naturales son:
– Control de contaminación
– Filtros de agua
– Ganadería
– Agricultura y acuicultura
– Minería y la metalurgia.
(Mumpton,1981)

8. • En México hay diversos yacimientos de
zeolitas, en 18 estados de la república,
los más trabajados y de más
importancia son los de Oaxaca y
Sonora.
(Ostrooumov, 2011)

9. El nitrógeno en las plantas
• Una parte fundamental del nitrógeno (N2) es que
participa en la síntesis de proteínas y por ello es vital
para toda la actividad metabólica de la planta
De los tres macroelementos; Nitrógeno, Fósforo
y Potasio (N-P-K), la fertilización nitrogenada
tiene el mayor efecto en el aumento del
rendimiento de maíz.
(Fabrizzi, 2005)
Aminoácidos, aminoenzimas, ácidos
nucleicos, clorofila, alcaloides y
bases puricas.

10. Urea como fuente de nitrógeno
CO(NH2)2 + H2O CO2 + 2NH3 + H+
Urea Agua Dióxido
de
Carbono
Ureasa
Amoniaco
Cianato
de amonio
NO3
- → NO2
- → NO → N2O → N2
Volatilización
NH4
+
Amonio
Aprovechamiento Lixiviaciones a mantos
acuíferos
Volatilización
Protón
PÉRDIDA $$$$
NH4
+-OCN + Calor
Rechazo por suelos

11. La aplicación de nitrógeno fraccionado.
La utilización de fertilizantes de liberación
lenta.
La incorporación de las enmiendas al suelo
que aumentan la retención de iones como
el amonio (NH4+) y el nitrato (NO3-).
(Sepaskhah and Barzegar 2010)

12. Orina animal como fuente de nitrógeno
• La aplicación de orina a los suelos agrícolas tiene la ventaja de proporcionar
la materia orgánica (OM) y nutrientes de las plantas, especialmente nitrógeno
(N2) (Sánchez, 2005)
(Añasco, 2001)

13. Antecedentes
Tema Autor Journal Año
Absorcion de amonio
(NH4
+ ) en zeolita
Bernal et al Bioresource Tecnology 1993
Evitar lixiviaciones de
fertilizante en suelos
arenosos
Sepaskhah A.R.,
Barzegar M.
Agricultural Water
Management
2010
Fertilizacion de maíz con
orina
Arbat G. et al Agricultural Water
Management
2013
Comparaciones de
fertilizaciones
Daudén A.,
Quitez D.
European Journal
Agronomy
2004
Combinación de
Fertilizaciones
Berenguer P. et al. European Journal
Agronomy
2008
Adición de Orina a el maíz Meijide A. et al. Agriculture, Enviroment &
Agriculture
2007

14. Objetivos
Objetivo general
Determinar los cambios metabólicos en hojas y semillas, así como los
rendimientos de biomasa en las plantas de maíz cultivadas con las dos
formas de fertilización nitrogenada (urea y orina animal) en presencia y
ausencia de zeolita (clinoptilolita) en el sustrato.

15. Objetivos específicos
A).- Cuantificar el amonio (NH4
+) contenido en la orina animal (porqueriza).
B).- Cuantificar la absorción de amonio (NH4
+) por la zeolita (clinoptilolita),
relación a días de sumergido en la orina animal (porqueriza).
C).- Cuantificar la concentración de metabolitos primarios como azúcares
solubles, clorofilas (a, b y totales), y carotenoides en muestras foliares.
D).- Tomar datos de la producción de biomasa fresca y seca, así como el
rendimiento de grano de las plantas.
E).- Caracterizar bioquímicamente las semillas producidas en los diferentes
tratamientos a partir de la cuantificación de los diversos metabolitos como;
aminoácidos, proteínas, lípidos y azúcares solubles.

16. Hipótesis
La aplicación de orina animal como fuente de nitrógeno más la
suplementación de zeolita (clinoptilolita) muestra una respuesta
diferente a la fertilización convencional (urea) en cuanto a
producción de biomasa fresca y seca así como la composición
metabólica en el cultivo de maíz.

17. Preguntas Biológicas
¿Puede la orina de puercos sustituir el empleo de urea como fuente
de abastecimiento de nitrógeno en el cultivo de maíz y sostener un
crecimiento adecuado y una alta producción?
¿Cómo afecta el uso de zeolita (clinoptilolita) como suplemento en la
preparación de sustratos artificiales en el crecimiento, producción y
el metabolismo de las plantas de maíz cultivadas en un sistema de
macetas en condiciones de invernadero?
¿Permite la zeolita (clinoptilolita) minimizar las pérdidas de nitrógeno
y hacerlo más eficiente para el cultivo?

18. TRATAMIENTO NITRÓGENO SUSTRATO RELACIÓN
Testigo 0 ppm
Peat moss- Vermiculita
(PM-V)
1---1
Urea 6 grs 2760 ppm N2
Urea 10 grs 4600 ppm N2
Urea 15 grs 6900 ppm N2
Urea 20 grs 9200 ppm N2
Testigo 0 ppm
Peat moss- Vermiculita
(PM-V)
1---1
250 ml Orina 79.5 ppm NH4
+
500 ml Orina 159 ppm NH4
+
750 ml Orina 238.5 ppm NH4
+
1000 ml Orina 318 ppm NH4
+
Testigo 0 ppm
Peat moss- Vermiculita-Zeolita
(PM-V-Z)
1---1---1
Urea 6 grs 2760 ppm N2
Urea 10 grs 4600 ppm N2
Urea 15 grs 6900 ppm N2
Urea 20 grs 9200 ppm N2
Testigo 0 ppm
Peat moss- Vermiculita-Zeolita
(PM-V-Z)
1---1---1
250 ml Orina 79.5 ppm NH4
+
500 ml Orina 159 ppm NH4
+
750 ml Orina 238.5 ppm NH4
+
+
Estrategiaexperimental

19. Estrategia
Experimental
*Peso total planta
*Numero de hojas
*Peso total tallo
*Peso de espigas
*Altura plantas
*Clorofilas
*Carotenoides
*Azucares Solubles
*Peso total planta
*Peso total tallo
*Peso jilotes
*Peso mazorcas
*Altura plantas
*Azucares
*Lípidos
*Aminoácidos
*Proteínas
*Almidón

20. Metodologías
Cuanficacion Método
Clorofilas y Carotenoides
(VAL,1985)
Extracción Etanolica
Espectrofotómetro
Azucares Solubles
(Angeles-Nuñez and Tiessen, 2010)
Extracción Etanolica
Enzimas Acopladas
Espectrofotómetro
Aminoácidos
(Stein, 1948)
Ninhidrina
Espectrofotómetro
Lípidos
(Angeles-Nuñez and Tiessen, 2010)
Hexanos
Diferencia de Pesos
Amonio (NH+4)
(Mulvaney, 1996)
Azul de Indofenol
Proteínas Extracción Buffer Salino
(PBS)
Almidón
(Angeles-Nuñez and Tiessen, 2010)
Soluciones Degradantes
Enzimas Acopladas
Espectrofotómetro

21. Análisis de Datos
• Microsoft Office Excel 2010
• R Project versión 3.0.2
• Least Significant Difference (LSD) de Fisher
(Prueba de comparaciones múltiples)

22. Contenido de Amonio (NH4
+) en la orina
318.6 ppm/amonio

23. Adsorción de amonio (NH4
+) por zeolita con respecto a los
días

24. Resultados
(α= 0.05 y n=8)
300 grs/planta
276.81 grs/planta
12 hojas/planta
11.63 hojas/planta

25. (α= 0.05 y n=8)
217.09 grs/tallo
195.01grs/tallo
9.80 grs/espiga
9.08 grs/espiga

26. (α= 0.05 y n=8)
125.11 cm/planta
117.70 cm/planta

27. Clorofilas (a, b y totales) 1.542 ug/ml-1
3.98 ug/ml-1
1.96 ug/ml-1
0.92 ug/ml-1(α= 0.05 y n=16)

28. 3.72 ug/ml-1
4.95 ug/ml-1
(α= 0.05 y n=16)

29. Carotenoides
0.14 ug/ml-1
0.83 ug/ml-1
(α= 0.05 y n=16)

30. Azucares Solubles en hojas
2.27 umol/gPF
3.10 umol/gPF
17.65 umol/gPF
18.55 umol/gPF
(α= 0.05 y n=16)

31. 0.45 umol/gPF
0.68 umol/gPF
(α= 0.05 y n=16)

32. Azucares Solublesen semillas 1.51 umol/gPS
1.91 umol/gPS
7.66 umol/gPS
6.48 umol/gPS(α= 0.05 y n=12)

33. 1.88 umol/gPS
1.23 umol/gPS
(α= 0.05 y n=12)

34. Correlación entre azúcares /en la hoja de maíz y azúcares en la
semilla de maíz

35. Lípidos y Almidón en semilla 2.55 ug/mgPS
1.80 ug/mgPS
46.51 umol/mgPS
38.66 umol/mgPS
(α= 0.05 y n=5)
(α= 0.05 y n=4)

36. Aminoácidos y Proteínas en semilla
35.08 nmol/mgPS
14.99 nmol/mgPS
0.510 ug/ml
1.046 ug/ml
(α= 0.05 y n=6)
(α= 0.05 y n=6)

37. Biomasa Seca 154.6528 grs/planta
180.1528 grs/planta
124.70 grs/tallo
104.23 grs/tallo
(α= 0.05 y n=8)

38. 129.97 grs/mazorca
143.41 grs/mazorca
152.61 grs/jilote
159.08 grs/jilote(α= 0.05 y n=8)

39. 173.47 cm/planta
159.08 cm/planta
(α= 0.05 y n=8)

40. Conclusiones
* Las plantas de maíz (Zea mayz) respondieron favorablemente a mayores dosis de
fertilización con urea, pero no de orina.
* La dosis óptima de urea fue de 10 g/planta. Se necesita más de 1000ml de orina
para generar mayor rendimiento.
* La zeolita (clinoptilolita) incremento la biomasa de las plantas fertilizadas con urea,
pero no con orina.
* La orina funciona diferente que la urea. Hay cambios en la relación chl a/b
dependientes de la zeolita (clinoptilolita). Curiosamente, el contenido de clorofila (b)
aumentó en plantas fertilizadas con orina + zeolita

41. * La zeolita (clinoptilolita) bajo la chl a y chl total en todas las plantas.
Posiblemente porque permite un uso más eficiente del nitrógeno.
* La orina como fuente de fertilización nitrogenada se puede considerar como un
complemento de la fertilización nitrogenada con urea.
*El contenido de los lípidos en las semillas, las plantas que tuvieron zeolita en el
sustrato generaron granos con más lípidos que las plantas que no tuvieron el
mineral en el sustrato.
* Las medias para el experimento del almidón indican que los granos de las
plantas que fueron cultivadas con zeolita en el sustrato tuvieron un valor más alto
que aquellos granos de las plantas que no presentaron zeolita y pasó lo mismo
con el contenido de aminoácidos contenidos en las semillas.

42. AGRADECIMIENTOS

43. ¿Preguntas?
Contacto:
albertoiias@hotmail.com