Validación del modelo de simulación índice de nitrógeno (N-index) del caribe en sistemas de producción de hortalizas en el Valle de Lajas

Abstract

Nutrient losses from agricultural fields are one of the principal causes of environmental degradation. Typical nitrogen (N) fertilizer consumption rates in vegetable production systems and horticultural crops, typically fluctuates between 112 to 253 kg N/ha. This can generate high residual soil N at harvest, and may increment N losses to the environment. The evaluation of N losses to the environment can be evaluated with simulation models such as the N-Index, that can be aid in the identification of N losses and evaluate the effect of best management practices. The N-Index is a simulation model that predicts N losses via surface, leaching, and atmospheric pathways. A field study was conducted to quantify the residual soil N and crop N uptake to validate the N-Index in vegetable production systems in the Lajas Valley in Puerto Rico. Field plots were established with vegetables such as onion (Allium cepa L.), pumpkin (Cucurbita Moschata D.), pepper (Capsicum annum), and tomato (Solanum lycopersicum L.) with two main objectives (i) collect the input parameters for the simulation model N-Index, and (ii) collect the field data to validate the model. Residual soil N and crop N uptake values measured were used to evaluate the model estimations, evaluate the model performance and validate the model. Results obtained from the experimental fields showed a good correlation (p<0.05) between observed and predicted values for residual soil N (r=0.88) and crop N uptake (r=0.99). In the production systems evaluated the N losses ranged between 1 and 4 kg N/ha for volatilization, 18 and 46 kg N/ha for denitrification, 155 and 779 kg N/ha for lixiviation and between 64 and 401 kg N/ha for residual soil N. The N use efficiency ranged between 17 and 39%. The results demonstrate that the simulation model N-Index was valid for the Caribbean region in Puerto Rico, in vegetable production systems.

La pérdida de nutrimentos de los sistemas agrícolas es una de las principales causas de degradación al medio ambiente. El consumo de fertilizante nitrogenado en la producción de vegetales y hortalizas, comúnmente fluctúa entre 112 a 253 kg N/ha, lo que puede generar altos niveles de nitrógeno (N) residual en el suelo posterior a las cosechas de los cultivos, lo que a su vez incrementa los flujos de N al ambiente. La cuantificación de las pérdidas de N de los sistemas agrícolas se puede realizar mediante modelos de simulación como el N-Index. El N- Index es un modelo de simulación el cual predice pérdidas de N a través de los diferentes mecanismos tales como; volatilización, desnitrificación, lixiviación y por transporte superficial. Se condujo un estudio en una finca productora de hortalizas en el Valle de Lajas, en el cual se establecieron predios demostrativos con siembras de cebolla (Allium cepa L.), calabaza (Cucúrbita moschata D.), pimiento (Capsicum annuum) y tomate (Solanum lycopersicum L.), con el motivo de (i) recopilar los parámetros de entrada al modelo de simulación N-Index, y (ii) validar el mismo en esta localidad. Se compararon valores de N residual en el suelo y N absorbido por el cultivo medidos en el campo vs. los predichos por el modelo, para probar la eficiencia del modelo y su desempeño. Los resultados obtenidos en los experimentos de campo demuestran que el modelo de simulación tuvo una buena correlación (p<0.05) entre los valores predichos y los medidos en el campo para el N residual en el suelo (r=0.88) y N absorbido por los cultivos (r=0.99). En los sistemas de producción evaluados los flujos de N variaron entre 1 y 4 kg N/ha para volatilización, 18 y 46 kg N/ha para desnitrificación, 155 y 779 kg N/ha para lixiviación y entre 64 y 401 kg N/ha para N residual en el suelo. La eficiencia de utilización de N varió entre 17 y 39%. Los resultados demuestran que es válido la aplicación del modelo N-Index para la región de la zona semiárida de Puerto Rico, en sistemas de producción de hortalizas.