Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera en Recursos Naturales Renovables / La intensificación de las actividades agropecuarias en las regiones centro-sur de Chile han ocasionado impactos negativos en los ecosistemas acuáticos, en lo que se refiere específicamente al uso excesivo de agroquímicos que, como consecuencia, han generado por ejemplo acumulaciones importantes de formas nitrogenadas en cuerpos de aguas superficiales y subterráneas. Este estudio tuvo por objetivo evaluar el uso de biofiltros en campos de cultivo de maíz en periodo de barbecho como una medida de mitigación para reducir la contaminación difusa de cuerpos de agua superficiales; donde se comparó la efectividad de distintos componentes vegetales en la retención de formas nitrogenadas en flujo lateral subsuperficial en dos suelos de clase textural contrastante durante el primer año de establecimiento del ensayo. Este estudio se desarrolló en la Comuna de Pichidegua, Región de O'Higgins, donde se seleccionaron dos campos, San Luis (SL) y El Caleuche (CLC) en los que se cultivaba maíz grano como monocultivo, que colindaban con cuerpos de agua superficiales y que tenían además suelos con texturas gruesas en SL (Typic Xerochrepts) y finas en CLC (Typic Duraqualf). El periodo de evaluación fue durante marzo a septiembre del 2012. La metodología ocupada para esta investigación se basó en la comparación y evaluación de franjas de biofiltros de 12 m x 5 m compuestos por distintos componentes vegetales como árboles de arrayán blanco (Luma chequen) y canelo (Drimys winteri), un arbusto (Fuchsia magellanica) y una pradera de festuca (Festuca arundinacea), donde en cada sitio se establecieron cinco tratamientos: suelo en barbecho (C), pradera (G), pradera+arbusto (GS); pradera+arbusto+arrayán (GST1) y pradera+arbusto+canelo (GST2); en una estructura de bloques al azar con tres repeticiones. Para la determinación de formas nitrogenadas como: nitratos (N-NO3), amonio (N-NH4) y nitrógeno total (NT), se colectaron muestras de agua y suelo en la entrada y salida de cada una de las parcelas, para luego ser analizadas por métodos colorimétricos en el Laboratorio de Química de Suelos y Aguas de la Facultad de Ciencias Agronómicas de la Universidad de Chile. Los resultados obtenidos indican que los niveles de N-NO3 en los flujos subsuperficiales fueron siempre más altos a la entrada que a la salida de los tratamientos, debido a que los puntos de entrada estaban más cercanos a lo zona cultivada donde se aplicaron los fertilizantes nitrogenados la temporada anterior. En cada tratamiento se observó una variación alta entre la cantidad retenida de N-NO3 por cada uno de los bloques, lo que puede estar atribuido al tiempo de adaptación y crecimiento que tuvieron las especies en cada uno de los bloques, donde las raíces de los componentes vegetales no habían explorado la totalidad del perfil de suelo, debido al breve periodo transcurrido desde el comienzo del estudio. Por otra parte no se evidenciaron eventos de escurrimiento superficial, debido principalmente a que en la zona en estudio se detectó un déficit de precipitaciones cercano al 50% respecto a un año normal. / The intensification of agriculture in south-central regions of Chile have caused negative impacts on aquatic ecosystems, particularly related to overuse of agrochemicals, by generating significant accumulations of nitrogen (N) forms in surface waters and groundwater. The main aim of this study was to evaluate the use of biofilters in maize fields during fallow period as a mitigation measure for reducing diffuse pollution of surface water by comparing the effectiveness of different vegetal components in retaining N forms in subsurface lateral flow in two soils with contrasting textural class during the first year of establishment of the field experiments. This study was conducted in the Municipality of Pichidegua, O'Higgins Region, where two fields were selected, San Luis (SL) and El Caleuche (CLC). In these sites were grown maize as a monoculture, located nearby surface water channels, and presented coarse-textured soil in SL (Typic Xerochrepts) and finetextured soils in CLC (Typic Duraqualf).The study period was between March and September 2012. The methodology employed for this research was based on the comparison and evaluation of biofilters strips of 12 m x 5 m composed of different plant components such as trees of arrayán blanco (Luma chequen) and canelo (Drimys winteri), a shrub (Fuchsia magellanica) and meadow fescue (Festuca arundinacea), where these were established at each site with five treatments: bare soil (C), grassland (G), prairie + shrub (GS); prairie +shrub+ arrayán blanco (GST1) and prairie + shrub + canelo (GST2) in a randomized block design with three replications per treatment. There were collected soil and water samples at the inlet and outlet of each of the plots for determination of N forms such as nitrate (NO3-N) ammonium (NH4-N) and total N (TN) by colorimetric methods at the Laboratory of Soil and Water Chemistry, Faculty of Agricultural Sciences at the University of Chile. The results showed that the levels of NO3-N in the subsurface flow were always higher in the inlet than in the outlet of the treatments, because the entry points were closer to the cultivated area where the N fertilizers were applied the last season. In each treatment was observed a high variation in the amount of NO3-N retained in each block, which was attributed to the short-time adaptation and growth of the vegetal species in the blocks, where the roots of plant components had not fully explored the entire soil profile due to the short period since the start of this study. Moreover there were not showed surface runoff events, mainly because the study area had a rainfall deficit, when the precipitation amount was nearly 50% less than a normal year.

Tesis presentada para optar al Grado de Magíster en Manejo de Suelos y Aguas / On a global scale, natural biogeochemical cycles are being overwhelmed. Fertilizer and atmospheric deposition dominate total anthropogenic nitrogen (N) inputs to the temperate regions as a whole, with fertilizer accounting for roughly two-thirds of the total (Howarth et al., 1996). On agricultural land, crop and livestock production systems are the largest cause of the global N alteration (Bouwman et al., 2011), with most of the N applied in annual production systems being lost (Robertson and Vitousek, 2009). Moreover, N availability to plants is difficult to predict, since organic matter turnover processes and losses influence the availability (Sørensen, 2001).

Tesis para optar al Título Profesional de Ingeniero Agrónomo y al Grado de Magíster en Manejo de Suelos y Aguas / Nitrogen (N) is an essential nutrient for terrestrial and marine life, influencing many aspects of natural ecosystems and intervened by man (Vitousek et al., 1997). It is the nutrient that most often limits the primary productivity of ecosystems. Most N in the atmosphere is present as N2, while other forms of N are found in small amounts. However, most organisms can only assimilate forms of reactive N (Nr), including oxidized and reduced inorganic and organic forms (Duce et al., 2008).

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniera Agrónoma / En las últimas décadas la población ha experimentado un crecimiento significativo y junto con ello sus necesidades de optimizar la producción de alimentos. Dentro de los insumos necesarios para aumentar la producción, destacan los fertilizantes nitrogenados que muchas veces causan contaminación al ambiente por su uso excesivo. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la aplicación de fertilizantes nitrogenados en los procesos de lixiviación y extracción de nitrógeno (N) en un suelo de textura gruesa con cultivo de maíz para grano. Además se evaluó si la cantidad de N absorbido por el maíz tiene un efecto sobre el contenido relativo de clorofila (CCI) y el color Munsell de las hojas. El estudio se realizó en la Comuna de Pichidegua localizada en la Región del Libertador General Bernardo O’Higgins. Se establecieron tres tratamientos, cada uno corresponde a una micro parcelas que consideró como variables la aplicación de N y la presencia de maíz: T0, sin maíz y 0 kg de N; T1, maíz y 0 kg de N; y T2, maíz y 442 kg de N. La instalación de los tratamientos se realizó la primera quincena de octubre 2012 con la siembra del cultivo de maíz, y la cosecha la primera quincena de abril 2013. Para establecer un balance de N en cada tratamiento se utilizaron lisímetros FullstopTM para medir la lixiviación de N, PVCtubos de mineralización in situ, muestras de suelo en el intervalo de profundidad 0-125 cm y determinación de la concentración de N en los tejidos para cuantificar la absorción de N. Se encontraron diferencias significativas (p<0,05) entre T1 y T2 en la producción de granos con valores de 67 qqm ha-1 y 146 qqm ha-1 , respectivamente. Además, se mostraron diferencias significativas (p<0,05) en la absorción de N en los tratamientos T1 y T2 con valores de 113 kg N ha-1 y 237 kg N ha-1 , respectivamente. Los tratamientos con maíz mostraron una pérdida menor de N por lixiviación comparado con T0, debido a la absorción de N por parte de las raíces a distintas profundidades. En los tratamientos T1 y T2 se identificó una dominancia de los procesos de inmovilización de N en el suelo. Se encontraron valores significativamente más altos (p<0,05) de CCI y color Munsell en hojas del tratamiento con fertilización N (T2) respecto al no fertilizado (T1). Además, se estableció una correlación alta (r=0,77) entre el CCI y el color Munsell en hojas de maíz. La aplicación de fertilizantes N no mostró un efecto significativo en la lixiviación de N, sin embargo, se determinó que la salida más importante de N es por extracción de granos cosechados. / During the last decades, the human population has been increasing together with its requirement for optimization of food production. Among the inputs for increasing production, it is possible to highlight nitrogen (N) fertilizers that are usually related to environment pollution processes due to high N surplus. The objective of this study was to evaluate the effect of the N fertilizer application in N leaching and N uptake in a coarsetextured soil cultivated with maize. Moreover, it was evaluated if the amount of N uptake had an effect in chlorophyll content index (CCI) and Munsell colour in leaves. It was carried out in the Pichidegua Commune located in the Región del Libertador General Bernardo O’Higgins. There were set three treatments, each one was a micro-plot considering as variables N application and presence of maize crop: T0, without maize and 0 kg of N; T1, maize and 0 kg of N; and T2, maize and 442 kg of N. The treatment setting was performed in early october 2012 with the maize seeding, and it was harvested in early april 2013. There was calculated a N budget in each treatment using Fullstop lysimeters for N leaching, PVC-tubes for in situ N mineralization, soil coring in the 0-125 cm depth interval and N determination in vegetal tissues for N uptake. It was found that T1 and T2 showed significant differences (p<0.05) in the grain yield with 67 qqm ha-1 and 146 qqm ha-1 , respectively. Furthermore, there were significant differences (p<0.05) between N uptake in treatments T1 and T2 with 113 kg N ha-1 and 237 kg N ha-1 , respectively. The treatments with maize showed lower N leaching than T0 due to the N uptake by roots at different depths. In T1 and T2 treatments were identified a dominance of N immobilization in the soil. There were significantly (p<0.05) higher CCI and colour Munsell values in leaves N fertilization treatment (T2) respect to unfertilized (T1). Moreover, it was found a strong correlation (r=0.77) between the CCI and the Munsell color for maize leaves. N fertilizer application showed no significant effect on the leaching of N, however, it was determined that the largest N is output by uptake of harvested grain.

Memoria para optar al título profesional de: Ingeniero Agrónomo / La producción de cerdos en Chile ha aumentado significativamente en los últimos años, lo que ha traído como consecuencia la generación de grandes volúmenes de purines. Lo anterior ha causado un problema ambiental debido a que se hace necesaria una disposición final de dichos purines, los cuales contienen entre otros elementos concentraciones altas de nitrógeno (N), siendo la aplicación de purines a los suelos uno de los destinos más usados. Por esto es necesario conocer el efecto de la aplicación de purines de cerdo en la dinámica del N en el suelo, particularmente en suelos de textura gruesa que son más susceptibles de sufrir pérdidas de N por lixiviación. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la aplicación de purín de cerdo en el ciclo del N en un suelo de textura gruesa bajo cultivo de maíz para silo. Se estableció un ensayo de campo que consideró dos tratamientos: un cultivo de maíz para silo que recibió en total 359 kg N ha -1 a través de purines de cerdos aplicado mediante riego por pivote central (SCE); y un tratamiento control sin aplicación de purines de cerdo y sin manejos agronómicos (SSE). Se monitorearon las concentraciones de nitrato (N-NO 3 ), amonio (N-NH 4 ) y el contenido de agua del suelo a 3 profundidades: 25 cm, 50 cm y 100 cm; en 9 fechas durante el período de cultivo (Octubre 2011- Enero 2012). También se midió la lixiviación de N a los 100 cm, la mineralización neta de N, y la relación C/N en el suelo al inicio y final del estudio. Al final del estudio se cosecharon plantas de maíz para calcular la extracción de N por el maíz para silo. Usando estas variables se estableció un balance de N que incluyó: i) la adición de N a través del purín, ii) la mineralización neta de N, iii) la absorción de N por el cultivo, iv) la lixiviación de N vi) y estimaciones de las pérdidas gaseosas de N. Según los resultados del monitoreo bajo las condiciones estudiadas, el efecto de la aplicación de purín de cerdo mediante riego por pivote central en un suelo de textura gruesa bajo cultivo de maíz para silo no presentó un riesgo de contaminación de N hacia las napas subterráneas. La aplicación de purines de cerdo fue efectiva en promover la mineralización neta de N en SCE, existiendo diferencias significativas (p<0,05) con SSE. Los contenidos de N-NO 3 fueron significativamente (p<0,05) mayores solo a los 25 cm de profundidad en SCE en comparación con el sitio testigo (SSE); mientras que en los niveles de N-NH 4 se encontraron diferencias significativas (p<0,05) entre los tratamientos solamente en las últimas tres fechas de muestreo. Los contenidos de carbono orgánico (CO) y el N total en el suelo presentaron diferencias significativas (p<0,05) entre los tratamientos, sin embargo no se reflejó en la relación C/N. En SCE la salida principal de N desde el suelo correspondió a la absorción por el cultivo. No se identificó riego de contaminación de N hacia las napas subterráneas, lo que reflejó adecuados métodos y dosis de aplicación de purines de cerdo. / Swine production in Chile has been increased significantly in recent years, generating large volumes of pig slurry. This has caused an environmental concern about the safe disposal of these slurries, which contain among other elements, high concentrations of nitrogen (N) being the application of manure to soils one of the most used practices. Therefore it is necessary to know the effect of pig slurry application on N dynamics in the soil, particularly in coarse-textured soils that are more prone to N leaching losses. The aim of this study was to evaluate the effect of pig slurry application on N cycling in coarse-textured soil cultivated with silage maize. It was established a field experiment that considered two treatments: silage maize that received 359 kg N ha 1- of the pig slurry by central pivot irrigation (SCE) and a control without application of pig slurry and agricultural management (SSE). Concentrations of nitrate (N-NO 3 ), ammonium (N-NH 4 ) and the water content of the soil were monitored in three depth: 25 cm, 50 cm, 100 cm; in 9 occasions during the study period (October 2011 - January 2012). The leaching of N at 100 cm depth, net N mineralization, and the soil C/N ratio were also measured. At the end of the study maize plants were harvested to calculate the N uptake by the crop. Using these variables, a N balance was established including: i) calculated N pig slurry; ii) measured net N mineralization; iii) measured N crop uptake; IV) measured N leaching; vi) and estimated N gaseous losses. According to the monitoring results under the field site, the effect of pig slurry application by central pivot irrigation on a coarse-textured soil with silage corn crop did not present a high risk of N leaching to the subterranean water. The application of pig slurry in SCE was effective in promoting net N mineralization, with significant differences (p<0.05) with SSE. The levels of N-NO 3 at 25 cm depth were significantly (p<0,05) higher in SCE than the control site (SSE); while in the N-NH 4 levels significant differences were found (p<0.05) between treatments only in the last three sampling dates. The contents of organic carbon (CO) and total N in soil showed significant differences (p<0,05) between treatments, however, not reflected in the carbon to N ratio. In SCE the main N output from the soil corresponded to the crop N uptake. No risk of contamination of N identified, reflecting appropriate methods and application rates of pig slurry.