Keyline in Bean Crop (Phaseolus vulgaris L.) for Soil and Water Conservation
Abstract
:1. Introduction
2. Materials and Methods
2.1. Location of Study Area
2.2. Site Description
2.3. Climate
2.4. Soil
2.4.1. Chemical Characteristics
2.4.2. Physical Characteristics
2.5. Hydrological Design
2.6. Experiment Design
- Control: traditional furrowing in a straight manner according to the land’s upper boundary.
- HKD: the furrow was made parallel to the keyline.
2.7. Variables Analyzed
2.7.1. Soil Water Content (%)
2.7.2. Erosion (ton ha−1)
2.7.3. Yield (kg ha−1)
2.8. Statistical Analysis
3. Results
3.1. Soil
3.1.1. Chemical Characteristics
3.1.2. Physical Characteristics
3.2. Moisture (%)
3.3. Erosion (ton ha−1)
3.4. Vegetation
3.5. Graphic—Visual Effect of the Evaluated Treatments
4. Discussion
5. Conclusions
- The infrastructure provided by the HKD changed the terrain’s hydrology, distributing the water on the surface in a homogeneous manner and decreasing the transported solids by reducing the speed of runoff.
- The HKD showed positive effects in the bean crop, where the yield obtained exceeded the regional average by 125%.
- The establishment of the HKD together with the use of biofertilizers supports the production of organic food and contributes to lowering the ecological footprint.
Author Contributions
Funding
Institutional Review Board Statement
Informed Consent Statement
Data Availability Statement
Acknowledgments
Conflicts of Interest
References
- Food and Agriculture Organization of the United Nations. Los Suelos Están en Peligro, Pero la Degradación Puede Revertirse. Roma. 2015. Available online: http://www.fao.org/news/story/es/item/357165/icode/ (accessed on 25 May 2021).
- Secretaria de Recursos Naturales y Medio Ambiente. El Medio Ambiente en México 2013-2014. Capítulo 3.-Suelos. 2014. Available online: http://apps1.semarnat.gob.mx/dgeia/informe_resumen14/03_suelos/3_1.html (accessed on 2 September 2021).
- Bolaños, G.M.A.; Paz, P.F.; Cruz, G.C.O.; Argumedo, E.J.A.; Romero, B.V.M.; De la Cruz, C.J.C. Mapa de erosión de los suelos de México y posibles implicaciones en el almacenamiento de carbono orgánico del suelo. Terra Latinoam. 2016, 34, 271–288. [Google Scholar]
- Instituto Nacional de Estadística y Geografía. Estadísticas a Propósito del día Mundial del Suelo (5 de Diciembre). 2015. Available online: http://www.inegi.org.mx/saladeprensa/aproposito/2015/suelo0.pdf (accessed on 5 May 2021).
- Gómez-Calderón, N.; Villagra-Mendoza, K.; Solórzano-Quintana, M. La labranza mecanizada y su impacto en la conservación del suelo (revisión literaria). Rev. Technol. Marcha 2018, 31, 167–177. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Amiri, Z.; Asgharipour, M.R.; Campbell, D.E.; Azizi, K.; Kakolvand, E.; Moghadam, E.H. Conservation agriculture, a selective model based on emergy analysis for sustainable production of shallot as a medicinal-industrial plant. J. Clean. Prod. 2021, 292, 126000. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ardisana, E.; Gaínza, B.; Torres, A.; Fosado, O. Agricultura en Sudamérica: La huella ecológica y el futuro de la producción agrícola. Rev. Chakiñan Cienc. Soc. Humanid. 2018, 5, 90–101. [Google Scholar]
- Secretaría de Recursos Naturales y Medio Ambiente. Acciones para Combatir la Desertificación de Suelos en México. 2016. Available online: https://www.gob.mx/semarnat/articulos/acciones-para-combatir-la-desertificacion-de-suelos-en-mexico (accessed on 15 June 2021).
- Gras, E. Cosecha de agua y tierra. Diseño con Permacultura, 1st ed.; Ediciones Ecohabitar, Visiones Sostenibles S.L.: Teruel, Spain, 2012; p. 240. [Google Scholar]
- Ruiz, J. Diseñar y cultivar usando línea clave. Rev. Agroecol. Divulg. 2013, 12, 50–51. Available online: http://www.lineaclave.org/web/download/disenar-y-cultivar-usando-linea-clave-jesus-ruiz/ (accessed on 19 June 2021).
- Collins, A.; Doherty, D. A Keyline Primer Building Soils, Harvesting Rainwater, Storing Carbon. Land Livest. 2009, 124, 12–17. Available online: http://practicalpermaculture.com/handouts/OwensBroadAcrePermaculture/KeylineDesign/AKeylinePrimer.DD&AC.pdf (accessed on 1 June 2021).
- Instituto Nacional de Estadística y Geografía. Prontuario de Información Geográfica Municipal de los Estados Unidos Mexicanos. 2010. Available online: http://www3.inegi.org.mx/contenidos/app/mexicocifras/datos_geograficos/10/10016.pdf (accessed on 19 April 2021).
- Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales. Norma Oficial Mexicana NOM-021-SEMARNAT-2000. Que Establece las Especificaciones de Fertilidad, Salinidad y Clasificación de Suelos. Estudios, Muestreo y Análisis. Diario Oficial de la Federación del 31 de Diciembre de 2002. 2002. Available online: http://www.ordenjuridico.gob.mx/Documentos/Federal/wo69255.pdf (accessed on 19 April 2021).
- Silva, A.; Ponce de León, J.; García, F.; Durán, A. Aspectos Metodológicos en la Determinación de la Capacidad de Retener Agua de los Suelos del Uruguay; Boletín de Investigación Nº 10; Facultad de Agronomía, Universidad de la República: Montevideo, Uruguay, 2016. [Google Scholar]
- Statsoft, Inc. STATISTICA (Sistema de Software de Análisis de Datos). Versión 7. 2004. We have the program and its license obtained by the Instituto Politécnico Nacional. Available online: https://www.scirp.org/(S(czeh2tfqyw2orz553k1w0r45))/reference/ReferencesPapers.aspx?ReferenceID=1556244 (accessed on 1 September 2021).
- Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura. Permeabilidad del Suelo. 2015. Available online: http://www.fao.org/tempref/FI/CDrom/FAO_Training/FAO_Training/General/x6706s/x6706s09.htm (accessed on 19 May 2021).
- Montes-León, M.A.L.; Uribe-Alcántara, E.M.; García-Celis, E. Mapa nacional de erosión potencial. Tecnol. Cienc. Agua 2011, 2, 5–17, ISSN 2007-2422. [Google Scholar]
- Núñez-Fernández, G.A.; Ponce-Rodríguez, M.D.C.; Pulgarín-Gámiz, M.A.; García-Montiel, E.; Oscar-Reyes, C.; López-Serrano, P.M. Evaluation of a hydrological design applied to rainfed agriculture using vegetation indexes. Front. Environ. Sci. Eng. 2021, 7, 1, ISSN 2333-2581. [Google Scholar] [CrossRef]
- Ponce-Rodríguez, M.D.C.; Muñoz-Ramos, J.D.J.; Sánchez-Arroyo, J.F.; Pérez-López, M.E.; Prieto-Ruíz, J.Á.; Carrete-Carreón, F.O. Hydrological keyline design in a grassland: Impact on vegetation and soil. Afr. J. Range Forage Sci. 2021. Under Review. [Google Scholar]
- Strohmeier, S.; Rieder, J.; Kaltenleithner, M.; Demelash, N.; Guzmán, G.; Ziadat, F.; Klik, A. Using magnetite tracer to evaluate a novel plot experimental design for the assessment of soil and water conservation impacts of stone bunds in Ethiopia. ResearchGate In EGU General Assembly Conference Abstracts; 2015, 17, EGU2015-14865-1, 2015 EGU General Assembly 2015 © Author(s) 2015. CC Attribution 3.0 License. Available online: https://hdl.handle.net/20.500.11766/7464 (accessed on 1 September 2021).
- Ponce-Rodríguez, M.D.C.; Prieto-Ruíz, J.Á.; Carrete-Carreón, F.O.; Pérez-López, M.E.; Muñoz-Ramos, J.D.J.; Reyes-Estrada, O.; Ramírez-Garduño, H. Influence of stone bunds on vegetation and soil in an area reforested with Pinus engelmannii Carr. in the forests of Durango, Mexico. Sustainability 2019, 11, 5033. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Khokhar, A.; Yousuf, A.; Singh, M.; Sharma, V.; Sandhu, P.S.; Chary, G.R. Impact of Land Configuration and Strip-Intercropping on Runoff, Soil Loss and Crop Yields under Rainfed Conditions in the Shivalik Foothills of North-West, India. Sustainability 2021, 13, 6282. [Google Scholar] [CrossRef]
- Jadhav, S.B.; Pawar, S.N.; Jadhav, S.B.; y Waghmare, A.A. Evaluation of alley cropping system for soil and water conservation. Indian J. Dryland Agric. Res. Dev. 2006, 21, 154–156. [Google Scholar]
- Ran, Q.; Chen, X.; Hong, Y.; Ye, S.; Gao, J. Impacts of terracing on hydrological processes: A case study from the Loess Plateau of China. J. Hydrol. 2020, 588, 125045. [Google Scholar] [CrossRef]
- Mubiru, D.N.; Namakula, J.; Lwasa, J.; Otim, G.A.; Kashagama, J.; Nakafeero, M.; Nanyeenya, W.; Coyne, M.S. Conservation Farming and Changing Climate: More Beneficial than Conventional Methods for Degraded Ugandan Soils. Sustainability 2017, 9, 1084. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Hill, S.B. Yeomans’ Keyline design for sustainable soil, water, agroecosystem and biodiversity conservation: A personal social ecology analysis. In Agriculture for the Australian Environment, Proceedings of the 2002 Fenner Conference, 2003; Johnstone Centre, Charles Sturt University: Albury, NSW, Australia; pp. 34–48. Available online: https://www.academia.edu/26823321/Yeomans_Keyline_design_for_sustainable_soil_water_agroecosystem_and_biodiversity_conservation_a_personal_social_ecology_analysis (accessed on 1 September 2021).
- Food and Agriculture Organization of the United Nations. Capítulo 2. Hidrología, Arquitectura del Suelo y Movimiento del Agua. 2005. Available online: http://www.fao.org/3/y4690s/y4690s06.htm (accessed on 19 August 2021).
- Martínez-Gamiño, M.A.; Osuna-Ceja, E.S.; Padilla-Ramírez, J.S.; Acosta-Gallegos, J.A.; y Loredo-Osti, C. Tecnología Para la Producción de Frijol en el Norte Centro de México. Libro Técnico 4. 2018. ISBN 978-607-425-030-5. INIFAP. P. 206. Available online: http://www.inifapcirne.gob.mx/Biblioteca/Publicaciones/783.pdf (accessed on 1 September 2021).
- Prieto-Cornejo, M.R.; Matus-Gardea, J.A.; Gavi-Reyes, F.; Omaña-Silvestre, J.M.; Brambila-Paz, J.J.; Sánchez-Escudero, J.; Martínez-Damián, M.Á. Evolución de la superficie cultivada de frijol e impacto económico de la sequía sobre su rendimiento bajo condiciones de temporal en México. Rev. Fitotec. Mex. 2019, 42, 173–182. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Servicio de Información Agroalimentaria y Pesquera. Avance de Siembras y Cosechas Primavera-Verano 2018. Temporal. 2018. Available online: http://infosiap.siap.gob.mx:8080/agricola_siap_gobmx/ResumenProducto.do (accessed on 19 May 2021).
- Osuna, C.E.S.; Acosta, G.J.A.; Reyes, M.L.; Martínez, G.M.A.; Padilla, R.J.S.; Ventura, R.E.; Hernández, R.I. Tecnología Para Incrementar la Producción de Frijol de Temporal en el Altiplano Semiárido de México. 2011. Folleto Para Productores No. 44. ISBN: 978-607-425- 562-1. Campo Experimental Pabellón CIRNOC-INIFAP. Pabellón de Arteaga, Ags. p. 42. Available online: https://docplayer.es/50365031-Tecnologia-para-incrementar-la-produccion-de-frijol-de-temporal-en-el-altiplano-semiarido-de-mexico.html (accessed on 1 September 2021).
- Esquivel-Arriaga, G.; Sánchez-Cohen, I.; López-Santos, A.; Velásquez-Valle, M.A.; Bueno-Hurtado, P. Enfoque metodológico para cuantificar el efecto de los patrones climáticos cambiantes en el rendimiento del cultivo de frijol en el estado de Durango. RChSZA 2018, 15, 17–28. [Google Scholar]
- Domínguez, S.S.; y Bello, J.V. Vermicomposta y sustentabilidad: Respuesta del frijol (Phaseolus vulgaris L.) de temporal a la aplicación de enmienda orgánica. Rev. Mexicana Cienc. Agric. 2015, 1, 441–444. [Google Scholar]
- Klik, A.; Schürz, C.; Strohmeier, S.; Demelash, N.M.; Ziadat, F.; Schwen, A.; Zucca, C. Impact of stone bunds on temporal and spatial variability of soil physical properties: A field study from northern Ethiopia. Land Degrad Dev. 2017, 29, 585–595. [Google Scholar] [CrossRef] [Green Version]
- Instituto Mexicano de Tecnología del Agua (IMTA). Diseño Hidrológico del Terreno (Sistema Keyline), en Parcelas Agrícolas con Precipitación Limitada. Manual Técnico. 2013. p. 73. Available online: https://www.imta.gob.mx/biblioteca/libros_html/diseno-hidrologico-del-terreno/files/assets/basic-html/index.html#1 (accessed on 1 July 2021).
- Valdez, S.; Aramayo, V. Manejo del agua en campos de Patagonia ¿Favorecemos la erosión o aprovechamos el agua? Presencia 2018, 69, 9–14, ISSN 0326-7040. [Google Scholar]
- Food and Agriculture Organization of the United Nations. Capítulo 5. Agricultura de Conservación. 2005. Available online: http://www.fao.org/3/y4690s/y4690s0a.htm/ (accessed on 19 August 2021).
Parameters | Depth | ||||
---|---|---|---|---|---|
0–30 | 30–60 | 60–90 | Mean | ±SEM Error | |
pH | 8.0 | 7.9 | 8.0 | 7.95 | 0.05 |
Electric conductivity (dS m−1) | 0.27 | 0.26 | 0.25 | 0.26 | 0.005 |
Organic matter (%) | 1.0 | 1.3 | 1.3 | 1.17 | 0.04 |
Nitrites (mg kg−1) | 1.5 | 1.7 | 1.3 | 1.5 | 0.08 |
Nitrates (mg kg−1) | 9.3 | 5.9 | 7.3 | 8.0 | 0.86 |
NH3/NH4+1 (mg kg−1) | 13 | 9 | 9 | 11.1 | 1.54 |
Phosphates (mg kg−1) | NA | NA | NA | NA | NA |
K+1 (mg kg−1) | 17 | 11 | 9 | 14 | 1.44 |
Na+1 (mg kg−1) | 20 | 22 | 15 | 19 | 2.67 |
Ca+2 (mg kg−1) | 57 | 58 | 57 | 57 | 1.89 |
Mg+2 (mg kg−1) | 3 | 2 | 3 | 3 | 0.25 |
Chlorides (mg kg−1) | 20 | 32 | 20 | 23 | 3.95 |
Sulfates (mg kg−1) | 15 | 14 | 36 | 20 | 3.86 |
Publisher’s Note: MDPI stays neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations. |
© 2021 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Share and Cite
del Carmen Ponce-Rodríguez, M.; Carrete-Carreón, F.O.; Núñez-Fernández, G.A.; de Jesús Muñoz-Ramos, J.; Pérez-López, M.-E. Keyline in Bean Crop (Phaseolus vulgaris L.) for Soil and Water Conservation. Sustainability 2021, 13, 9982. https://doi.org/10.3390/su13179982
del Carmen Ponce-Rodríguez M, Carrete-Carreón FO, Núñez-Fernández GA, de Jesús Muñoz-Ramos J, Pérez-López M-E. Keyline in Bean Crop (Phaseolus vulgaris L.) for Soil and Water Conservation. Sustainability. 2021; 13(17):9982. https://doi.org/10.3390/su13179982
Chicago/Turabian Styledel Carmen Ponce-Rodríguez, Ma., Francisco Oscar Carrete-Carreón, Gerardo Alonso Núñez-Fernández, José de Jesús Muñoz-Ramos, and María-Elena Pérez-López. 2021. "Keyline in Bean Crop (Phaseolus vulgaris L.) for Soil and Water Conservation" Sustainability 13, no. 17: 9982. https://doi.org/10.3390/su13179982
APA Styledel Carmen Ponce-Rodríguez, M., Carrete-Carreón, F. O., Núñez-Fernández, G. A., de Jesús Muñoz-Ramos, J., & Pérez-López, M. -E. (2021). Keyline in Bean Crop (Phaseolus vulgaris L.) for Soil and Water Conservation. Sustainability, 13(17), 9982. https://doi.org/10.3390/su13179982