Manejo agroecológico de caña de azúcar y sistemas silvopastoriles intensivos

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1 28 Revista Tecnicaña No. 29, Septiembre de 2012 Manejo agroecológico de caña de azúcar y sistemas silvopastoriles intensivos Alternativas sostenibles para el valle geográfico del río Cauca, Reserva Natural El Hatico Carlos Hernán Molina C. - Carlos Hernando Molina D. Enrique José Molina D.- Juan José Molina E. La Reserva Natural El Hatico está localizada en Colombia a 3 27 de latitud norte y de longitud oeste, en el municipio de El Cerrito (Valle del Cauca) y tiene una extensión de 288 hectáreas, las cuales incluyen 14 ha de bosque, 25 ha de guaduales nativos y cultivados, 2 hectáreas de regeneración o sucesión vegetal y corredor biológico, 140 ha de sistemas silvopastoriles (SSP), 4 ha de árboles frutales y 100 ha de cultivo de caña de azúcar orgánica, y cuenta con aproximadamente 40 kilómetros de cercas vivas que conforman un mosaico heterogéneo de hábitats. En la diversificación de la reserva se han tenido en cuenta factores tales como la aplicación de principios agroecológicos tropicales de zonas secas y subhúmedas (la precipitación pluvial no supera los 800 mm anuales). Se destaca en ella la importancia de la cobertura arbórea y el uso de los residuos de

2 29 cosecha en los sistemas productivos y los cultivos permanentes con eficiente reciclaje de nutrientes y economía del agua, especialmente importante en esta zona de baja precipitación. En este proceso de cambio se ha trabajado de la mano de la Fundación Cipav, logrando avances como la implementación de sistemas silvopastoriles intensivos (SSPi) y el manejo agroecológico de la caña de azúcar hasta su certificación como cultivo orgánico, cuyos beneficios sociales, ambientales y económicos no se han dejado esperar. Hoy adquiere una importancia trascendental maximizar el fenómeno de la fotosíntesis como principal mecanismo en la mitigación del efecto invernadero por las emisiones sin control de gases como dióxido de carbono, metano y óxido nitroso, de las cuales el dióxido de carbono es responsable de más del 65% de su impacto global. La generación y multiplicación de sistemas productivos que privilegien la alta producción de biomasa y la capacidad de almacenar el carbono ocioso del aire en medios estables como la materia orgánica del suelo es una alternativa práctica y real para la regulación ambiental. Sistemas Silvopastoriles Intensivos Como respuesta a lo anterior, desde 1984 la Reserva Natural El Hatico y Hacienda Lucerna SAS vienen investigando e implementando sistemas silvopastoriles de alta densidad arbórea que llegan a poblaciones hasta de árboles por hectárea de Leucaena leucocephala, respetando la vegetación arbórea existente caracterizada por la presencia de 15 a 20 árboles/ha a libre crecimiento de especies nativas como samán, Albizzia saman; chiminango, Pithecellobium dulce; guácimo, Guazuma ulmifolia; orejero, Enterolobium cyclocarpum; palmas zanconas, Syagrus zancona; corozo de puerco, Attalea butyracea; e introducidos algarrobo forrajero o trupillo, Prosopis juliflora; palma real, Rystonia regia; dinde, Maclura tintorea, en asocio a las gramíneas Cynodon plectostachyus, Panicum máximun var. tanzania y mombaza. Los Sistemas Silvopastoriles Intensivos SSPi en la ganadería de la Reserva Natural El Hatico han llevado a la producción de litros de leche por hectárea por año dedicada a las vacas en producción, manteniendo una capacidad de carga de 4,5 vacas por hectárea en ausencia total de insumos fertilizantes, herbicidas e insecticidas, muy superior si se compara con el sistema que se manejaba antes, que producía 6500 litros de leche por hectárea y mantenía una carga animal de 2,75 vacas por hectárea con una dependencia de 400 kilos urea por hectárea año. Los efectos positivos de estos sistemas de producción sobre el suelo no se han dejado esperar, y es significativo el mejoramiento en sus propiedades físicas, químicas y biológicas. Pardo L.C. (2009) encontró poblaciones de 90 lombrices en cuadrantes de un metro cuadrado y 30 centímetros de profundidad. Vallejo V. (2012) reportó que la mayoría de beneficios ambientales y efectos positivos sobre la calidad del suelo en SSPi son debidos a los cambios de la estructura, composición y función de las comunidades microbianas. Esto se relaciona con las modificaciones que ejercen estos sistemas sobre las características fisicoquímicas, edáficas, calidad y cantidad de residuos vegetales, su distribución espacial, las proporciones entre los ingresos superficiales y subterráneos del suelo, así como en el mejoramiento de la estructura del suelo, lo cual en conjunto permite el desarrollo de microhábitats y condiciones más favorables para el crecimiento y desarrollo de los microorganismos. Estudios realizados por Vallejo et al. (2011 y 2012) en la Reserva Natural El Hatico demostraron que independientemente de la edad de establecimiento de los SSPi, la estructura y composición de la comunidad microbiana mostró una mayor similitud con la comunidad del relicto del bosque de la Reserva Natural. Adicionalmente, las densidades de biomarcadores pertenecientes a

3 30 Revista Tecnicaña No. 29, Septiembre de 2012 hongos (totales y simbióticos), actinomicetos y la proporción hongos/ bacterias fueron significativamente mayores en el bosque y la cronosecuencia de los SSPi de 3-8 y 12 años de establecidos en comparación con las pasturas convencionales. Por otra parte, se observaron correlaciones de las actividades enzimáticas (B-glucosidasa, fosfatasas y ureasas) con grupos microbianos, principalmente hongos (totales y micorrizas arbusculares), que indican que los cambios en la estructura y composición de las comunidades microbianas edáficas como consecuencia del uso del suelo generaron un impacto sobre sus procesos, específicamente el ciclaje de nutrientes y la descomposición de la materia orgánica, indispensables para la funcionalidad de los ecosistemas. Manejo agroecológico de la caña de azúcar La agroindustria azucarera ha venido implementando prácticas de manejo tendientes a la obtención de mayores producciones por unidad de área y reducción de costos. Sin embargo, no todos los resultados son lo esperado y se empieza a generar preocupación por el deterioro generado sobre el suelo, el agua y el aire. Ante esta situación, desde hace veinte años la Reserva Natural El Hatico y Hacienda Lucerna SAS, en asocio con la Fundación Cipav, Cenicaña, la Universidad Nacional de Colombia (Palmira) y el Ingenio Providencia, vienen investigando sobre sistemas de producción limpia. El manejo agroecológico que se viene implementando en la Reserva Natural El Hatico y en la Hacienda Lucerna SAS se caracteriza por los siguientes aspectos: Manejo de la fertilización nitrogenada La materia orgánica del suelo contiene virtualmente toda la reserva de nitrógeno para la nutrición vegetal y proporciones considerables de fósforo y azufre. Por otra parte, ejerce un efecto favorable sobre las condiciones físicas del suelo y dota de alimento a la población microbial edáfica. Su comportamiento en el suelo es dinámico y juega un papel importante en el mantenimiento de la fertilidad del suelo agrícola así como en la recuperación del que ha sido degradado (Burbano, H., 1989). Afortunadamente, cuando se quiere recuperar el nivel de materia orgánica (fuente importante de nitrógeno) perdido en el suelo como consecuencia del manejo convencional (quemas, mecanización excesiva y utilización de agrotóxicos) durante las últimas cuatro décadas de este cultivo, la caña de azúcar presenta ventajas como: La utilización de los residuos de cosecha (40 a 60 toneladas por hectárea por año) mediante la organización o encalle de la hojarasca y cogollo en las calles del cultivo. La cachaza, producida en la fabricación del azúcar (4% del tallo molido) ha sido ampliamente utilizada, especialmente en el momento de la renovación de los lotes. La vinaza, residuo de la destilería de alcohol, rica en potasio e importante fuente de materia orgánica, que tendrá que ser sometida a procesos de inves-

4 31 tigación que aseguren el uso adecuado y el efecto positivo sobre los suelos. Adicionalmente, en la Reserva Natural El Hatico y en la Hacienda Lucerna se vienen realizando investigaciones con diferentes fuentes de fertilizantes orgánicos, entre las cuales se han evaluado gallinaza, pollinaza, bovinaza, ovinaza, lombricompuesto, porquinaza, efluente de biodigestor de cerdos, etc. Hasta el momento la gallinaza y la pollinaza han sido las de mejor comportamiento, principalmente después de dos años de aplicación. Existen otras alternativas de interés en este campo como son los abonos verdes (soya, crotalaria, caupí) y otras leguminosas de buena capacidad de fijación de nitrógeno, las cuales apenas se empiezan a investigar pero que tienen gran importancia al mermar la dependencia de abonos orgánicos de origen animal y un menor costo de utilización. La siembra de estas especies se realiza aproximadamente a los 20 días de cosechada la caña y se incorporan al suelo en medio de los surcos de la caña en el momento de la prefloración. Manejo de las plantas acompañantes, arvenses o malezas El control de las malezas dentro del cultivo agroecológico busca el reemplazo de los productos químicos por prácticas de manejo más benignas con los recursos naturales: agua, suelo, aire y diversidad de fauna y flora. Es así como se le da mayor importancia al control manual, al control mecánico y a la integración con el ovino de pelo como una especie que aprovecha este recurso transformándolo en abono y carne de alta calidad. Adicionalmente, la cosecha de la caña sin quema permite que la biomasa que queda en el campo sirva de cobertura para mermar la presencia de plantas asociadas al cultivo. El control de plantas arvenses en forma manual se realiza principalmente para las especies asociadas que no han podido ser controladas mecánicamente por su ubicación cercana al brote de las nuevas plantas. El implemento más usado es el azadón o la pala. Esta es una de las labores que requiere mayor mano de obra y reemplaza la aplicación de agroquímicos que con el tiempo no sólo pueden ser perjudiciales a la planta por los efectos que producen, sino que pueden estar presentes en el producto final que llegará a manos del consumidor. Con respecto a este manejo es necesario investigar el aporte de las arvenses como abono verde para utilizarlas en el periodo antes de floración. El control de plantas realizado con ovinos requiere de una población equivalente a 2 ó 3 animales por hectárea de caña sembrada, manejados con un pastor a caballo con el acompañamiento de un perro pastor Border Collie. El carnero africano es un rumiante de alta selectividad y consumo de forraje, resistente a largas caminatas (7 a 10 kilómetros diarios) y con un comportamiento gregario que ayuda a su manejo. Esta opción también brinda la posibilidad de un ingreso adicional por la venta de carne y a su vez entrega un abono con excelente característica. El control mecánico se realiza mediante la utilización estratégica de las labores de escarificación, cultivo y aporque en el cultivo y la integración con las opciones anteriormente descritas. Productividad Después de veinte años de investigación sobre el impacto de la quema antes y después de la cosecha del cultivo de caña de azúcar, en la Reserva Natural El Hatico, se ha llegado a obtener mayor producción de tallo en los lotes sin quema comparados con los tratamientos quemados y los beneficios en el suelo son notorios en las propiedades físicas, químicas y biológicas (Delgadillo O.L., 1994; Arias J., 1994; Sadeghian, 1998).

5 32 Revista Tecnicaña No. 29, Septiembre de 2012 Para el año 2011 se obtuvieron producciones entre 9 y 11 toneladas de caña por hectárea mes (TCHM) con un promedio de 12 cortes en las suertes cosechadas. Efecto de la cosecha con quema o sin ella La quema destruye parcialmente la materia orgánica y los residuos, causa la muerte de microorganismos y la macrofauna, deteriora la consistencia del suelo y acarrea problemas de infiltración, de aireación y de toma de nutrientes, a más de la pérdida de elementos nutricionales por la erosión (Universidad de La Salle, 1991). El nitrógeno del suelo, especialmente aquel que se encuentra presente en el horizonte superior, está en su mayor parte en forma orgánica, razón por la cual el proceso de acumulación del nitrógeno está íntimamente relacionado con la acumulación de la materia orgánica (Primavesi, 1982). El efecto que tiene la quema de la caña de azúcar sobre el suelo, en lo que respecta a la materia orgánica, fue estudiado por Arias, J. (1994) en suelos molisoles del Valle del Cauca, que incluyeron la Reserva Natural El Hatico y sus alrededores. Este comportamiento se evaluó en diferentes situaciones, partiendo del bosque relictual y comparándolo con el manejo de cultivos agrícolas semestrales, los pastos con manejo silvopastoril, el cultivo de la caña que no es sometido a la quema y cultivos de caña en donde se había practicado la quema los últimos 3, 13 y 20 años. Los resultados de esta investigación se presentan en el Cuadro 1. En el trabajo realizado por Delgadillo, O.L. (1994) se evaluó el resultado de la población de bacterias y hongos del suelo con los manejos de quema y no quema. La microflora, de acuerdo con los resultados obtenidos, se ve fuertemente afectada por las altas temperaturas a la que es expuesto el suelo durante la quema de la caña y es muy lenta su restitución luego de siete meses de haberse realizado la cosecha. El contenido de bacterias fue mayor en el suelo cosechado sin quema y predomina en la capa superficial. La población de hongos presentó la misma tendencia. Los microorganismos cumplen una función importante en la transformación de la materia orgánica, en la disponibilidad de nutrientes como el nitrógeno, el fósforo y el azufre, entre otros, y en la producción de sustancias que actúan en forma sinérgica y contribuyen al desarrollo de las plantas y otros organismos. En nuestro medio los paquetes tecnológicos de la revolución verde no han involucrado la defensa y proliferación de los microorganismos en el suelo. Las prácticas de manejo implementadas, como la utilización de agroquímicos, la excesiva mecanización y las quemas han sometido el suelo a constantes castigos, contribuyendo con ello a la disminución de estos organismos no sólo en cantidad sino en diversidad, lo que se ha visto reflejado en una reducción considerable de materia orgánica en el suelo que afecta su capacidad Cuadro 1. Carbono orgánico, materia orgánica, nitrógeno total y relación carbono/nitrógeno en suelos molisoles del valle geográfico del río Cauca, sometidos a diferentes manejos. Tratamiento Carbono Orgánico (%) Materia Orgánica (%) Nitrógeno Total (%) Relación C:N Bosque Natural Cultivo semestral Pastos caña sin quema caña con quema (3 años) caña con quema (13 años) caña con quema (20 años) Promedios de muestreos realizados a profundidad de 1 a 20 cm. Fuente: Arias, J

6 33 productiva y repercute directamente en una mayor dependencia de insumos que, aparte de incrementar los costos para mantener los niveles de producción, continúan deteriorando el suelo. Posteriormente a los trabajos de Arias, J. y Delgadillo O.L. (1994), se han realizado varios estudios con el propósito de monitorear las propiedades físicas, químicas y biológicas del suelo, y se ha demostrado una recuperación significativa de las condiciones del suelo dedicado al cultivo de caña de azúcar sin sometimiento a la práctica de la quema ni a la aplicación de los madurantes. Adicionalmente se mantienen en comparación permanente los suelos dedicados a la producción de caña de azúcar y ganadería con el suelo del relicto del bosque de la Reserva. En cuanto a la dinámica de la materia orgánica, Sadeghian (1998), Osorio F. (2002), Gómez P. et al (2006), Delgado D. (2009) han reportado un incremento de la materia orgánica del suelo en el cultivo dedicado a la producción de caña de azúcar de la Reserva Natural El Hatico, hasta alcanzar niveles por encima de la materia orgánica contenida en los suelos del bosque de la Reserva Natural (4,2%). Esto es una prueba clara y contundente de la posibilidad de recuperar la materia orgánica de los suelos en condiciones agroclimáticas como las descritas para la reserva Natural El Hatico, de niveles de 1.9% que tenían en 1994 según Arias J. a contar en el año 2006 con el 90% de los suelos vinculados a la producción de caña de azúcar por encima de 3% de materia orgánica y la posibilidad de superar los niveles de materia orgánica del bosque, como lo corrobora Delgado D. (2009) en algunos de los sitios muestreados en su trabajo de investigación. Biodiversidad al servicio del sistema de producción Para probar cómo el manejo agroecológico realizado en la Reserva ha contribuido en la conservación de la biodiversidad, se han realizado estudios con aves, mariposas y hormigas (Cuadro 2). En cuanto a las aves, Cárdenas (1998) encontró que los sistemas agroforestales de frutales y SSPi con Leucaena poseen mayor número de especies que otros usos (bosque, guaduales y caña de azúcar) y proveen de buena cantidad de alimento a diferentes gremios tróficos de aves. Para las mariposas, Ramos (2001) y García (2002) encontraron que el número de especies está relacionado con la complejidad vegetal de los diferentes usos de la Reserva, y el fragmento de bosque es el de mayor riqueza. En el caso de las hormigas, se destacó que el manejo ecológico de la matriz agrícola afecta positivamente la riqueza de especies, pues la caña con manejo agroecológico superó ampliamente la diversidad de los cultivos vecinos con manejo convencional, así como las áreas dedicadas a la producción ganadera (Ramírez et al. 2004).

7 34 Revista Tecnicaña No. 29, Septiembre de 2012 Cuadro 2. Riqueza de especies de aves, mariposas y hormigas en diferentes usos de la tierra de la Reserva Natural El Hatico, Valle del Cauca, Colombia. *sin datos, ** fuera de la Reserva. Cárdenas (1998), Ramos (2001), García (2002), Ramírez y Enríquez (2002). Usos de la Tierra Taxa Aves Mariposas Hormigas Bosque Caña con manejo agroecológico Caña convencional Potrero (pasto estrella) 43 * 35 Sistema silvopastoril Leucaena Se resalta que para todos los grupos de organismos indicadores, aves, mariposas y hormigas, el valor más bajo de riqueza es para el manejo convencional de la caña de azúcar. Esto evidencia que el manejo agroecológico y el uso diversificado del suelo resultan muy valiosos para la conservación de la biodiversidad, ya que tienen efectos positivos sobre grupos animales que se mueven a diferente escala. Por otra parte, el mantenimiento del bosque y la calidad de la matriz agrícola y ganadera son importantes para la conservación de la biodiversidad (y aquellas especies raras), por lo que se debe procurar incluir en los planes de manejo la mayor heterogeneidad posible de hábitats y una alta cobertura arbórea como a escala de paisaje. En el año 2009, Pardo L.C. (Cuadro 3) investigó la presencia de macroinvertebrados en el suelo de la Reserva Natural El Hatico condiferentes usos [bosque, sistema silvopastoril Intensivo (SSPi) y caña con manejo agroecológico] comparado con el manejo convencional de producción de caña de azúcar en una finca vecina. El Cuadro 3 presenta la biomasa de macroorganismos tanto para la época húmeda como para la época seca, con base en el estudio de 60 monolitos con medidas de 25 cm por 25 cm y 30 cm de profundidad. Se observa que la biomasa mayor se encuentra en época húmeda y siempre el bosque estuvo por encima de los otros usos del suelo. Comparten el segundo lugar los sistemas de caña de azúcar con manejo agroecológico y los sistemas ganaderos silvopastoriles intensivos, y muy por debajo de los anteriores el sistema de caña convencional. De las comunidades estudiadas, los diplópodos aparecen como los protagonistas de la descomposición primaria de los residuos de la cosecha en verde de la caña manejada agroecológicamente. La biomasa de lombrices también presenta un comportamiento significativamente diferente entre los usos de suelo a favor de los manejos agroecológicos de caña, sistemas silvopastoriles intensivos y bosque en comparación con el manejo convencional de caña de azúcar. Conclusiones Los resultados obtenidos en la Reserva Natural El Hatico, mediante el establecimiento y utilización de sistemas agroforestales agrícolas y pecuarios, así como el uso de los residuos de cosecha, invitan a ganaderos, agricultores y técnicos para que empiecen a disfrutar de los beneficios ambientales, sociales, bio- Cuadro 3. Biomasa macroinvertebrados edafícolas Época Uso Lombrices Chilopoda Diplopoda Coleoptera Hormigas Otros Total Caña agroecológica 16,93 0,06 7,579 0,861 0,093 0,918 26,45 Caña Convenc 0,10 0,01 0,267 0,626 0,090 0, Húmeda SSPi 12, ,892 0,422 8,616 23,34 Bosque 40,91 0,06 0,933 0,001 0,0001 0,068 41,98 Subtotal 70,36 0,15 8,78 2,38 0,60 10,23 93,52 Caña agroecológica 4,974 0,0002 0,097 0,397 0,626 0,4667 6,56 Caña Convenc 1,845 0,017 0,506 0,290 1,100 0,356 4,11 Seca SSPi 1,745 0,016 0,466 0,175 1,351 3,615 7,37 Bosque 30,403 0,0009 0,005 0,031 0,053 0, Subtotal 38,96 0,03 1,07 0,89 3,13 5,29 49,40 Total 109,33 0,18 9,85 3,27 3,73 15,52 141,9

8 35 lógicos y económicos que se generan mediante el uso adecuado del capital natural y la utilización eficiente de los subproductos generados en cada uno de los subsistemas productivos. En un mundo cada día más globalizado, la diferencia en el trópico la tendrán los países donde se promuevan sistemas de producción que aprovechen con intensidad los recursos naturales sol, agua, suelo, plantas y animales y donde se privilegie el trabajo humano sobre el uso de insumos foráneos al sistema de producción. Literatura citada Arias G.,Jairo, Evaluación exploratoria del comportamiento de la materia orgánica por prácticas de quemas en molisoles del Valle del Cauca. Tesis de Postgrado en suelos y aguas, Universidad Nacional de Colombia. Facultad de Ciencias Agropecuarias, Palmira. Burbano, O. Hernán, El suelo, una visión sobre sus componentes biorgánicos. Universidad de Nariño. Pasto, Colombia. Cárdenas, G Comparación de la composición y estructura de la avifauna en diferentes sistemas de producción. Trabajo de grado para optar al título de Bióloga. Departamento de Biología. Universidad del Valle. Cali, Colombia. 68 p. Delgadillo, O.L. y Reserva Natural El Hatico Evaluación de características químicas, físicas y biológicas del suelo con cultivo de caña de azúcar, manejo con y sin quema en el municipio de El Cerrito, Valle del Cauca. Informe de pasantía de la Universidad del Tolima. García, T Composición, riqueza y diversidad de especies de mariposas (Lepidoptera: Rophalocera) en los sistemas forestales de La Reserva Natural El Hatico El Cerrito (Valle del Cauca). Tesis de pregrado en Bióloga. Departamento de Biología, Universidad del Valle. Cali, Colombia. 56 p. Gómez P., Romero G.A., Evaluación de la reserva energética del suelo en tres sistemas de producción del cultivo de caña de azúcar en El Cerrito Valle del Cauca. Tesis de pregrado. Mahecha, L El silvopastoreo: una alternativa de producción que disminuye el impacto ambiental de la ganadería bovina. Revista Colombiana de Ciencias Pecuarias 15: 2. Molina, E.J., Molina, C.H., Molina C.H. y Molina, J.P Estudio de caso sobre el manejo convencional y agroecológico del cultivo de la caña de azúcar en el Valle del Cauca, Colombia. org.co/cipav/new/ejmolina/ index.html. Enero 7, Pardo, L.C Macroinvertebrados edafícolas en sistemas agrícolas del municipio de El Cerrito (Valle) con énfasis en la comunidad de escarabajos Melolonthidae (Coleoptera: Scarabaeoidea).139 páginas Tesis Doctoral. Primavesi, A., O manejo ecológico do solo. 4ª edición. Sao Paulo. Brasil. Ramírez, M, y Enríquez, M.L Estudio de las comunidades de hormigas en un mosaico de hábitats agroforestales en la Reserva natural El Hatico.70 p. Ramírez, M, y Enríquez, M.L Riqueza y diversidad de hormigas en sistemas silvopastoriles del Valle del Cauca, Colombia. Livestock Research for Rural Development. 15: (1). Versión electrónica en la URL: co/ lrrd/lrrd15/1/rami151. htm (F. consulta ) Ramírez, M., I. Armbrecht y M.L. Enríquez Importancia del manejo agrícola para la biodiversidad: caso de las hormigas en caña de azúcar. Revista Colombiana de Entomología 30 (1): Ramos, A.F Composición, riqueza y diversidad de especies de mariposas (Lepidoptera: Rophalocera) en diferentes agroecosistemas de la Reserva Natural El Hatico, Valle del Cauca. Trabajo de grado para optar al título de Bióloga. Departamento de Biología, Universidad del Valle. Cali, Colombia. 54 p. Sadeghian, S., Estudio Comparativo de algunas características de suelos bajo cultivos de caña de azúcar Saccharum oficcinarum. L. Con y sin quema y un bosque Vallejo V.E.,2012. El silvopastoreo: una alternativa de producción pecuaria sostenible que mejora la calidad de los suelos. II Congreso Colombiano y 1 Seminario Internacional de Silvopastoreo. Medellín Colombia.